Para las operaciones de fundición en las que se funde aluminio, una flujo de eliminación de óxido ofrece la forma más rápida y consistente de eliminar los óxidos superficiales y en suspensión, reducir la formación de escoria, proteger el revestimiento refractario y mejorar la calidad de la colada. Los fundentes más eficaces son mezclas a base de sales en las que predominan las sales de cloruro y fluoruro (por ejemplo, NaCl, KCl, NaF, Na3AlF6), formuladas en categorías que incluyen productos de recubrimiento, limpieza, formación de escoria y limpieza de paredes; la selección correcta, el control de la temperatura y la técnica de aplicación determinan las ganancias de rendimiento y la reducción del reprocesamiento.

1. Introducción y por qué es importante el control del óxido

El aluminio fundido forma instantáneamente una fina y tenaz película de óxido (Al₂O₃) en cuanto entra en contacto con el oxígeno. Esa película atrapa hidrógeno e inclusiones no metálicas, produce porosidad en las piezas fundidas, acelera el desgaste de los refractarios y convierte el metal valioso en escoria que debe desecharse. Un fundente de eliminación de óxido correctamente adaptado recoge o disuelve los fragmentos de óxido, favorece su flotación y crea una capa protectora que ralentiza la oxidación posterior. El resultado: mayor recuperación de metal, menos defectos y mayor estabilidad del proceso.

2. Cómo se forma el óxido en el aluminio fundido

Cuando el aluminio se funde, el oxígeno de la atmósfera del horno y de la chatarra entrante reacciona para formar óxido de aluminio. La película de óxido se forma instantáneamente y es anfótera, muy estable y adherente. Otras fuentes de óxidos son las incrustaciones de chatarra, los residuos de fundentes de ciclos anteriores y las oxidaciones de elementos de aleación (por ejemplo, magnesio). El hidrógeno se disuelve en el aluminio líquido y forma porosidad durante la solidificación; los óxidos pueden atrapar el hidrógeno y otras impurezas, empeorando los defectos internos de la fundición. Los enfoques técnicos que reducen el hidrógeno disuelto y eliminan los fragmentos de óxido conducen a una mayor integridad de la fundición.

3. Qué hace el fundente de eliminación de óxido y cómo funciona

El fundente realiza una o varias de las siguientes tareas fisicoquímicas:

• Forma una barrera en la superficie del baño para evitar una nueva oxidación (acción cubriente).

• Reacciona químicamente con las películas de óxido y las convierte en compuestos menos fundentes o fusibles que pueden desespumarse (ablandamiento químico).

• Reúne química o físicamente las partículas de óxido y las inclusiones en suspensión en aglomeraciones que flotan en la superficie (aglomeración de escoria).

• Penetra en las acumulaciones de óxido de las paredes del horno y las ablanda, permitiendo su eliminación mecánica (limpieza de las paredes).

La mayoría de los fundentes comerciales utilizan sales de haluro y compuestos de fluoruro para proporcionar tanto humectación como reactividad química hacia el Al₂O₃. El funcionamiento del fundente suele complementar los tratamientos de desgasificación (desgasificadores rotativos, impulsores rotativos y lavado con gas) porque el fundente se ocupa de los óxidos mientras que la desgasificación se centra en la eliminación del hidrógeno.

4. Categorías de flujos y funciones operativas

Los tipos de flujo se optimizan para necesidades específicas. La breve tabla siguiente ofrece una taxonomía operativa.

Tabla 1. Categorías de flujos y funciones principales

Las fuentes que categorizan la función de flujo coinciden con la práctica de los proveedores industriales y las revisiones técnicas independientes.

5. Formulaciones químicas típicas y rendimiento

Los fundentes comerciales varían, pero en la literatura técnica y las patentes aparecen grupos de ingredientes recurrentes: cloruros (NaCl, KCl), fluoruros (NaF, AlF₃, Na₃AlF₆, criolita), sales de magnesio o calcio y aditivos como oxidantes o agentes humectantes. El contenido en fluoruros suele ayudar a disolver o ablandar el Al₂O₃; los cloruros contribuyen al flujo del fundente y a la aglomeración de la escoria. Algunas mezclas para la limpieza de paredes incluyen oxidantes para generar calor localizado y promover la penetración del flúor. Las recetas patentadas demuestran amplias gamas de composición adaptadas a la serie de aleaciones y al tipo de horno.

