Serie Flux

La selección adecuada y la correcta aplicación de los productos de la serie Flux: fundente de refinado, fundente de desescoriado, fundente de recubrimiento, fundente de eliminación de óxido, fundente de fundición de aluminio fundido, fundente de colada de aluminio fundido y desgasificante de aluminio fundido producen una mejora mensurable de la limpieza de la masa fundida, reducen la porosidad relacionada con el hidrógeno, minimizan las pérdidas de metal durante la formación de escoria y favorecen una calidad de colada repetible cuando se combinan con un control térmico y una técnica de desgasificación correctos.

Química fundamental y mecanismos de acción de los fundentes

Los fundentes para aluminio fundido suelen desempeñar uno o varios de los siguientes papeles químico-físicos:

• Promueven la eliminación del hidrógeno disuelto en la masa fundida mediante la creación de sitios de gas a baja presión parcial que favorecen la transferencia de hidrógeno del metal a la burbuja. Ciertas mezclas de sales reaccionan a alta temperatura para liberar gases o formar haluros de aluminio volátiles; el hidrógeno se difunde en las burbujas y escapa del baño.

• Aglomera las películas de óxido y las inclusiones para que puedan ser desespumadas o separadas, produciendo una capa de escoria más coherente que atrapa el metal arrastrado y los contaminantes atrapados.

• Forman una capa protectora que reduce la oxidación posterior del aluminio líquido durante las operaciones de mantenimiento y transferencia. Esta capa limita las pérdidas de metal debidas a la oxidación superficial.

• Reaccionan químicamente con los contaminantes superficiales y los componentes del fundente para cambiar su humectabilidad, densidad y comportamiento de flotación, mejorando la velocidad a la que las fases extrañas se separan del metal.

Los fundentes químicos más comunes incluyen mezclas de cloruros, fluoruros y fluorometalatos. Los sistemas salinos basados en KCl-NaCl, KCl-MgCl2 y las formulaciones que contienen AlF3 o Na3AlF6 producen diferentes comportamientos de fusión, solubilidad y reactividad. La elección de la formulación depende del sistema de aleación, la temperatura de funcionamiento, la presencia de magnesio o metales alcalinos y las limitaciones medioambientales o reglamentarias.

Resumen de la serie Flux y agrupación funcional

La serie Flux agrupa los productos según su objetivo metalúrgico común y su forma de manipulación. A continuación figuran breves definiciones de alto nivel:

• FLUJO DE REFINADO: favorece la eliminación del gas disuelto y de las inclusiones finas; a menudo se suministra en forma de pastillas o gránulos.

• FLUJO DE DESGRANAJE: diseñado para consolidar la escoria y facilitar su rápida eliminación con un arrastre mínimo de metal.

• FLUJO DE COBERTURA: se aplica a la superficie de la masa fundida para reducir la oxidación y las pérdidas de calor durante la conservación o la transferencia.

• FLUJO DE ELIMINACIÓN DE ÓXIDOS: formulado para reaccionar activamente con las películas de óxido y liberarlas de la superficie metálica.

• MOLTEN ALUMINIUM FOUNDRY FLUX: formulación de uso general optimizada para la fusión a escala de fundición con énfasis en el control de la escoria y la comodidad del operario.

• FLUJO DE COLADA DE ALUMINIO MOLTENO: adaptado al acondicionamiento final de la masa fundida en las líneas de colada; a menudo ajustado para el espumado de baja pérdida de metal.

• MOLTEN ALUMINIUM DEGASSING AGENT: diseñado para generar o mejorar la formación de burbujas y la extracción de gas, a menudo utilizado con o sin sistemas rotativos de gas inerte.

Cada producto tiene un papel específico en la secuencia de fusión. Para obtener resultados adecuados, normalmente es necesario combinar la selección del fundente con el control de la temperatura, la agitación mecánica, el método de desgasificación y la rutina de desnatado.

Perfiles detallados de los productos

FLUJO REFINANTE

Propósito

El fundente de refinado está destinado a eliminar el hidrógeno disuelto, capturar inclusiones microscópicas de óxido y ayudar a la homogeneización de la masa fundida antes de la colada. Suele utilizarse cerca del final de la fusión o durante el mantenimiento previo a la transferencia.

Composición y mecanismo típicos

Las fórmulas de refinado suelen incluir sales de fluoruro, sales de cloruro y aglutinantes especializados. Cuando se introducen en el aluminio fundido, algunos componentes se descomponen o reaccionan para crear microburbujas o haluros volátiles que reducen la presión parcial del hidrógeno y permiten que éste migre fuera de la masa fundida. La superficie del fundente también favorece la coalescencia de óxidos finos en escoria espumable.

