알루미늄을 녹이는 파운드리 작업의 경우 특수 설계된 산화물 제거 플럭스 는 표면 및 부유 산화물 제거, 드로스 형성 감소, 내화 라이닝 보호, 주조 품질 개선을 위한 가장 빠르고 일관된 방법을 제공합니다. 가장 효과적인 플럭스는 염화물 및 불소 염(예: NaCl, KCl, NaF, Na3AlF6)을 주성분으로 하는 소금 기반 혼합물로, 피복, 세척, 드로싱, 벽 세척 제품 등의 카테고리로 제조되며 올바른 선택, 온도 제어 및 적용 기술에 따라 수율 향상과 재작업 감소가 결정됩니다.

1. 소개 및 산화물 제어가 중요한 이유

용융 알루미늄은 산소와 접촉하는 순간 얇고 끈질긴 산화막(Al₂O₃)을 즉시 형성합니다. 이 막은 수소와 비금속 개재물을 가두고, 주물에 다공성을 생성하며, 내화 마모를 가속화하고, 귀중한 금속을 폐기해야 하는 찌꺼기로 전환시킵니다. 정확하게 일치하는 산화물 제거 플럭스는 산화물 조각을 수집 또는 용해하고 부유를 촉진하며 추가 산화를 늦추는 보호막을 생성합니다. 그 결과 금속 회수율이 높아지고 결함이 줄어들며 공정 안정성이 향상됩니다.

2. 용융 알루미늄에서 산화물이 형성되는 방법

알루미늄이 녹으면 용광로 대기와 유입되는 스크랩의 산소가 반응하여 알루미늄 산화물을 형성합니다. 산화막은 즉시 형성되며 양쪽성이고 매우 안정적이며 접착력이 뛰어납니다. 산화물의 추가 공급원으로는 스크랩에서 유입된 스케일, 이전 사이클의 플럭스 잔류물, 합금 원소 산화(예: 마그네슘)가 있습니다. 수소는 액체 알루미늄에 용해된 후 응고 과정에서 다공성을 형성하며, 산화물은 수소 및 기타 불순물을 가두어 내부 주조 결함을 악화시킬 수 있습니다. 용존 수소를 낮추고 산화물 조각을 제거하는 기술적 접근 방식을 통해 주조 무결성을 향상시킬 수 있습니다.

3. 산화물 제거 플럭스의 역할과 작동 방식

Flux는 다음 물리화학적 작업 중 하나 이상을 수행합니다:

• 욕조 표면에 장벽을 형성하여 신선한 산화를 방지합니다(덮개 작용).

• 산화막과 화학적으로 반응하여 스키밍(화학적 연화)이 가능한 저융점 또는 융해성 화합물로 변환합니다.

• 산화물 입자와 부유물을 화학적 또는 물리적으로 모아서 표면에 떠다니는 덩어리(드로스 응집)로 만듭니다.

• 용광로 벽에 쌓인 산화물을 관통하여 부드럽게 만들어 기계적으로 제거(벽 청소)할 수 있습니다.

대부분의 상업용 플럭스는 할라이드 염과 불소 화합물을 사용하여 Al₂O₃에 대한 습윤성과 화학 반응성을 모두 제공합니다. 플럭스 작동은 종종 탈기 처리(로터리 탈기, 로터리 임펠러 및 가스 플러싱)를 보완하는데, 이는 탈기가 수소 제거를 목표로 하는 동안 플럭스가 산화물을 처리하기 때문입니다.

4. 플럭스 카테고리 및 운영 역할

플럭스 유형은 특정 요구 사항에 맞게 최적화되어 있습니다. 아래의 짧은 표는 운영 분류를 보여줍니다.

표 1. 플럭스 범주 및 주요 기능

플럭스 기능을 분류하는 출처는 산업 공급업체의 관행과 독립적인 기술 검토를 일치시킵니다.

5. 일반적인 화학 물질 배합 및 성능

상용 플럭스는 다양하지만 기술 문헌과 특허에서 반복적으로 등장하는 성분 그룹은 염화물(NaCl, KCl), 불소(NaF, AlF₃, Na₃AlF₆, 크리올라이트), 마그네슘 또는 칼슘 염, 산화제나 습윤제 같은 첨가제입니다. 불소 함량은 종종 Al₂O₃의 용해 또는 연화를 돕고, 염화물은 플럭스 흐름과 드로스 응집에 기여합니다. 일부 벽 세정 혼합물에는 국부적인 열을 발생시키고 불소 침투를 촉진하는 산화제가 포함되어 있습니다. 특허 받은 레시피는 합금 계열과 용광로 유형에 맞춘 광범위한 조성 범위를 보여줍니다.

표 2. 일반적인 플럭스 유형의 대표적인 성분 범위

참고: 특정 공식은 독점적입니다. 운영자는 정확한 구성은 제품 SDS를 참조해야 합니다.

6. 적용 방법, 투여량 및 온도 창

일반적인 응용 기술

1. 방송 - 욕조 표면에 알갱이를 뿌리고 긁어내는 방식으로 자본은 적지만 침투력은 다양합니다.

2. 주입 - 표면 아래에 공압 또는 기계식 주입을 통해 심층 청소 및 효율적인 산화물 포집; 더 높은 자본, 더 높은 성능.

