تتطلب الأجزاء الفولاذية المصبوبة لمحطات الطاقة النووية معايير عالية فيما يتعلق بأداء السلامة، وجودة السطح، والجودة الداخلية، والخواص الميكانيكية. مع ذلك، وخلال عمليات الصهر والنقل والصب، تختلط الشوائب، مثل خبث الصلب، ومواد التسخين في المغرفة، وأكاسيد المعادن، بالفولاذ المنصهر. يُسهم استخدام مرشحات السيراميك الرغوية في إزالة أو تقليل كمية خبث الصلب والشوائب المختلطة بالفولاذ المنصهر، مما يُحسّن نقاء سبيكة الصب. ينتج عن ذلك مصبوبات ذات أسطح ملساء، وجودة داخلية موحدة وموثوقة، وأداء مستقر، ومعدلات خردة منخفضة، وتكاليف إعادة تصنيع أقل، ودورات إنتاج أقصر.

في عملية صب الرمل، وبعد تحديد نظام الصب والتدفق، تعتمد جودة المسبوكة بشكل كبير على جودة الفولاذ المنصهر المصبوب في القالب. مع ذلك، يحتوي الفولاذ المنصهر حتمًا على خبث ناتج عن عملية الصهر، بالإضافة إلى مواد حرارية من المغرفة وشوائب أكسيدية تتشكل أثناء الصب والتفريغ. كل هذه العوامل قد تُسبب عيوبًا في المسبوكة، مما قد يُقلل من خواصها الميكانيكية وقابليتها للتشغيل ومظهرها، ويؤدي في النهاية إلى إعادة تصنيعها أو اعتبارها خردة. لا شك أن استخدام مرشحات السيراميك الرغوي لتنقية السبيكة المنصهرة وتقليل هذه الشوائب أو إزالتها يُعد تقنية أساسية للحصول على مسبوكات عالية الجودة.

تأتي هذه الحالة التطبيقية من أحد عملاء شركة شيندا القدامى. تُصنع المسبوكات المنتجة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، الذي يتميز بوزن كبير عند الصب، ودرجة حرارة صب عالية، وسهولة أكسدة السبيكة. بناءً على متطلبات التشغيل الشاملة هذه، تم اختيار مرشحات السيراميك الرغوي من شيندا. يتميز هذا المرشح بهيكل شبكي ثلاثي الأبعاد فريد من نوعه ذي مسام منحنية مترابطة، مما ينتج عنه مسامية مفتوحة تتراوح بين 80% و90%. يستخدم المرشح ثلاث آليات للترشيح والتنقية: أولاً، الاعتراض الميكانيكي، الذي يمنع دخول الشوائب الأكبر من حجم فتحات الشبكة إلى تجويف القالب؛ ثانياً، معالجة الخبث، حيث يحافظ تأثير المعالجة للمرشح على امتلاء نظام الصب العلوي، مما يضمن تدفقًا صفائحيًا مستقرًا للفولاذ المنصهر المُرشح، ويقلل من تفاعلات الأكسدة والتآكل، وبالتالي يسهل طفو الشوائب والتقاطها، ويقلل من كمية الشوائب الثانوية في اتجاه مجرى المرشح. ثالثًا، الامتزاز العميق، حيث تُمتز الشوائب الدقيقة الداخلة إلى المرشح على هيكله أو تُحاصر في مناطق غير نشطة نتيجةً لتلامسها الكامل مع الشبكة الخزفية ثلاثية الأبعاد المعقدة. ومن خلال آليات الترشيح والتنقية الثلاث هذه، يُمكن إزالة الشوائب الكبيرة بكفاءة، وجزء كبير من الشوائب العالقة الدقيقة التي يصل حجمها إلى عشرات الميكرومترات، من سبائك الصب المنصهرة، مما يُحسّن جودة الصب بشكل ملحوظ.

تتطلب عملية صب جسم الصمام المستخدمة في هذا التطبيق متطلبات فحص جودة عالية للغاية، مع مؤشرات محددة كما يلي:

اسم الصب: جسم الصمام؛

المادة: CF8M؛

وزن الفولاذ المنصهر: 1000 كجم؛

متطلبات الاختبار غير المدمر: اختبار التصوير الإشعاعي الحجمي بنسبة 100٪ (RT) للمسبوكات، المستوى 1 لأطراف اللحام، المستوى 2 للباقي؛

يجب أن يستوفي اختبار اختراق السائل بنسبة 100% للأسطح الخارجية والداخلية التي يمكن الوصول إليها للمسبوكة المتطلبات التالية:

أي انخفاض خطي لا يزيد عن 2 مم؛

حجم الانبعاج الدائري الواحد لا يزيد عن 4 مم؛

انخفاضات كثيفة لا يزيد حجمها عن 2 مم داخل أي منطقة 100 مم × 100 مم.

استنادًا إلى معدل التدفق لكل سنتيمتر مربع من مرشح السيراميك الرغوي، تم اختيار مرشحين من السيراميك الرغوي من شركة شيندا بأبعاد 125 × 125 × 30 مم ووضعهما في قناة التوزيع الأفقية. ولضمان كفاءة العملية، تم تحليل تصميم العملية باستخدام برنامج المحاكاة ماجما لتحليل التصلب، وتحليل تدفق القالب، وحسابات اقتران التدفق وانتقال الحرارة. وأظهرت نتائج المحاكاة أن عملية ملء الفولاذ المنصهر كانت سلسة، ولم يحدث أي تناثر للفولاذ المنصهر داخل المسبوكة.

تُظهر عملية التحقق من الإنتاج الفعلي أن استخدام نظام البوابات المزود بمرشح يمكن أن يقوم بترشيح وتنقية المعدن المنصهر لسبائك الصب بشكل فعال، وإزالة أو تقليل الشوائب في المعدن المنصهر لسبائك الصب، وتحسين نقاء المعدن المنصهر لسبائك الصب، وجعل الأجزاء المصبوبة ذات خطوط خارجية واضحة وهيكل موحد، وتقليل معدل الخردة، وتحسين الجودة الداخلية والسطحية للمسبوكات، وتقليل تكاليف إعادة العمل، وتحسين جودة المسبوكات بشكل كبير.