Aplicación

• Forma: comprimidos, gránulos, polvo o sobres predosificados.

• Dosificación: normalmente controlada por tonelada de metal; siga las instrucciones del fabricante. Los rangos típicos en la práctica industrial varían según la aleación, la temperatura de la aleación y la densidad del producto. Véase la tabla de dosificación en la sección 9.

• Método: esparcir o colocar las pastillas en la superficie de fusión, dejar reposar con un mínimo de perturbación y, a continuación, agitar suavemente y espumar.

Ventajas y limitaciones

• Ventajas: reduce la porosidad del hidrógeno, mejora la limpieza de la superficie, reduce las inclusiones en piezas fundidas críticas.

• Limitaciones: desgasificación incompleta para algunas cargas elevadas de hidrógeno; a veces incompatible con aleaciones que contienen magnesio si la formulación contiene fluoruros reactivos; puede crear subproductos volátiles que requieren ventilación.

FLUJO DE DESFASE

Propósito

Diseñado para favorecer la rápida coalescencia de óxidos flotantes y escoria espumable. El objetivo es reducir el arrastre de metal en la escoria y acortar los ciclos de manipulación de la escoria.

Composición y mecanismo típicos

Los fundentes de desescoriado suelen contener sales y aditivos de baja tensión superficial que humedecen las partículas de óxido y favorecen la formación de una capa continua de escoria. El material reduce la tensión interfacial y aumenta la densidad de la escoria en relación con el metal atrapado, ayudando a una separación más limpia.

Aplicación

• Forma: polvo o gránulos que se extienden por la superficie fundida.

• Dosificación y momento de aplicación: se utiliza durante la consolidación de la masa fundida o justo después de adiciones que aumentan la generación de óxido.

• Técnica de eliminación: espumar una vez que la escoria alcanza un estado coherente.

Ventajas y limitaciones

• Ventajas: reduce las pérdidas de metal en la escoria, mejora el rendimiento al acelerar las operaciones de desnatado.

• Limitaciones: un uso incorrecto puede atrapar una cantidad importante de metal en la escoria si el operario espumea mientras la escoria sigue sin ser coherente.

FLUJO DE CUBIERTA

Propósito

Actúa como barrera pasiva frente al oxígeno atmosférico y la humedad, evitando una mayor oxidación, minimizando las pérdidas de calor y reduciendo la formación de escoria durante las retenciones o transferencias.

Composición y mecanismo típicos

Los fundentes de recubrimiento suelen ser menos reactivos y están formulados para formar una costra de baja permeabilidad en la superficie de la masa fundida. Las sales base más comunes incluyen KCl y NaCl con aditivos menores para controlar el rango de fusión y la tensión superficial.

Aplicación

• Forma: gránulos gruesos o pastas aplicadas a la superficie.

• Dosificación: capa ligera suficiente para cubrir todo el baño.

• Caso de uso: retenciones largas, transporte, transferencias de maceta a maceta.

Ventajas y limitaciones

• Ventajas: reduce la oxidación y mantiene el baño más limpio con el paso del tiempo.

• Limitaciones: debe eliminarse completamente antes de algunas operaciones de fundición para evitar inclusiones.

FLUJO DE ELIMINACIÓN DE ÓXIDO

Propósito

Reacciona químicamente de forma activa con las películas de óxido, convirtiéndolas en compuestos más fáciles de eliminar o agregándolas para su desnatado.

Composición y mecanismo típicos

Estos fundentes pueden contener agentes reductores y haluros reactivos que modifican químicamente las películas de óxido, mejorando la humectabilidad con el fundente y favoreciendo la agregación y la flotación.

Aplicación

• Forma: polvo, pasta o comprimido.

• Técnica: aplicar y dejar reposar, después agitar ligeramente para favorecer la acumulación de productos de oxidación.

FUNDENTE PARA FUNDICIÓN DE ALUMINIO FUNDIDO

Propósito

Fundente de amplio uso para tareas generales de fundición, optimizado para lograr un equilibrio entre el control de la escoria, la conservación del metal y la seguridad del operario.

Composición y uso

Las mezclas suelen combinar sistemas de cloruro y fluoruro con aglutinantes para formar gránulos de flujo libre. Se eligen por su robustez en un amplio intervalo de temperaturas y su tolerancia a los contaminantes habituales de la chatarra.

FUNDENTE DE ALUMINIO FUNDIDO

Propósito

Formulación centrada en el acondicionamiento final de la masa fundida en los procesos de fundición, a menudo con énfasis en una baja pérdida de metal y una interferencia mínima con la química de la aleación.

