Los fundentes para el tratamiento del aluminio fundido son formulaciones a base de sales inorgánicas o compuestos químicos que se aplican al aluminio fundido a temperaturas de 680-780°C para realizar tres funciones metalúrgicas críticas: desgasificación (eliminación del gas hidrógeno disuelto que causa porosidad), desescoriado (separación y eliminación de inclusiones no metálicas y películas de óxido de la superficie fundida) y limpieza de las paredes del horno (disolución y eliminación de las acumulaciones de óxido sinterizado de los revestimientos del horno) - con la gama de productos de fundentes de AdTech que cubre flujo de desgasificación granular, fundente espumante en polvo, flujo de cobertura, y flujo de refinado en formulaciones basadas en sistemas de sales de cloruro-fluoruro, consiguiendo reducciones del contenido de hidrógeno de 50-80% y reducciones de la pérdida de escoria metálica de 40-60% cuando se aplica correctamente en operaciones de fundición y fusión de aluminio.
Si su proyecto requiere el uso de fundentes para el tratamiento del aluminio fundido, puede Contacto para obtener un presupuesto gratuito.
En AdTech formulamos, fabricamos y suministramos fundentes para el tratamiento de aluminio fundido a fundiciones, operaciones de fundición a presión, fundiciones de aluminio secundario e instalaciones de colada continua en todo el mundo. Los retos metalúrgicos a los que se enfrentan nuestros clientes son los mismos en todas las zonas geográficas: porosidad excesiva en las piezas fundidas debida al hidrógeno disuelto, pérdida inaceptablemente alta de escoria metálica que consume aluminio valioso, pérdidas de productividad del horno por acumulación de óxido en paredes y soleras, y propiedades mecánicas de las piezas fundidas inconsistentes debidas a una eliminación inadecuada de las inclusiones. El tratamiento con fundente, cuando se especifica y aplica correctamente, permite hacer frente a todos estos retos de forma simultánea.
El caso metalúrgico del tratamiento del aluminio fundido: Comprensión de los problemas de hidrógeno e inclusión
El aluminio fundido presenta dos problemas de calidad fundamentales que el tratamiento con fundentes aborda directamente. Comprender por qué existen estos problemas, y no solo que existen, es esencial para seleccionar y aplicar los fundentes de forma eficaz.
El problema de la solubilidad del hidrógeno
El aluminio tiene una relación inusual y problemática con el hidrógeno. A temperatura ambiente, el aluminio sólido casi no disuelve hidrógeno (aproximadamente 0,036 ml de H₂ por 100 g de Al en el punto de fusión sólido). En su estado líquido de punto de fusión, el aluminio disuelve aproximadamente 0,69 ml de H₂ por 100 g de Al, lo que supone multiplicar por 20 la solubilidad en la transición sólido-líquido.
Este cambio drástico de la solubilidad tiene graves consecuencias prácticas durante la fundición. A medida que el aluminio líquido se solidifica en el molde, la solubilidad del hidrógeno cae en picado. El exceso de hidrógeno disuelto no puede permanecer en la solución y debe abandonar el metal. Si no puede escapar a través de la superficie del metal en solidificación con la suficiente rapidez (lo que no ocurre en la mayoría de las situaciones de fundición, debido a la rápida solidificación), forma burbujas de gas que se convierten en porosidades atrapadas en la fundición solidificada.
El hidrógeno entra en la masa fundida de aluminio a partir de múltiples fuentes: humedad atmosférica (el H₂O reacciona con el aluminio fundido: 2Al + 3H₂O → Al₂O₃ + 3H₂), chatarra húmeda o contaminada (residuos orgánicos, humedad superficial, contaminación por aceite), revestimientos refractarios y herramientas de horno húmedos, gases de combustión húmedos en hornos de gas y adiciones de aleación húmedas.
El objetivo cuantitativo para la mayoría de las aplicaciones de fundición de aluminio es un contenido de hidrógeno disuelto inferior a 0,10-0,15 ml de H₂ por 100 g de Al antes de la fundición. Para aplicaciones críticas aeroespaciales o estancas a la presión, el objetivo puede ser inferior a 0,08 ml/100g. El aluminio secundario fundido sin tratar suele contener entre 0,30 y 0,60 ml/100 g, de tres a seis veces el nivel aceptable.
El problema de la inclusión y la película de óxido
Simultáneamente con el problema del hidrógeno, el aluminio fundido acumula inclusiones no metálicas que degradan la calidad de la fundición:
Películas superficiales de óxido (bifilms de Al₂O₃): Se forman instantáneamente cuando la superficie del metal entra en contacto con el aire. La turbulencia pliega estas películas en el cuerpo fundido, creando inclusiones de óxido de doble capa (bifilms) con una superficie interna no adherida que actúa como una grieta preexistente en la pieza fundida solidificada.
Espinelas (MgAl₂O₄): Se forman en las aleaciones que contienen magnesio (incluida la A356) a partir de la reacción del magnesio con el óxido de aluminio. Las inclusiones de espinela son más duras y estables que las de Al₂O₃, lo que las hace especialmente perjudiciales para las operaciones de mecanizado.
Compuestos de metales alcalinos: El sodio y el calcio procedentes de la contaminación de la chatarra o del arrastre de fundente forman compuestos de aluminio-álcali que reducen la tensión superficial y aumentan la absorción de hidrógeno, lo que agrava el problema de la porosidad.
Fragmentos refractarios: Partículas de desgaste físico procedentes de revestimientos de cucharas, paredes de hornos y herramientas que contaminan el flujo de fusión.
Un tratamiento eficaz de los fundentes aborda tanto el problema del hidrógeno (mediante la aplicación de fundentes de desgasificación) como el de la inclusión (mediante la aplicación de fundentes de escoria y refinado), trabajando sinérgicamente para producir un metal limpio y con bajo contenido en hidrógeno, listo para la colada o la filtración.
Clasificación de los fundentes para el tratamiento del aluminio fundido: Tipos, funciones y química
Los fundentes para el tratamiento de aluminio fundido no son un único producto, sino una familia de formulaciones químicamente distintas, cada una diseñada para realizar una función metalúrgica específica. El uso de un tipo de fundente incorrecto para una función determinada produce malos resultados y puede introducir nuevos problemas.
Categorías de flujos primarios
| Tipo de flujo | Función principal | Funciones secundarias | Forma física | Aplicación típica |
|---|---|---|---|---|
| Flujo de desgasificación | Eliminación de hidrógeno | Un poco de flotación de inclusión | Granulado o polvo | Inyección de lanza en el cuerpo fundido |
| Flujo de escoria | Separación y fluidez de la escoria | Recuperación de metales de la escoria | Polvo o granulado | Aplicación en superficie y agitación |
| Fundente de recubrimiento | Protección de la superficie fundida | Barrera de hidrógeno | Granular | Capa de manta superficial |
| Fundente de refinado | Eliminación de inclusiones y coagulación | Eliminación de álcalis | Polvo o comprimido | Inyección o agitación |
| Fundente de limpieza | Limpieza de la pared del horno | Limpieza del hogar | Granular | Aplicación directa a las superficies del horno |
| Flujo combinado (polivalente) | Múltiples funciones simultáneas | Varios | Polvo o granulado | Tratamiento general de la fusión |
| Flujo sin sal / bajo en cloruros | Desgasificación (optimizada para el medio ambiente) | Emisiones reducidas | Polvo o comprimido | Operaciones reguladas por el medio ambiente |
Marco de decisión para la selección de flujos
La selección del tipo de fundente depende del objetivo metalúrgico específico:
Objetivo primario: Reducción de la porosidad → Especifique el flujo de desgasificación; aplíquelo mediante inyección con lanza o unidad de desgasificación rotativa para obtener la máxima eficacia de eliminación de hidrógeno.