Tabla 2. Rangos de ingredientes representativos en los tipos de flujo más comunes

Nota: las fórmulas específicas están patentadas. Los operadores deben consultar la SDS del producto para conocer la composición exacta.

6. Métodos de aplicación, dosificación y ventanas de temperatura

Técnicas habituales de aplicación

1. Radiodifusión - esparcir gránulos por la superficie del baño y rastrillar; poco capital pero penetración variable.

2. Inyección - inyección neumática o mecánica bajo la superficie para una limpieza en profundidad y una captura eficaz del óxido; mayor capital, mayor rendimiento.

3. Adición de líneas de colada - dosificación de fundente en los puntos de transferencia o vertido para proteger el metal durante el movimiento.

4. Pistola/rociador de pared - sistemas especializados que aplican fundente de limpieza de paredes a superficies refractarias.

Dosis y temperaturas típicas

• Orientaciones generales para la limpieza o el recubrimiento de fundentes: 1-4 kg por tonelada de fusión para el mantenimiento rutinario; mayor para el control de escoria pesada.

• Las cargas de limpieza de paredes son mayores y se aplican durante los ciclos de mantenimiento del horno; siga las instrucciones del proveedor.

• Muchos flujos son eficaces entre 750°C y 950°C, pero los rangos de fusión y descomposición específicos de cada producto difieren; siga las recomendaciones de la FDS y de la ficha técnica. El uso de fundente a una temperatura demasiado baja reduce la reactividad; una temperatura demasiado alta puede producir humos de descomposición peligrosos.

Tabla 3. Referencia rápida de la aplicación

Siga siempre las directrices del proveedor y la normativa local para la dosificación.

7. Criterios de selección para entornos de producción

Elija el flujo haciendo coincidir estas variables:

• Familia de aleaciones: Ciertos fundentes están formulados para aleaciones de alto contenido en magnesio o aplicaciones de soldadura fuerte; la composición es importante.

• Tipo de horno: Los hornos de reverbero, de crisol, basculantes y de inducción se comportan de manera diferente con polvos o gránulos.

• Integración de procesos: Si la desgasificación y el fundido se van a realizar conjuntamente, seleccione un fundente con un comportamiento compatible en cuanto a residuos y espumado.

• Preparación para la automatización: Los sistemas de inyección requieren gránulos de flujo libre con un tamaño de partícula controlado.

• Limitaciones medioambientales: El contenido de halógenos, los fluoruros y los requisitos sobre emisiones pueden restringir las opciones según la normativa local.
  Los datos documentados de los proveedores, la revisión de las FDS y los ensayos a pequeña escala son esenciales antes de su adopción en toda la planta.

8. Salud, seguridad y medio ambiente

La química del fundente implica haluros y fluoruros. Algunas vías de descomposición producen gases corrosivos y tóxicos como el fluoruro de hidrógeno y el cloruro de hidrógeno cuando el fundente se expone a la humedad o a altas temperaturas. Los principales puntos de seguridad:

• Utilice ventilación local por aspiración cuando añada fundente o durante las operaciones de fundente intenso.

• EPI: guantes resistentes a productos químicos, pantalla facial, gafas de seguridad y protección respiratoria adecuada para partículas en suspensión y humos.

• Consultar la FDS del producto para conocer las medidas de primeros auxilios, respuesta ante derrames y lucha contra incendios.

• Evitar el contacto del flujo con agua o productos químicos incompatibles que puedan liberar gases peligrosos.

• Los residuos de fundentes y la escoria pueden contener sales de flúor reactivas; elimínelos de acuerdo con las normas sobre residuos peligrosos.

Tabla 4. Referencia rápida de seguridad

9. Control de calidad, pruebas y medición de la eficacia

Establecer métricas:

• Masa de escoria por fusiónseguimiento de los kilogramos de escoria producidos por tonelada antes y después del cambio de flujo.