Aplicación

Se utiliza inmediatamente antes de la transferencia a la máquina de colada y, a veces, se aplica en el momento del llenado de la cuchara para garantizar un arrastre mínimo de óxido. Las estrategias de dosificación y permanencia requieren una estrecha coordinación con el ritmo de colada.

DESGASIFICADOR DE ALUMINIO FUNDIDO

Propósito

Específicamente diseñado para ayudar a la eliminación del hidrógeno mediante la formación de sitios de nucleación de gas, reaccionando para crear gases que transportan el hidrógeno fuera de la solución, o mediante la eliminación química de compuestos que contienen hidrógeno.

Mecanismos y métodos complementarios

Los fundentes de desgasificación se utilizan con frecuencia junto con sistemas rotativos de gas inerte. El burbujeo de gas sigue siendo el método de desgasificación más eficaz disponible para la eliminación de hidrógeno a granel, aunque la desgasificación asistida por fundentes puede ser eficaz para perfiles de contaminación específicos o cuando no se dispone de equipos rotativos.

Métodos de aplicación e integración de procesos

Para obtener resultados satisfactorios es necesario integrar el uso de fundentes en la secuencia de fusión. El procedimiento típico para una fusión de colada podría incluir:

1. Limpiar el horno y eliminar la escoria pesada.

2. Rellenar la aleación y corregir la temperatura.

3. Aplicar fundente de recubrimiento si se mantiene durante un periodo prolongado.

4. Aplicar fundente de refinado o agente desgasificador antes de la transferencia.

5. Ejecutar el ciclo de desgasificación con desgasificador rotativo de gas inerte cuando esté disponible.

6. Desespumar la escoria consolidada; realizar el retoque final de fundente si es necesario.

7. Verter con trasiego y filtración controlados.

Las variables clave que afectan al rendimiento del fundente son la temperatura de fusión, el contenido de magnesio, la concentración de metales alcalinos, el tiempo de permanencia y la intensidad de la agitación mecánica. Combinar el uso de fundente con la desgasificación rotativa suele proporcionar el mejor control del hidrógeno, mientras que la desgasificación sólo con fundente es útil cuando no pueden utilizarse sistemas rotativos.

Cuadro comparativo de resultados y criterios de selección

La selección debe tener en cuenta la familia de aleaciones, la presencia de magnesio, las temperaturas de mantenimiento, el riesgo de contaminación de la chatarra y las limitaciones reglamentarias o de ventilación del lugar de trabajo.

Consideraciones relativas a la seguridad, el almacenamiento, el medio ambiente y la normativa

Los fundentes basados en cloruros y fluoruros presentan peligros específicos: inhalación de polvo, humos reactivos a temperatura y formación potencial de haluros de aluminio volátiles. Los controles adecuados incluyen:

• Mantenga el producto en su envase original sellado para evitar la captación de humedad. La humedad puede provocar reacciones enérgicas en contacto con el metal fundido.

• Utilizar una ventilación de extracción local cerca de las estaciones de fusión y desgasificación.

• El equipo de protección personal debe incluir guantes resistentes al calor, pantalla facial, protección auditiva, ropa impermeable y protección respiratoria cuando pueda haber polvo o humos. Véase la tabla detallada de EPP a continuación.

• Recoger y gestionar los residuos sólidos y la escoria de acuerdo con la normativa medioambiental; la escoria cargada de fundente puede requerir una manipulación especializada debido a su contenido en sal.

Las restricciones normativas pueden limitar el uso de determinados fluoruros o cloruros en algunas jurisdicciones. Cuando exista riesgo normativo, prefiera alternativas sin Na o con bajo contenido en flúor y consulte las fichas de datos de seguridad de los productos.

Solución práctica de problemas y recetas de procesos

Problema: porosidad persistente del hidrógeno en las piezas moldeadas

• Comprobar la limpieza de la masa fundida y las fuentes de humedad.

• Asegúrese de que el tiempo de permanencia del fundente de refinado es suficiente y de que se emplea la desgasificación con gas inerte. La desgasificación por gas mediante unidades rotativas es la técnica más eficaz de eliminación de hidrógeno a granel y debe aplicarse cuando el hidrógeno sea el principal problema.

• Verificar que la química del fundente es compatible con el nivel de Mg en la aleación.

Problema: pérdida de metales pesados en la escoria durante el espumado

• Utilizar un fundente de desescoriado que reduzca la tensión superficial y aumente la coherencia de la escoria.