Objetivo principal: Recuperación de escoria metálica → Especificar fundente de escoria; aplicar a la superficie de la escoria y trabajar en el cuerpo de la escoria para licuar las inclusiones metálicas.
Objetivo primario: Limpieza de la inclusión → Especifique el flujo de refinado; combínelo con la filtración de espuma cerámica aguas abajo para obtener el máximo efecto.
Objetivo principal: Productividad del horno → Especificar fundente de limpieza; aplicar durante los periodos de mantenimiento planificado para disolver la acumulación de óxido.
Mejora general de la producción → Especifique fundente multiuso que combine las funciones de desgasificación, desescoriado y refinado; el mejor para operaciones sin sistemas de inyección de fundente dedicados.
Fundente desgasificador: especificaciones, mecanismos y métodos de aplicación
Cómo funciona el fundente desgasificador
El fundente de desgasificación elimina el hidrógeno disuelto del aluminio fundido mediante un mecanismo que difiere fundamentalmente de la simple reacción química. El fundente no reacciona químicamente con el hidrógeno disuelto, sino que crea unas condiciones que permiten que el hidrógeno salga del aluminio fundido por difusión.
Cuando se inyectan gránulos o polvo de fundente desgasificante en la masa fundida por debajo de la superficie (mediante lanza o unidad de desgasificación rotativa), los materiales fundentes se vaporizan o reaccionan para generar burbujas de gas muy finas. Estas burbujas -procedentes principalmente de la generación de gas cloro (Cl₂) a partir de componentes de sal de cloruro que reaccionan con el aluminio- ascienden por la masa fundida. A medida que cada burbuja ascendente entra en contacto con el hidrógeno disuelto en el metal circundante, el hidrógeno se difunde desde el metal hacia el interior de la burbuja (impulsado por la presión parcial cero del hidrógeno dentro de una burbuja fresca) y es transportado a la superficie y eliminado.
La eficacia de este proceso depende de:
- Tamaño de la burbuja: Las burbujas más pequeñas tienen mayor superficie por unidad de volumen y recogen más hidrógeno por unidad de gas generado.
- Distribución de burbujas: Las burbujas distribuidas uniformemente por toda la profundidad de fusión recogen el hidrógeno con más eficacia que las grandes burbujas que ascienden en corrientes concentradas.
- Tiempo de residencia de la burbuja: Las burbujas de ascenso más lento (tamaño más pequeño) pasan más tiempo en contacto con el metal, recogiendo más hidrógeno.
- Temperatura de fusión: Una temperatura más elevada aumenta el coeficiente de difusión del hidrógeno, mejorando la tasa de eliminación.
Esta es la razón por la que las unidades de desgasificación rotativas (que producen burbujas muy finas y uniformemente distribuidas a través de un rotor giratorio) superan espectacularmente a la simple inyección con lanza (que produce burbujas más grandes y menos uniformemente distribuidas). El flujo de desgasificación amplifica ambos métodos, pero funciona mucho más eficazmente en los sistemas de desgasificación rotativa.
Especificaciones químicas del fundente desgasificador AdTech
| Parámetro | Grado estándar | Grado Premium | Método de prueba |
|---|---|---|---|
| Sistema primario de sal | KCl + NaCl + Na₃AlF₆ | KCl + NaCl + K₂TiF₆ + Na₃AlF₆ | XRF / química húmeda |
| Contenido de cloruro (total) | 55-70% | 50-65% | Valoración |
| Contenido en flúor | 10-18% | 12-20% | Electrodo selectivo de iones |
| Contenido en metales alcalinos (Na+K) | 30-45% | 28-42% | Fotometría de llama |
| Contenido de humedad | ≤ 0,3% | ≤ 0,2% | Karl Fischer / LOD |
| Tamaño de las partículas (granulado) | 0,5-3,0 mm | 0,5-2,5 mm | Análisis granulométrico |
| Intervalo del punto de fusión | 650-720°C | 640-710°C | Análisis DSC |
| Densidad aparente | 0,85-1,20 g/cm³ | 0,90-1,25 g/cm³ | Método del cilindro |
| pH (solución 10%) | 7.5-9.5 | 7.5-9.5 | pH-metro |
Objetivos de rendimiento del flujo de desgasificación
| Parámetro de rendimiento | Inicio (sin tratamiento) | Después de la desgasificación Flujo (Lance) | Después de la desgasificación Flujo (rotativo) |
|---|---|---|---|
| H₂ disuelto (ml/100g Al) | 0.30-0.60 | 0.15-0.25 | 0.08-0.15 |
| Índice de densidad (%) | 8-25% | 3-8% | 1-4% |
| Índice K-mold Bifilm | Alta | Moderado | Bajo-Moderado |
| Tiempo de tratamiento (por tonelada) | N/A | 8-15 minutos | 12-20 minutos |
| Consumo de fundente (kg/ton Al) | N/A | 1,5-3,0 kg | 0,8-2,0 kg |
| Consumo de gas (N₂ o Ar, m³/ton) | N/A | 0.5-1.5 | 2.0-5.0 |
Métodos de aplicación del fundente desgasificador
Método 1: inyección manual con lanza
Se sumerge en la masa fundida una lanza de acero (diámetro 25-40 mm) conectada a un suministro de gas nitrógeno o argón. Los gránulos o el polvo de fundente desgasificante se introducen a través de la lanza mediante una unidad inyectora de fundente o una simple tolva presurizada. El gas transporta el fundente al interior del cuerpo fundido, donde se dispersa, vaporiza y genera burbujas de tratamiento.
Este método es apropiado para operaciones pequeñas y medianas (fundiciones de menos de 3-5 toneladas) y para operaciones sin equipo de desgasificación rotativo. Tiene un coste de capital inferior, pero es menos eficaz en la eliminación de hidrógeno por kg de fundente utilizado.
Método 2: Unidad de desgasificación rotativa con inyección de fundente
Un rotor de grafito que gira a 200-600 RPM rompe el gas portador combinado de nitrógeno/argón y el polvo de fundente arrastrado en burbujas muy finas (diámetro típico de 2-8 mm frente a los 15-40 mm de la inyección con lanza). Estas finas burbujas se distribuyen uniformemente por el volumen de la masa fundida, proporcionando una eficacia de eliminación de hidrógeno muy superior.
AdTech fabrica unidades de desgasificación rotativas (sistemas de rotor y eje de grafito) que se integran directamente con nuestra línea de productos de fundentes para optimizar el rendimiento del sistema. Recomendamos este método para cualquier operación de más de 2 toneladas de capacidad de fusión en la que la calidad de la colada sea crítica.
Método 3: Sumergir la tableta de fundente/la briqueta
Las pastillas o briquetas de fundente preformadas se introducen por debajo de la superficie de fusión mediante un émbolo de campana de acero. La pastilla se disuelve y genera gases de tratamiento. Este método es más sencillo que los equipos de inyección y adecuado para operaciones más pequeñas, aunque su eficacia es inferior a la de la desgasificación rotativa.
Método 4: Esparcimiento de polvo con agitación
Para las operaciones sin equipo de inyección, el fundente desgasificante en polvo puede esparcirse por la superficie de la masa fundida y trabajarse con una cuchara de acero o una espumadera. Este es el método menos eficaz, pero proporciona una mejora significativa con respecto a la ausencia de tratamiento.
Flujo de escoria: especificaciones, mecanismos y recuperación de metales
El problema de la escoria en el tratamiento del aluminio
La escoria es la capa superficial que se forma sobre el aluminio fundido por oxidación, nitridación y atrapamiento de materiales no metálicos. En las operaciones de aluminio secundario (fundiciones de reciclaje y fundiciones), la generación de escoria puede representar entre 2 y 8% del peso total de la masa fundida, y el aluminio metálico suele constituir entre 40 y 70% de la masa de escoria. Este metal atrapado representa una pérdida directa de ingresos y es el principal objetivo del tratamiento de la escoria.
