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.

15. Preguntas más frecuentes

1. ¿Cuál es la principal familia de ingredientes del fundente de eliminación de óxido para aluminio?
La mayoría de los fundentes industriales son mezclas de haluros alcalinos y sales de fluoruro, normalmente cloruro sódico, cloruro potásico, fluoruro sódico y aluminofluoruro sódico (criolita). Los fluoruros mejoran el ablandamiento del óxido, mientras que los cloruros mejoran el flujo.

2. ¿El fundente eliminará el hidrógeno disuelto?
No. El fundente acumula óxidos e inclusiones. La eliminación del hidrógeno requiere una etapa de desgasificación, como la desgasificación rotativa con gas inerte. El fundente y la desgasificación juntos producen los mejores resultados.

3. ¿Puedo utilizar el mismo fundente para todas las aleaciones de aluminio?
No siempre. Las aleaciones con alto contenido en magnesio, las operaciones de soldadura fuerte y las aleaciones especiales suelen requerir fórmulas de fundentes a medida. Compruebe siempre las recomendaciones del proveedor.

4. ¿Cuánto fundente debo añadir por fusión?
Las dosis rutinarias suelen oscilar entre 1 y 4 kg por tonelada para limpiar o cubrir los fundentes. Los episodios de gran escoria requieren una dosificación más alta y ajustes de procedimiento.

5. ¿Qué protección respiratoria es necesaria?
Si se prevé la formación de humos, utilizar mascarillas clasificadas para partículas y gases ácidos. La ventilación local y la extracción de humos son obligatorias para operaciones seguras.

6. ¿Son peligrosos para los equipos los fundentes que contienen flúor?
Si no se eliminan los residuos, las sales que contienen flúor pueden ser corrosivas para ciertos metales y dañar el equipo. Siga los programas de limpieza y utilice procedimientos de desnatado compatibles.

7. ¿Es mejor la inyección que la difusión?
La inyección proporciona una penetración más profunda, una captura más rápida del óxido y menores pérdidas de metal utilizable cuando se realiza correctamente. La aplicación al voleo sigue siendo útil para talleres pequeños o para la protección rápida de superficies.

8. ¿Cómo deben eliminarse los residuos de fundentes y espumas?
Trate las espumas y los residuos como residuos industriales. Suelen contener sales de haluros reactivos y deben tratarse de acuerdo con la normativa sobre residuos peligrosos; consulte a las autoridades locales y a su proveedor.

9. ¿Puede el fundente reducir el desgaste del refractario?
Los fundentes para limpieza de paredes eliminan las incrustaciones adheridas a los revestimientos, lo que a menudo prolonga la vida útil de los refractarios al evitar la acumulación de material grueso que daña el revestimiento. Un procedimiento adecuado es importante para evitar una abrasión excesiva.

10. ¿Existen tendencias hacia flujos con menos emisiones?
Sí, los proveedores e investigadores buscan fórmulas con menos haluros, menos COV y menos halógenos para cumplir las normas medioambientales y reducir las emisiones peligrosas sin perder prestaciones. Se están llevando a cabo investigaciones recientes sobre mezclas a medida y productos químicos alternativos.