• Desespumar sólo cuando la escoria sea coherente y más gruesa; el desespumado prematuro atrapa el metal.

Problema: escoria blanca que vuelve a formarse rápidamente tras el espumado

• Comprobar la temperatura de mantenimiento y la entrada de oxígeno.

• Aplicar fundente de recubrimiento durante las retenciones prolongadas para reducir la reoxidación.

Tablas resumen de datos

Cuadro 1: Clases típicas de componentes y su papel funcional

Tabla 2: Dosificación de referencia e intervalos de temperatura (típicos de la industria)

Nota: estos datos son indicativos. Siga siempre las instrucciones del fabricante.

Tabla 3: Lista de control de EPI y manipulación

Preguntas más frecuentes

1. ¿Cuál es la diferencia entre un fundente de refinado y un desgasificador?
   Los fundentes de refinado combinan funciones: ayudan a eliminar el hidrógeno, aglomeran los óxidos y acondicionan la superficie de la masa fundida. Los desgasificantes se centran en mecanismos de eliminación de hidrógeno que favorecen la formación de burbujas y el transporte de hidrógeno. El uso conjunto de ambos métodos suele dar los mejores resultados.

2. ¿Puede el uso de fundente sustituir a la desgasificación rotativa?
   No del todo. El burbujeo de gas mediante desgasificador rotativo es más eficaz para la eliminación de hidrógeno a granel. La desgasificación asistida por fundente puede complementar la desgasificación rotativa o servir cuando no se dispone de equipo.

3. ¿Son compatibles los fundentes con las aleaciones que contienen magnesio?
   Algunos fluoruros y sales reactivas pueden interactuar con el magnesio. Para las aleaciones que contienen Mg, seleccione las formulaciones especificadas para esa familia de aleaciones y siga las instrucciones del proveedor para evitar reacciones adversas.

4. ¿Cómo elegir entre fundente cubriente y fundente deslagante?
   Elija el fundente de recubrimiento para la protección durante la conservación y el transporte; elija el fundente de desescoriado cuando se requiera una rápida consolidación y eliminación de la escoria durante la preparación de la masa fundida.

5. ¿Crean los flujos responsabilidades medioambientales?
   La escoria cargada de fundente contiene sales de haluro. Una gestión adecuada de la escoria y el cumplimiento de las normas locales de eliminación reducen el riesgo medioambiental. Considere fórmulas con menos fluoruro donde las normas de eliminación sean estrictas.

6. ¿Cuál es el tiempo de permanencia típico después de añadir fundente de refinado?
   El tiempo de permanencia varía según la formulación y la carga de hidrógeno. La práctica industrial suele utilizar varios minutos de reposo, seguidos de agitación suave y espumado. Deben seguirse las recomendaciones del fabricante.

7. ¿Pueden premezclarse los fundentes en la chatarra para reducir la generación de escoria?
   El recubrimiento previo de la chatarra no es habitual. Los fundentes funcionan mejor cuando se aplican a un baño fundido porque necesitan contacto fundido para reaccionar. La premezcla puede causar riesgos de manipulación.

8. ¿Cómo debe almacenarse el fundente?
   Mantener seco y sellado, almacenar en lugar fresco, evitar la humedad. La absorción de humedad provoca apelmazamiento y riesgo de reacciones peligrosas al entrar en contacto con metal fundido.

9. ¿Por qué algunos fundentes forman humos cuando se añaden?
   Los componentes reactivos pueden volatilizarse o reaccionar exotérmicamente, produciendo humos. Una ventilación adecuada y una dosificación correcta reducen la exposición.

10. ¿Cuánta pérdida de metal se produce en la escoria cuando se utiliza fundente?
    Un fundente de desescoriado bien aplicado reduce el arrastre de metal, disminuyendo así la pérdida de metal, pero las cifras exactas dependen de la aleación, la técnica del operario y el momento del desescoriado.

Referencias y notas para lecturas complementarias

Las referencias clave utilizadas para apoyar las principales afirmaciones de este artículo incluyen notas técnicas de la industria y revisiones revisadas por pares sobre fundentes salinos y desgasificación para aleaciones de aluminio. Las obras seleccionadas incluyen una reciente revisión de MDPI sobre fundentes de sales sólidas para el procesamiento del aluminio, un artículo de NCBI/PMC sobre estrategias de diseño de fundentes, documentos técnicos industriales sobre desgasificación de fundentes y orientaciones prácticas de fundición sobre desgasificación y fundente. Estas referencias ayudaron a formular recomendaciones sobre mecanismos de fundentes, tendencias de composición y el papel de los métodos combinados de desgasificación.