La composición de la escoria de aluminio típica:
- Aluminio metálico (atrapado): 40-70%.
- Óxido de aluminio (Al₂O₃): 15-35%.
- Nitruro de aluminio (AlN): 5-15%.
- Óxido de magnesio (MgO): 1-5% (en aleaciones que contienen Mg)
- Espinelas (MgAl₂O₄): 2-8%.
- Otras sales, carburos, otros óxidos: 2-5%.
Cómo funciona el fundente de escoria
El flujo de escoria actúa sobre la capa de escoria a través de dos mecanismos principales:
Mecanismo 1: Reducción del punto de fusión y la viscosidad de la escoria
Los componentes de sal de cloruro-fluoruro del flujo de escoria se disuelven en la matriz de óxido de la escoria, reduciendo su punto de fusión y viscosidad. Esto permite que las gotas de aluminio metálico atrapadas en la estructura de la escoria se fusionen y vuelvan a la masa fundida, lo que aumenta la recuperación de metal.
Mecanismo 2: modificación de la tensión superficial
El flujo de escoria reduce la tensión superficial del aluminio fundido con respecto a las películas de óxido, lo que hace que las películas de óxido liberen más fácilmente su contenido de metal atrapado. Esto es especialmente importante para las finas gotas de metal dispersas que representan la mayor parte del contenido metálico de la escoria.
El resultado práctico: la escoria tratada con el fundente adecuado se vuelve esponjosa, seca y no pegajosa (a veces descrita como escoria “corta”), por lo que es fácil de espumar limpiamente de la superficie de la masa fundida, dejando un máximo de metal. La escoria no tratada permanece húmeda, pegajosa y difícil de espumar, arrastrando metal consigo y dejando residuos adhesivos en las paredes del horno.
Especificaciones de AdTech Drossing Flux
| Parámetro | Flujo de escoria estándar | Fundente para escoria de alta resistencia | Flujo de escoria de baja salinidad |
|---|---|---|---|
| Composición primaria | KCl-NaCl-Na₃AlF₆ | KCl-NaCl-Na₃AlF₆-KF | Sal orgánica + flúor |
| Contenido en cloruro | 60-75% | 55-70% | 20-40% |
| Contenido en flúor | 8-15% | 12-20% | 5-15% |
| Temperatura de aplicación | 700-760°C | 700-780°C | 680-750°C |
| Forma de las partículas | Polvo (0,1-0,5 mm) | Granulado (0,5-2,0 mm) | Polvo |
| Contenido de humedad | ≤ 0,3% | ≤ 0,25% | ≤ 0,4% |
| Dosificación | 5-15 kg/tonelada de escoria | 8-18 kg/tonelada de escoria | 4-12 kg/tonelada de escoria |
| Mejora de la recuperación de metales | 15-35% vs. sin fundente | 20-40% vs. sin fundente | 10-25% vs. sin fundente |
Datos de rendimiento de la recuperación de escoria metálica
| Método de tratamiento | Contenido de escoria metálica (después del espumado) | Recuperación de metales frente a la base |
|---|---|---|
| Sin tratamiento (inicio) | 55-70% metal en escoria | Línea de base |
| Fundente manual + agitación | 35-50% metal en escoria | +15-25% metal recuperado |
| Prensa mecánica de escoria (sin fundente) | 30-45% metal en escoria | +20-30% metal recuperado |
| Fundente de escoria + prensa mecánica | 15-25% metal en escoria | +35-50% metal recuperado |
| AdTech fundente de escoria de alta resistencia | 18-28% metal en escoria | +30-45% metal recuperado |
Procedimiento de solicitud de escoria
La secuencia correcta de aplicación del fundente de escoria maximiza la recuperación de metal:
- Deje que la escoria se acumule en la superficie de fusión de forma natural durante el ciclo de fusión.
- Reduzca la agitación y deje que la masa fundida se calme durante 2-3 minutos antes de aplicar el fundente.
- Aplique el polvo de fundente de espumado uniformemente por toda la superficie de la escoria a la dosis recomendada.
- Trabaje el fundente en la escoria utilizando una espumadera de acero perforada o un agitador mecánico de escoria - el fundente debe entrar en contacto con el interior de la masa de escoria, no sólo con la superficie.
- Dejar actuar el fundente entre 3 y 5 minutos (las gotas de metal se unen y escurren).
- Raspe la escoria tratada limpiamente en una dirección, sin raspar repetidamente de un lado a otro (lo que reincorpora metal).
- Compruebe que la superficie fundida está limpia y brillante después del espumado; las zonas oscuras residuales indican una eliminación incompleta de la escoria.
Fundente de recubrimiento y protección: prevención de la oxidación durante la fusión y la conservación
Necesidad de proteger la superficie de fusión
Entre las operaciones de tratamiento activo (desgasificación, desescoriado), el aluminio fundido que queda expuesto a la atmósfera del horno sigue oxidándose en la superficie. Esta oxidación genera nueva escoria, absorbe hidrógeno atmosférico y degrada la calidad del metal que se ha conseguido con el tratamiento de fundente.
El fundente de recubrimiento resuelve este problema flotando como una capa de sal fundida sobre la superficie de fusión del aluminio, separando físicamente el metal de la atmósfera. La capa de fundente debe:
- Fundir y extender a temperaturas de mantenimiento del aluminio (680-750°C).
- Tienen menor densidad que el aluminio (2,7 g/cm³) para flotar de forma estable.
- Crear una barrera continua y no permeable a los gases atmosféricos.
- No reaccionar químicamente con el aluminio ni introducir contaminación.
- Permanece lo suficientemente fluida como para ser espumada antes de la colada.
Especificaciones de AdTech Covering Flux
| Parámetro | Fundente de recubrimiento estándar | Fundente de recubrimiento de alta temperatura |
|---|---|---|
| Composición | KCl-NaCl base | KCl-NaCl-K₂SO₄ base |
| Contenido en cloruro | 65-80% | 60-75% |
| Contenido en flúor | 3-8% | 5-12% |
| Temperatura de aplicación | 680-740°C | 700-780°C |
| Punto de fusión del fundente | 620-680°C | 640-700°C |
| Densidad de flujo | 1,6-1,9 g/cm³ | 1,7-2,0 g/cm³ |
| Espesor de la capa (efectivo) | 15-30 mm | 20-40 mm |
| Porcentaje de aplicación | 5-10 kg/m² de superficie fundida | 6-12 kg/m² de superficie fundida |
| Prevención de la absorción de H₂. | Reducción 60-80% | Reducción 70-85% |
| Tamaño de las partículas | 2-8mm granulado | 2-8mm granulado |
Cubrir el flujo en operaciones de mantenimiento de larga duración
Para los hornos de mantenimiento de aluminio que mantienen el metal a temperatura durante periodos prolongados (entre ciclos de colada, mantenimiento nocturno o periodos de mantenimiento por cambio de turno), el fundente de recubrimiento proporciona un beneficio cuantificable. Sin fundente de recubrimiento, el metal en un horno de mantenimiento de gas a 720°C absorbe aproximadamente 0,03-0,06 ml de H₂ por 100 g de Al por hora de mantenimiento. Con una capa de fundente de recubrimiento correctamente mantenida, este índice de absorción desciende a 0,005-0,015 ml de H₂ por 100 g de Al por hora, lo que supone una reducción de 4-6 veces en el índice de captación de hidrógeno durante el mantenimiento.
Esto significa que una retención nocturna de 4 horas que elevaría el contenido de hidrógeno de 0,10 a 0,30 ml/100g (lo que requeriría volver a desgasificar antes de la colada del turno siguiente) en lugar de ello sólo lo eleva a 0,12-0,15 ml/100g, lo que a menudo elimina la necesidad de volver a desgasificar y ahorra tanto tiempo de tratamiento como consumo de fundente.