• Nivel de hidrógenomedir el hidrógeno disuelto con extracción en caliente de gas portador o técnicas similares; tenga en cuenta que el flujo por sí solo no eliminará el hidrógeno.

• Recuentos de inclusión: utilizan muestras metalográficas para cuantificar las inclusiones de óxido.

• Ensayo químico del residuo de fundenteVerificar que el arrastre de fluoruro o cloruro en el metal cumple los límites aceptables.

• Registros de procesostemperatura, tiempo de adición e intervalos de desnatado.

Los fabricantes suelen proporcionar asistencia de laboratorio o ensayos de campo para ayudar a establecer parámetros de referencia. Estudios independientes demuestran que las mezclas de fundentes que contienen sales de flúor mejoran la disolución de óxidos y la eliminación de inclusiones cuando se combinan con un espumado mecánico adecuado.

10. Mejores prácticas de almacenamiento, manipulación e inventario

• Conservar el fundente en recipientes herméticos y secos para evitar que absorba humedad y se apelmace.

• Rote el inventario con un enfoque FIFO; el fundente expuesto a la humedad puede reaccionar violentamente o perder rendimiento.

• Almacenar lejos de ácidos, zonas húmedas y productos químicos incompatibles.

• Mantenga copias de las FDS accesibles en la zona de fusión y forme al personal sobre las medidas de emergencia.

• Utilice sistemas de transferencia seguros para minimizar la generación de polvo durante la manipulación de las bolsas.

11. Notas de mercado y proveedores acreditados

Los proveedores mundiales de fundición y tratamiento de metales ofrecen marcas de fundentes industriales para diversas necesidades. Los líderes técnicos y las líneas de productos citados a menudo por los ingenieros de fundición incluyen las líneas de fundentes Foseco serie COVERAL y Pyrotek. Muchos proveedores publican FDS y notas técnicas de aplicación; consúltelas antes de probar el producto. La selección del producto depende con frecuencia de la asistencia local, el cumplimiento de la normativa y los ensayos de refinería.

12. Problemas comunes y soluciones

Problema: Humo fundente o vapores fuertes durante la adición.
Remedio: Reducir la tasa de adición, mejorar la ventilación, verificar la sequedad del flujo. Consulte la SDS para el comportamiento de descomposición.

Problema: Exceso de arrastre de metales en los espumillones (sobreespesores).
Remedio: Reducir la dosis, modificar el momento de la adición, ajustar la técnica de desnatado.

Problema: Inclusiones persistentes a pesar del fundente.
Remedio: Combine el fundente con la desgasificación rotativa o mejore la profundidad de inyección y la agitación mecánica.

13. Ejemplo de caso práctico (cifras operativas)

Una fundición de tamaño medio funde 2 toneladas por lote en un programa diario. La escoria de referencia es de 80 kg por tonelada utilizando mezclas al voleo de solo sal. El cambio a un fundente de limpieza comercial con 10% Na₃AlF₆ y base KCl/NaCl, aplicado a 3 kg/tonelada más adición asistida por inyector, redujo la escoria a 55 kg por tonelada y disminuyó la tasa de reprocesado en un 18% en un ensayo de 4 semanas. Los niveles de hidrógeno requerían una desgasificación complementaria para alcanzar el objetivo de control de la porosidad. Los resultados dependen de la mezcla de la chatarra, de la aleación y de la disciplina del operario; es necesario recopilar y analizar los datos de las pruebas antes de su adopción total.

14. Resumen y lista de control recomendada

Lista de comprobación operativa antes de la adopción del flujo

• Revisar la compatibilidad de la aleación y la ficha técnica del proveedor.

• Obtenga y estudie las FDS, los procedimientos de emergencia y las necesidades de ventilación.

• Flujo de prueba en condiciones controladas, registro de escoria, inclusiones e hidrógeno.

• Elija el método de aplicación: al voleo para un bajo capital, inyección para resultados repetibles.

• Forme a los operarios, documente la dosificación y programe los ciclos de limpieza de paredes.

• Controlar las emisiones y eliminar los residuos conforme a la normativa.