Flujo de limpieza de la pared del horno: Eliminación de la acumulación de óxido sinterizado
El impacto de la acumulación de óxido en la productividad del horno
Durante semanas y meses de funcionamiento, los hornos de fusión de aluminio acumulan acumulaciones de óxido sinterizado (también denominadas calaveras o costras de baño) en las paredes del horno, las superficies del hogar y las zonas de las rampas. Estas acumulaciones:
- Atrapan el aluminio metálico, reduciendo el rendimiento de la fusión.
- Reducir la capacidad del horno a medida que aumenta el espesor de la acumulación.
- Crean puntos calientes locales por su efecto aislante, acelerando el desgaste del refractario.
- Generan inclusiones de óxido cuando los trozos se desprenden y entran en la masa fundida.
- Aumentar el consumo de energía por tonelada de aluminio fundido.
La eliminación mecánica de estas incrustaciones (astillado, esmerilado) requiere mucho trabajo, corre el riesgo de dañar los revestimientos refractarios y no puede acceder a las geometrías complejas de los hornos. El fundente de limpieza de las paredes del horno disuelve químicamente estas acumulaciones durante el funcionamiento del horno.
Especificaciones del fundente de limpieza de hornos AdTech
| Parámetro | Flujo de limpieza estándar | Flujo de limpieza de alta resistencia |
|---|---|---|
| Sistema primario | KF-NaF-Na₃AlF₆ | Na₃AlF₆-K₂TiF₆-KCl |
| Contenido en flúor | 25-40% | 35-50% |
| Temperatura de aplicación | 720-780°C | 740-800°C |
| Forma física | Granulado (1-4 mm) | Granulado (2-5 mm) |
| Frecuencia de aplicación | Mensual o trimestral | Trimestral o semestral |
| Método de aplicación | Directo sobre la acumulación de óxido | Con agitación |
| Velocidad de disolución del óxido | 2-5 kg óxido/kg flujo | 3-7 kg óxido/kg flujo |
| Tiempo de contacto necesario | 15-45 minutos | 20-60 minutos |
Protocolo de aplicación del fundente de limpieza
- Dejar que el horno alcance la temperatura de tratamiento (720-780°C) con la masa fundida presente.
- Reducir o detener el flujo de metal hacia el horno.
- Aplicar fundente de limpieza directamente sobre las zonas de acumulación de óxido.
- Dejar que el fundente reaccione sin perturbaciones durante 15-30 minutos.
- Rastrillar la acumulación de óxido reblandecido en el cuerpo fundido, donde se disuelve en la capa de fundente.
- Desnatar la mezcla fundente-óxido resultante de la superficie de la masa fundida.
- Reanudar las operaciones normales después de eliminar los residuos de fundente de limpieza.
Recomendamos programar el tratamiento del fundente de limpieza durante las ventanas de mantenimiento planificadas y no durante la producción, ya que el proceso reduce temporalmente la calidad de la masa fundida y genera una cantidad considerable de escoria.
Química de fundentes: Sistemas de sales de cloruro-flúor y sus funciones metalúrgicas
La base: Por qué funcionan los sistemas de fluoruro de KCl-NaCl
La química dominante en los fundentes comerciales para el tratamiento de aluminio fundido es el sistema de cloruro de potasio, cloruro de sodio y fluoruro. Entender por qué se elige esta química concreta explica cómo evaluar y comparar los productos fundentes.
Cloruro de potasio (KCl) y cloruro de sodio (NaCl):
El sistema binario KCl-NaCl forma un eutéctico a aproximadamente 51% NaCl / 49% KCl (en peso) con un punto de fusión de 657°C - convenientemente por debajo de las temperaturas típicas de procesado del aluminio (680-780°C). Esta composición eutéctica produce una sal fundida de baja viscosidad que se extiende fácilmente sobre las superficies fundidas de aluminio y penetra eficazmente en las estructuras de escoria.
Los cloruros alcalinos (KCl, NaCl) son la fase portadora de los componentes fluorados más reactivos y proporcionan el bajo punto de fusión y la buena fluidez que hacen que el fundente sea funcionalmente útil.
Componentes fluorados (Na₃AlF₆, KF, K₂TiF₆, Na₂SiF₆):
Los compuestos fluorados son los componentes químicamente activos que proporcionan la eficacia metalúrgica del fundente. Sus funciones incluyen:
- Criolita (Na₃AlF₆): Disuelve las películas de óxido de aluminio (Al₂O₃), permitiendo que las inclusiones de óxido se incorporen a la fase fundente en lugar de permanecer en el metal. También reduce el punto de fusión de la mezcla salina.
- Fluoruro de potasio (KF): Disolvente agresivo de óxidos; mejora la humectación del fundente sobre las superficies metálicas; contribuye a la eliminación de metales alcalinos de la masa fundida.
- Fluorotitanato de potasio (K₂TiF₆): Se utiliza en formulaciones de fundentes de desgasificación de primera calidad; libera complejos de fluoruro de titanio que mejoran la eficacia de la nucleación de burbujas de hidrógeno en las partículas del fundente.
- Hexafluorosilicato de sodio (Na₂SiF₆): Menos común; se utiliza en algunas formulaciones de fundentes de limpieza para una disolución agresiva del óxido.
Alternativas de fundente sin sal y bajo en cloruro
La presión normativa en varios países (en particular los miembros de la Unión Europea con límites estrictos de emisión de cloruro) ha impulsado el desarrollo de productos químicos de fundentes alternativos que reducen o eliminan el contenido de cloruro:
Sistemas de sal orgánica: Algunas formulaciones de fundentes sustituyen parcialmente las sales de cloruro por compuestos orgánicos (glicinas, oxalatos) que proporcionan una acción de desgasificación mediante descomposición térmica sin generar gas HCl. Son menos eficaces que los sistemas basados en cloruros, pero aceptables en entornos reglamentarios que exigen la reducción de las emisiones de cloruros.
Desgasificación sólo con nitrógeno/argón: El enfoque de bajas emisiones más extremo elimina por completo el flujo químico y se basa únicamente en el burbujeo de gas inerte a través de un equipo de desgasificación rotativo. La eficacia es algo inferior a la del tratamiento combinado de gas y flujo, pero el cumplimiento de la normativa es sencillo.
Gama AdTech de flujo bajo en cloruros: Producimos una serie de fundentes con bajo contenido en cloruro para clientes de mercados regulados por las emisiones, formulados para reducir la generación de gas HCl en 60-80% en comparación con los fundentes estándar a base de cloruro, manteniendo al mismo tiempo 80-90% del rendimiento metalúrgico de las formulaciones totalmente a base de cloruro.
Métodos de aplicación de fundentes: Inyección por lanza, desgasificación rotativa y aplicación manual.
Eficacia comparativa de los métodos de aplicación
El mismo producto fundente ofrece resultados radicalmente distintos en función del método de aplicación. Este es uno de los aspectos más importantes y menos comprendidos del tratamiento con fundente de aluminio en la práctica.
| Método de aplicación | Eficacia de eliminación de H₂ | Consumo de fundente (kg/ton Al) | Coste de capital | Lo mejor para |
|---|---|---|---|---|
| Extensión superficial + agitación | 20-35% Reducción H₂ | 3.0-5.0 | Muy bajo | Pequeñas operaciones, tratamiento de urgencia |
| Pastilla de fundente de inmersión | 30-50% Reducción H₂ | 2.0-4.0 | Bajo | Fundiciones pequeñas y medianas |
| Inyección de lanza (N₂ portadora) | 45-65% Reducción H₂ | 1.5-3.0 | Bajo-Medio | Fundiciones medianas sin unidad rotatoria |
| Unidad de desgasificación rotativa | 60-80% Reducción H₂ | 0.8-2.0 | Medio-Alto | Cualquier operación que requiera baja porosidad |
| Rotativo + inyección de flujo combinados | 70-90% Reducción H₂ | 0.5-1.5 | Alta | Aplicaciones críticas de calidad |
Integración de la unidad de desgasificación rotativa con el tratamiento de flujos
AdTech fabrica sistemas de desgasificación de rotores y ejes de grafito que se integran con nuestra línea de productos de inyección de fundente. El enfoque de la unidad de desgasificación rotativa para la aplicación de fundente ofrece varias ventajas sobre la inyección de lanza:
Generación de burbujas más finas: El rotor giratorio (200-600 RPM) rompe la corriente combinada de gas y flujo en burbujas de un diámetro típico de 2-5 mm, frente a los 15-40 mm de la inyección con lanza. Las burbujas más pequeñas tienen entre 6 y 10 veces más superficie por unidad de volumen, lo que mejora drásticamente la eficiencia de recogida de hidrógeno por metro cúbico de gas utilizado.
Distribución uniforme: La acción de bombeo horizontal del rotor distribuye las burbujas por todo el volumen de fusión en lugar de permitir que asciendan en columnas concentradas desde una posición fija de la lanza.
Menor consumo de flujo: Como cada burbuja es más pequeña y transporta el hidrógeno con mayor eficacia, se necesita menos flujo total por tonelada de aluminio tratada para conseguir una reducción de hidrógeno equivalente.
Resultados coherentes: La variabilidad del operador tiene un impacto mínimo en los resultados de la desgasificación rotativa: la velocidad del rotor, el caudal de gas y el tiempo de tratamiento determinan totalmente el resultado metalúrgico, a diferencia de la inyección con lanza, en la que la técnica del operador afecta significativamente a la distribución de las burbujas.
Protocolo de tratamiento para la desgasificación rotativa con fundente
El siguiente protocolo se aplica a la desgasificación estándar de aleaciones de aluminio utilizando fundente de desgasificación AdTech con una unidad de desgasificación rotativa:
| Paso | Acción | Parámetro |
|---|---|---|
| 1. Verificación de la temperatura | Comprobar la temperatura de fusión | Objetivo 710-740°C (720°C óptimo) |
| 2. Eliminación de escorias | Desespumar la escoria existente antes de la desgasificación | Eliminar toda la escoria visible |
| 3. Inserción del rotor | Bajar el rotor a 100-150 mm por encima del hogar | Evitar el contacto con la chimenea |
| 4. Purga de gas (sin rotación) | Purgar los conductos de gas y el rotor | 30 segundos a bajo caudal |
| 5. Iniciar rotación | Iniciar la rotación del rotor | Rampa a 300-400 RPM |
| 6. Flujo de gas | Ajustar el gas portador (N₂ o Ar). | 4-8 L/min por tonelada Al |
| 7. Inyección de flujo | Iniciar la alimentación de flujo | 0,8-1,5 kg/ton Al a lo largo de la duración del tratamiento |
| 8. Duración del tratamiento | Mantener el tratamiento completo | 12-18 minutos por tonelada |
| 9. Purga final | Gas sin fundente (últimos 2 minutos) | Purga del flujo residual del rotor |
| 10. Desmontaje del rotor | Levantar el rotor antes de detener la rotación | Evitar salpicaduras de metal |
| 11. Escoria post-tratamiento | Eliminar la escoria de los subproductos del tratamiento | Limpiar antes de la colada |
Especificaciones técnicas y datos de rendimiento de los productos AdTech Flux
Especificaciones del producto AdTech Complete Flux
| Producto | Tipo | Composición (principal) | Formulario | Dosificación | Aplicación principal |
|---|---|---|---|---|---|
| AdTech DG-1 | Flujo de desgasificación | KCl 45%, NaCl 25%, Na₃AlF₆ 20%, K₂TiF₆ 10%. | Granulado 0,5-2mm | 1,0-2,0 kg/tonelada | Inyección desgasificadora rotativa |
| AdTech DG-2 | Flujo de desgasificación | KCl 40%, NaCl 30%, Na₃AlF₆ 18%, KF 12% | Polvo 0,1-0,5 mm | 1,5-3,0 kg/tonelada | Inyección de lanza |
| AdTech DR-1 | Flujo de escoria | KCl 55%, NaCl 20%, Na₃AlF₆ 15%, KF 10% | Polvo 0,1-0,5 mm | 5-15 kg/tonelada de escoria | Tratamiento de la escoria superficial |
| AdTech DR-2 | Flujo de escoria pesada | KCl 50%, NaCl 18%, Na₃AlF₆ 18%, KF 14% | Granulado 0,5-2mm | 8-18 kg/tonelada de escoria | Escoria secundaria de fundición |
| AdTech CV-1 | Fundente de recubrimiento | KCl 65%, NaCl 25%, Na₃AlF₆ 10% | Granulado 2-8mm | 5-10 kg/m | Protección del horno de mantenimiento |
| AdTech RF-1 | Fundente de refinado | KCl 40%, NaCl 20%, Na₃AlF₆ 25%, KF 15% | Polvo 0,1-0,5 mm | 1,5-3,0 kg/tonelada | Eliminación de inclusiones + eliminación de álcalis |
| AdTech CL-1 | Fundente de limpieza | Na₃AlF₆ 40%, KF 30%, KCl 30% | Granulado 1-4mm | 10-20 kg/m² de óxido | Limpieza de la pared del horno |
| AdTech LC-1 | Flujo bajo en cloruros | Sal orgánica 50%, fluoruro 35%, KCl 15% | Polvo 0,1-0,5 mm | 1,5-2,5 kg/tonelada | Operaciones reguladas por emisiones |
Datos de validación del rendimiento
Los productos AdTech flux se someten a las siguientes pruebas de rendimiento antes de salir al mercado:
| Parámetro de prueba | Método | Criterio de aceptación |
|---|---|---|
| Contenido de humedad | Valoración Karl Fischer | ≤ 0,30% |
| Composición química (FRX) | Análisis XRF | Dentro de ±2% de la especificación |
| Punto de fusión | Ensayo DSC/placa caliente | Dentro de los 20°C del objetivo |
| Distribución granulométrica | Análisis granulométrico | Dentro de especificación ±10% |
| Eficacia de desgasificación (prueba del aluminio) | Índice de densidad antes/después | ≥ 50% Reducción DI (grados DG) |
| Recuperación de metales (prueba de escoria) | Tratamiento controlado de la escoria | ≥ 20% mejora de la recuperación de metales (grados DR) |
| Prevención de la absorción de hidrógeno | Prueba de exposición cronometrada | ≥ 60% H₂ reducción de la absorción (grados CV) |
| Emisión de cloruro (gas HCl) | Medición de gases durante la aplicación | Dentro de los límites de cumplimiento medioambiental |
Interacción entre el tratamiento de flujo y la filtración de espuma cerámica
Por qué el flujo y la filtración son complementarios, no alternativos
Un concepto erróneo que encontramos con frecuencia es la idea de que una fundición debe elegir entre el tratamiento con fundente y la filtración con espuma cerámica, es decir, que la instalación de un sistema de filtración significa que el tratamiento con fundente es innecesario. Esto refleja un malentendido de lo que se consigue con cada proceso.
El tratamiento de fundentes (desgasificación y desescoriado) elimina:
- Gas hidrógeno disuelto (la filtración no puede hacerlo)
- Grandes películas de óxido y escoria de la superficie y el cuerpo de la masa fundida (mediante flotación y coagulación).
- Metales alcalinos (Na, Ca, K) que aumentan la tendencia a la absorción de hidrógeno.
- Inclusiones groseramente distribuidas mediante espumado.
La filtración de espuma cerámica elimina:
- Bifilms de óxido fino y partículas de inclusión que permanecen tras el tratamiento con fundente.
- Pequeños fragmentos refractarios.
- Partículas intermetálicas finas.
- La población de inclusión que el tratamiento con fundente deja atrás pero que sigue causando defectos de fundición.
Las dos tecnologías abordan distintos rangos de tamaño de las inclusiones y distintos problemas metalúrgicos. El tratamiento con fundente se ocupa del hidrógeno bruto y del problema de las inclusiones grandes; la filtración se ocupa de la población de inclusiones finas que queda después del tratamiento. Utilizadas conjuntamente, producen una calidad de metal que ninguna de las dos consigue por separado.
La secuencia correcta del proceso
La secuencia correcta para el tratamiento del aluminio fundido antes de la colada:
1. Cargar y fundir → Cargar el horno y fundir la carga.
2. Ajuste de la aleación y la temperatura → Añadir elementos de aleación, ajustar la temperatura.
3. Tratamiento del flujo de escoria → Aplicar fundente de espumado, trabajar y espumar la escoria.
4. Tratamiento del flujo de desgasificación → Aplicar fundente de desgasificación mediante unidad giratoria o lanza; eliminación completa del hidrógeno.
5. Eliminación de la escoria después del tratamiento → Desespumar la escoria subproducto del tratamiento de desgasificación.
6. Adición refinadora de grano → Añadir refinador de grano AlTi5B1 o AlTiB2 (5-10 minutos antes de la colada).
7. Traslado a la estación de fundición → Minimizar las turbulencias y la reoxidación durante la transferencia.
8. Filtración de espuma cerámica → Filtrar durante el llenado del molde mediante filtro de espuma de Al₂O₃ en el sistema de compuerta.
9. Fundición → Llenar el molde a través del chorro de metal filtrado.
Esta secuencia no es arbitraria: colocar la filtración después del tratamiento con fundente garantiza que el filtro vea el metal relativamente limpio (el fundente ha eliminado las inclusiones grandes), lo que maximiza la vida útil del filtro y amplía el periodo antes de que se produzca un bloqueo prematuro.
Requisitos de seguridad, conformidad medioambiental y manipulación
Peligros para la salud y la seguridad en la manipulación de fundentes
Los fundentes para el tratamiento de aluminio fundido son productos químicos industriales que requieren controles de manipulación adecuados:
Sensibilidad a la humedad: Todos los productos fundentes de cloruro-flúor absorben la humedad atmosférica de forma agresiva. La reacción del fundente con la atmósfera húmeda genera cloruro de hidrógeno (HCl) gaseoso, un irritante respiratorio grave. Almacene el fundente en recipientes sellados y en condiciones secas. Nunca introduzca fundente húmedo en un baño de aluminio fundido - la violenta generación de vapor puede pulverizar metal fundido.
Generación de gas HCl durante la aplicación: Cuando el fundente que contiene cloruro entra en contacto con el aluminio fundido, se generan gases de cloruro de hidrógeno (HCl) y cloro (Cl₂) como subproductos de la reacción de desgasificación. Ambos gases son irritantes para las vías respiratorias y corrosivos. Las áreas de tratamiento de fundentes deben tener una ventilación de escape local adecuada para mantener las concentraciones de HCl por debajo del PEL de la OSHA de 5 ppm (límite máximo).
Generación de fluoruro de hidrógeno (HF): Los componentes fluorados pueden generar gas HF en algunas condiciones, especialmente a altas temperaturas o con flujo húmedo. El HF es una toxina sistémica grave - OSHA PEL de 3 ppm TWA. La protección respiratoria y la ventilación son esenciales.
La sal fundida quema: Los materiales fundentes se funden a 650-720°C y se comportan como líquidos fundidos energéticos durante su aplicación. El contacto con la piel provoca quemaduras térmicas y químicas graves. Se requiere EPI completo (pantalla facial, guantes resistentes al calor, traje aluminizado para trabajos de cerca).
EPI necesarios para la aplicación de fundentes
| Tarea | EPI requerido |
|---|---|
| Manipulación / transferencia de bolsas de fundente | Gafas de protección, mascarilla N95, guantes de nitrilo |
| Operación de inyección de lanza | Pantalla facial, mascarilla N95-P100, guantes resistentes al calor, ropa ignífuga |
| Desgasificación rotativa | Pantalla facial, mascarilla P100, guantes resistentes al calor, ropa FR |
| Desespumado tras el tratamiento | Pantalla facial, mascarilla P100, guantes resistentes al calor, ropa FR |
| Inspección de la zona de almacenamiento de fundentes | Gafas de seguridad, mascarilla antipolvo |
Cumplimiento de la normativa medioambiental
Emisiones de cloruro: El gas HCl procedente del tratamiento de flujos está regulado por la Ley de Aire Limpio (EE.UU.), la Directiva de Emisiones Industriales de la UE y las normativas nacionales equivalentes. Los niveles de emisión permitidos varían según la jurisdicción y el tamaño de las instalaciones. Las fundiciones con estaciones de desgasificación cerradas suelen utilizar depuradores húmedos o sistemas de depuración con bicarbonato sódico seco para capturar el HCl antes de su vertido a la atmósfera.
Emisiones de fluoruro: El HF y las partículas de fluoruro procedentes del tratamiento del fundente están regulados de forma similar a las emisiones de cloruro. Las fundiciones en jurisdicciones reguladas deben realizar pruebas de emisiones después de cualquier cambio significativo en la tasa de consumo de fundente o en la química del fundente.
Eliminación de fundentes usados / escorias salinas: La escoria salina producida tras el tratamiento del fundente (una mezcla de fundente salino, óxido de aluminio y metal atrapado) debe eliminarse de acuerdo con la normativa aplicable sobre residuos peligrosos. En muchas jurisdicciones, la escoria salina de aluminio se clasifica como residuo peligroso (debido al contenido de nitruro de aluminio reactivo con el agua que genera amoníaco y gas potencialmente inflamable en contacto con el agua). AdTech proporciona datos de caracterización del flujo de residuos de nuestros productos fundentes para apoyar el cumplimiento de la normativa medioambiental por parte de los clientes.
Cumplimiento de REACH / SDS: Todos los productos fundentes de AdTech están registrados conforme a las normativas de control químico aplicables y se suministran con fichas de datos de seguridad actualizadas en los idiomas requeridos.
Selección del fundente adecuado para su aleación y proceso de aluminio
Consideraciones sobre la selección del fundente específico de la aleación
Las distintas familias de aleaciones de aluminio presentan diferentes retos en el tratamiento con fundente:
| Familia de aleaciones | Desafío principal | Tipo de fundente recomendado | Consideración especial |
|---|---|---|---|
| Al-Si (A356, A380, ADC12) | Porosidad del hidrógeno; bifilms de óxido | DG-1 o DG-2 desgasificación + DR-1 espumado | Tratamiento estándar; el más común |
| Al-Si-Mg (A357) | Oxidación de Mg; MgAl₂O₄ espinela. | DG-1 + RF-1 refinado | Las aleaciones con Mg generan más escoria |
| Al-Cu (2xx.x) | Alta absorción de H₂ a alta temperatura | DG-1 rotativa + CV-1 cubierta | Se requiere una temperatura de tratamiento más elevada |
| Al-Mg (5xx.x) | Oxidación superficial agresiva | DR-2 escoria pesada + CV-1 | El contenido de Mg aumenta drásticamente la tasa de escoria |
| Al-Zn-Mg (7xx.x) | Óxido complejo; volatilidad del Zn | DG-2 + RF-1 | Es necesario gestionar los humos de zinc |
| Aleaciones secundarias / recicladas | Carga de inclusión muy elevada | DR-2 + DG-1 + RF-1 combinados | Se necesita un tratamiento más agresivo |
| Al de gran pureza (1xxx) | Absorción de hidrógeno; otros problemas mínimos | DG-1 (dosis baja) | Muy limpio; mínima necesidad de fundente de escoria |
Guía de dosificación de fundentes específica del proceso
| Tipo de proceso | Tamaño del horno | Productos fundentes recomendados | Dosis de flujo total (kg/ton Al) |
|---|---|---|---|
| Fundición por gravedad (pequeña) | 0,5-2 toneladas | Lanza DG-2 + DR-1 | 2,5-4,5 kg/tonelada |
| Fundición en coquilla por gravedad (media) | 2-10 toneladas | DG-1 rotativo + DR-1 | 2,0-3,5 kg/tonelada |
| Fundición a alta presión | 5-30 toneladas | DG-1 rotativo + DR-2 | 1,5-3,0 kg/tonelada |
| Fundición a baja presión | 2-15 toneladas | DG-1 rotativo + CV-1 + DR-1 | 2,5-4,0 kg/tonelada |
| Fundición a la cera perdida | 0,1-2 toneladas | DG-2 + pastilla RF-1 | 3,0-5,0 kg/tonelada |
| Fundición secundaria | 20-100 toneladas | DG-1 + DR-2 pesado + CL-1 periódico | 3,0-6,0 kg/tonelada |
| Colada continua | 50-200 toneladas | DG-1 en línea + CV-1 + CFL (periódica) | 1,0-2,5 kg/tonelada |
Preguntas más frecuentes (FAQ)
P1: ¿Cuál es la diferencia entre el fundente desgasificador y el fundente espumante para aluminio, y necesito ambos?
El fundente de desgasificación y el fundente de espumado desempeñan funciones fundamentalmente diferentes. El fundente de desgasificación elimina el hidrógeno gaseoso disuelto en la masa fundida generando finas burbujas que transportan el hidrógeno a la superficie, lo que reduce la porosidad de la colada. El fundente de desgasificación actúa sobre la capa de escoria en la superficie de la masa fundida, reduciendo su viscosidad para que las gotas de aluminio metálico atrapadas se fusionen y drenen de nuevo a la masa fundida, mejorando la recuperación de metal y produciendo una escoria seca y fácil de desespumar. La mayoría de las fundiciones de aluminio de producción se benefician de ambos: el fundente de desgasificación aborda el problema de la porosidad interna, mientras que el fundente de escoria reduce la pérdida de metal y la generación de inclusiones superficiales. Algunas formulaciones de fundentes polivalentes proporcionan ambas funciones simultáneamente, aunque con una eficacia ligeramente inferior a la de los productos dedicados a una sola función.
P2: ¿Cuánto hidrógeno puede eliminar de forma realista el fundente de desgasificación del aluminio fundido?
La reducción de hidrógeno alcanzable depende fundamentalmente del método de aplicación. Utilizando fundente de desgasificación con una unidad de desgasificación rotativa a la tasa de dosificación correcta (0,8-2,0 kg/tonelada) y el tiempo de tratamiento (12-20 minutos por tonelada), el contenido de hidrógeno disuelto en los fundidos de aluminio secundarios puede reducirse de 0,30-0,60 ml de H₂ por 100g de Al a 0,08-0,15 ml/100g - una reducción de 50-75%. La inyección de lanza sin unidad rotatoria logra una reducción más modesta de 40-60%. La simple aplicación superficial sólo consigue una reducción de 20-35%. La unidad de desgasificación rotativa combinada con la inyección de fundente es el método más eficaz para las piezas de fundición que requieren baja porosidad, en particular los componentes de seguridad de automoción y las piezas de fundición estancas a la presión.
P3: ¿Por qué mi fundente desgasificador genera tanto humo y vapores durante la aplicación?
El humo y la generación del humo durante el uso del flujo son normales y esperados - es un subproducto de la química del flujo que realiza su función. Los humos visibles son principalmente gas de cloruro de hidrógeno (HCl) y finas partículas de sal generadas cuando las sales de cloruro reaccionan con la humedad y el óxido de aluminio en la masa fundida. Un humo excesivo más allá de la cantidad normal de tratamiento puede indicar: fundente húmedo o contaminado por la humedad (compruebe las condiciones de almacenamiento y la integridad del recipiente), tasa de aplicación de fundente demasiado alta para la ventilación disponible (reduzca la tasa de dosificación o mejore la ventilación), o contenido de humedad anormalmente alto en la masa fundida o en la atmósfera del horno. Asegúrese siempre de que funciona la ventilación local antes de iniciar el tratamiento con fundente, y utilice protección respiratoria adecuada independientemente del nivel de humo visible, ya que el HCl es inodoro en concentraciones subirritantes.
P4: ¿Puedo utilizar el mismo fundente para ambas aleaciones de aluminio con diferente contenido de magnesio?
La química del fundente base (sistema de fluoruro de KCl-NaCl) es compatible con todas las aleaciones de aluminio, pero las aleaciones que contienen magnesio (A356, A357, Mg > 0,2%) requieren métodos de tratamiento modificados. El magnesio se oxida de forma más agresiva que el aluminio, generando mucha más escoria por tonelada de metal. Para aleaciones con alto contenido en Mg: aumentar la tasa de dosificación de fundente de espumado en 25-40%, utilizar un fundente de espumado de alta resistencia (AdTech DR-2) en lugar de fundente de espumado estándar, y aumentar la tasa de aplicación de fundente de recubrimiento para proteger la superficie fundida que contiene Mg entre ciclos de tratamiento. El magnesio también reduce ligeramente la eficacia del fundente de desgasificación al reaccionar preferentemente con algunos componentes de fluoruro - este efecto es menor a Mg < 0,5% pero significativo a niveles de Mg más altos.
P5: ¿Qué es el Índice de Densidad y cómo mide la eficacia del tratamiento de fundentes?
La prueba del índice de densidad (DI) es la medición de campo más utilizada del contenido de hidrógeno disuelto en aluminio fundido. Se solidifican simultáneamente dos pequeñas muestras de metal, una a presión atmosférica y otra al vacío (normalmente 80-100 mbar). Ambas muestras se pesan. El índice de densidad se calcula como DI (%) = (densidad atmosférica - densidad en vacío) / densidad atmosférica × 100. Un DI de 0% indica que no hay diferencia de porosidad entre las muestras (metal esencialmente libre de hidrógeno). Un DI superior a 5% indica un hidrógeno disuelto significativo. La mayoría de las especificaciones de fundición para automoción requieren DI por debajo de 2-4%. Las aplicaciones aeroespaciales suelen requerir DI por debajo de 1-2%. Realice mediciones de DI antes y después del tratamiento con fundente para cuantificar directamente el efecto del tratamiento: un tratamiento de desgasificación rotativo bien ejecutado con fundente de desgasificación AdTech debería reducir la DI de 8-20% (aluminio secundario sin tratar) a 1-4%.
P6: ¿Cuánto tiempo después del tratamiento de desgasificación permanece limpio el aluminio fundido antes de que la captación de hidrógeno vuelva a ser un problema?
El aluminio desgasificado reabsorbe el hidrógeno de la atmósfera del horno a un ritmo que depende principalmente del contenido de humedad de la atmósfera del horno y del estado de la superficie fundida. En un horno de gas con superficie de fusión expuesta, la reabsorción de hidrógeno aumenta el contenido disuelto en aproximadamente 0,03-0,08 ml de H₂ por 100 g de Al por hora. En un horno de inducción con menor exposición a la humedad, la reabsorción es más lenta (0,01-0,04 ml/100g por hora). Con un fundente de recubrimiento que mantiene una capa de sal sobre la superficie fundida, la reabsorción se ralentiza hasta aproximadamente 0,005-0,020 ml/100g por hora. Implicaciones prácticas: para las piezas de fundición estándar, el metal desgasificado debe fundirse en los 30-60 minutos siguientes al tratamiento. Para aplicaciones críticas (aeroespacial, piezas estancas a la presión), colar en 20-30 minutos. Si el tiempo de mantenimiento supera estos límites, volver a tratar con un fundente de desgasificación de dosis reducida antes de la colada.
P7: ¿Cuál es la temperatura correcta para el tratamiento con fundente de aluminio? ¿Afecta la temperatura de forma significativa al rendimiento?
El intervalo de temperatura óptimo para la mayoría de los tratamientos con fundentes de aluminio fundido es de 710-740°C, siendo 720°C el ideal para las aleaciones estándar. Esta ventana de temperatura equilibra: la fluidez del metal (una temperatura más alta mejora la distribución del fundente y la liberación de burbujas), la actividad del fundente (la mayoría de los sistemas de fundente tienen una cinética de reacción óptima a 700-740°C) y la velocidad de difusión del hidrógeno (una temperatura más alta aumenta el coeficiente de difusión del hidrógeno, mejorando la velocidad de eliminación). El tratamiento por debajo de 680°C reduce la eficacia del fundente porque el punto de fusión del fundente se aproxima a la temperatura del metal, lo que reduce la fluidez y la penetración del fundente. El tratamiento por encima de 780°C acelera la oxidación de la masa fundida y aumenta la tasa de absorción de hidrógeno de los gases del horno. Para las aleaciones de Al-Cu que se procesan a temperaturas más altas, consulte al equipo técnico de AdTech para la selección del fundente optimizado para el rango de 740-780°C.
P8: ¿Cómo debo almacenar el fundente de tratamiento de aluminio fundido para mantener su eficacia?
El almacenamiento correcto es crítico para el rendimiento del fundente cloruro-fluoruro. Todos los productos de fundente AdTech deben almacenarse: en recipientes sellados a prueba de humedad (bolsas o bidones originales sellados); en condiciones secas con una humedad relativa inferior a 60%; a temperatura ambiente (5-35°C), protegidos de la luz solar directa y de fuentes de calor; alejados del agua, ácidos y productos químicos incompatibles. El fundente expuesto a la humedad atmosférica absorbe agua, lo que provoca la formación de grumos, reduce la fluidez (afectando al rendimiento de la inyección) y aumenta la generación de HCl durante la aplicación. Compruebe todos los envases para saber si hay integridad del sello antes de usar. No utilice fundente de envases dañados o abiertos previamente sin secar en un horno controlado (120°C durante 4-8 horas) si sospecha que ha estado expuesto a la humedad. La vida útil de los fundentes AdTech almacenados correctamente es de 24 meses a partir de la fecha de fabricación.
P9: ¿Puede el tratamiento con fundente por sí solo eliminar la porosidad en las piezas fundidas de aluminio, o es necesaria también la filtración?
El tratamiento con fundente y la filtración con espuma cerámica abordan aspectos diferentes de la calidad de la fundición de aluminio, y ninguno de los dos por sí solo consigue resultados óptimos. El fundente desgasificante elimina el hidrógeno disuelto, causa principal de la microporosidad por contracción y la porosidad gaseosa en las piezas fundidas de aluminio. Sin embargo, el tratamiento con fundente deja una población residual de bifilamentos de óxido fino y partículas de inclusión que son demasiado pequeñas para ser capturadas por desnatado o flotación. Estas inclusiones finas -normalmente inferiores a 0,5 mm- son responsables de la porosidad relacionada con la bifilm (en la que la interfaz de la bifilm no adherida actúa como un vacío en el metal solidificado), la dispersión de las propiedades mecánicas y los defectos de la superficie mecanizada. La filtración de espuma cerámica (filtro de Al₂O₃ de 30-40 PPI en el sistema de compuerta) captura estas inclusiones finas residuales que el tratamiento con fundente pasa por alto. La combinación de un tratamiento de fundente adecuado seguido de la filtración de espuma cerámica consigue sistemáticamente una porosidad más baja y una mejor consistencia de las propiedades mecánicas que cualquiera de los procesos por separado.
Q10: ¿Cuál es el procedimiento de tratamiento de fundentes recomendado para una operación de fundición a presión secundaria de aluminio que produce la aleación A380?
Para la fundición a presión secundaria de aluminio A380, la secuencia de tratamiento recomendada utilizando productos AdTech es: (1) Al final del ciclo de fundición, cuando el metal alcanza 720-730°C, eliminar la escoria flotante grande mediante espumado; (2) Aplicar AdTech DR-1 flux de espumado a 5-10 kg por tonelada de escoria acumulada, trabajar en la superficie de la escoria con una espumadera perforada, dejar 3-5 minutos de tiempo de contacto, después espumar la escoria tratada limpiamente; (3) Introducir la unidad rotativa de desgasificación (o lanza si la unidad rotativa no está disponible) y aplicar AdTech DG-1 flux de desgasificación a 1..0-1.5 kg/tonelada de aluminio en el horno, utilizando gas portador de nitrógeno a 5-7 L/min por tonelada, duración del tratamiento 12-15 minutos; (4) Después de la desgasificación, aplicar fundente de recubrimiento AdTech CV-1 a 5 kg/m² de superficie fundida para proteger el metal tratado hasta la colada; (5) Antes de la colada, eliminar el residuo de fundente de recubrimiento y comprobar el DI (objetivo por debajo de 3% para colada a presión estándar); (6) Filtrar la corriente de metal a través del filtro de espuma cerámica AdTech Al₂O₃ 20-25 PPI durante la colada en el manguito de colada de la máquina de colada a presión.
Resumen: Creación de un programa eficaz de tratamiento del aluminio fundido
La calidad de las piezas fundidas de aluminio viene determinada en gran medida por la calidad del proceso de tratamiento del metal antes de que éste entre en el molde. La optimización de las herramientas, el perfeccionamiento del diseño del molde o el ajuste de los parámetros del proceso no compensan el metal que entra en el sistema de inyección con un exceso de hidrógeno disuelto y altas cargas de inclusión.
La gama de fundentes de AdTech para el tratamiento de la fusión del aluminio, que abarca aplicaciones de desgasificación, desescoriado, recubrimiento, refinado y limpieza de hornos, proporciona la caja de herramientas completa para la mejora sistemática de la calidad del metal. Los principios clave que rigen los programas eficaces de tratamiento de fundentes:
Adecuar el tipo de flujo a la función. El fundente de desgasificación elimina el hidrógeno; el fundente de escoria mejora la recuperación del metal; el fundente de recubrimiento evita la reoxidación; el fundente de refinado captura las inclusiones finas. El uso de un tipo de fundente incorrecto para un objetivo determinado da malos resultados, independientemente de la velocidad de dosificación.
El método de aplicación determina el techo de rendimiento. La desgasificación rotativa con inyección de fundente supera sistemáticamente a la inyección con lanza, que supera a la aplicación en superficie. Invierta en equipos de aplicación adecuados a su escala de producción y requisitos de calidad.
La secuencia importa. Eliminación de la escoria antes de la desgasificación, desgasificación antes de la colada, filtración durante el llenado del molde: la secuencia no es arbitraria y cada paso se basa en el anterior.
Combine el tratamiento de fundentes con la filtración de espuma cerámica. El tratamiento con fundente elimina lo que la filtración no puede (hidrógeno disuelto), y la filtración elimina lo que el tratamiento con fundente no puede (finas inclusiones bifilm). Son tecnologías complementarias, y la mejor calidad de fundición se obtiene utilizando ambas sistemáticamente.
Documentar y medir. La medición del Índice de Densidad antes y después del tratamiento, la medición del contenido de escoria metálica y el seguimiento de la tasa de rechazo de coladas son las métricas que validan la eficacia del programa de fundentes e identifican las oportunidades de mejora.
Este artículo ha sido elaborado por el equipo técnico editorial de AdTech con la colaboración de especialistas en metalurgia del aluminio e ingenieros de procesos de fundición. Las especificaciones del producto, los datos de rendimiento y las directrices de aplicación reflejan las formulaciones actuales de AdTech y la experiencia de campo a partir de 2025-2026. Póngase en contacto con el equipo técnico de AdTech para la selección de fundentes para aplicaciones específicas, la optimización de la dosificación y los precios actuales.