3. 푸어 라인 추가 - 이동 중 금속을 보호하기 위해 이송 또는 주입 지점에 플럭스를 주입합니다.

4. 총격/벽 스프레이 - 내화성 표면에 벽 청소 플럭스를 적용하는 특수 시스템입니다.

일반적인 복용량 및 온도

• 플럭스 청소 또는 커버링에 대한 일반적인 지침입니다: 톤당 1-4kg 일상적인 유지 관리를 위해서는 용융물의 비율을 높이고, 드르로스를 많이 제어할 경우에는 더 높게 설정합니다.

• 벽 청소 요금은 더 크고 용광로 유지보수 주기 동안 적용되므로 공급업체의 지침을 따르세요.

• 많은 플럭스가 다음 사이에 효과적입니다. 750°C 및 950°C, 와 비슷하지만 제품별로 용융 및 분해 범위가 다르므로 SDS 및 기술 자료 권장 사항을 따르세요. 너무 낮은 온도에서 플럭스를 사용하면 반응성이 감소하고 너무 높은 온도에서는 유해한 분해 가스가 발생할 수 있습니다.

표 3. 애플리케이션 빠른 참조

투약 시에는 항상 공급업체의 지침과 현지 규정을 따르세요.

7. 프로덕션 환경의 선택 기준

이러한 변수를 일치시켜 플럭스를 선택합니다:

• 합금 제품군: 특정 플럭스는 고마그네슘 합금 또는 브레이징 응용 분야를 위해 제조되며 구성이 중요합니다.

• 용광로 유형: 반향식, 도가니, 틸트 붓기 및 인덕션 퍼니스는 분말 또는 과립에 따라 다르게 작동합니다.

• 프로세스 통합: 가스 제거와 플럭스를 함께 실행할 경우, 잔류물 및 스키밍 동작이 호환되는 플럭스를 선택합니다.

• 자동화 준비 상태: 주입 시스템에는 입자 크기가 제어된 자유 유동 과립이 필요합니다.

• 환경 제약 조건: 할로겐 함량, 불소 및 배출 요건으로 인해 현지 규정에 따라 선택이 제한될 수 있습니다.
  문서화된 공급업체 데이터, SDS 검토, 소규모 시험은 공장 전체에 도입하기 전에 필수적입니다.

8. 건강, 안전 및 환경 문제

플럭스 화학에는 할로겐화물과 불화물이 포함됩니다. 일부 분해 경로는 플럭스가 습기나 고온에 노출될 때 불화수소 및 염화수소와 같은 부식성 및 독성 가스를 생성합니다. 주요 안전 사항

• 플럭스를 추가할 때나 플럭스를 많이 사용하는 작업 중에는 국소 배기 환기를 사용하세요.

• 개인 보호 장비: 내화학성 장갑, 안면 보호대, 보안경, 공기 중 미립자 및 연기에 대한 적절한 호흡기 보호구.

• 응급처치, 유출 대응 및 소방 조치는 제품 SDS를 참조하세요.

• 유해 가스를 방출할 수 있는 물이나 호환되지 않는 화학물질과 플럭스 접촉을 피하세요.

• 폐 플럭스 잔류물과 드로스에는 반응성 불소 염이 포함될 수 있으므로 유해 폐기물 규정에 따라 처리하세요.

표 4. 안전 빠른 참조

9. 품질 관리, 테스트 및 효과 측정

메트릭을 설정합니다:

• 용융물 당 드로스 질량플럭스 변경 전후에 톤당 생성된 드로스의 킬로그램을 추적합니다.

• 수소 수준운반 가스 고온 추출 또는 이와 유사한 기술로 용존 수소를 측정합니다. 유속만으로는 수소를 제거할 수 없음을 유의하세요.

• 포함 횟수금속학 샘플을 사용하여 산화물 내포물을 정량화합니다.

• 플럭스 잔류물의 화학적 분석금속으로의 불소 또는 염화물 이동이 허용 한도를 충족하는지 확인합니다.

• 프로세스 로그온도, 추가 시간 및 스키밍 간격.

제조업체는 기준 지표를 설정하는 데 도움을 주기 위해 실험실 지원 또는 현장 시험을 제공하는 경우가 많습니다. 독립적인 연구에 따르면 불소 염이 포함된 플럭스 혼합물은 적절한 기계적 스키밍과 함께 사용하면 산화물 용해 및 내포물 제거를 개선하는 것으로 나타났습니다.

10. 보관, 취급 및 재고 모범 사례

• 습기가 흡수되어 굳지 않도록 밀폐된 건조한 용기에 플럭스를 보관하세요.

• 습기에 노출된 플럭스는 격렬하게 반응하거나 성능이 저하될 수 있으므로 FIFO 방식으로 재고를 회전하세요.

• 산성, 습한 곳, 호환되지 않는 화학 물질을 피해서 보관하세요.

• 용융 구역에 SDS 사본을 비치하고 직원에게 비상 조치에 대한 교육을 실시하세요.

• 안전한 이송 시스템을 사용하여 가방 취급 시 먼지 발생을 최소화하세요.

11. 마켓 노트 및 평판이 좋은 공급업체

글로벌 파운드리 및 금속 처리 공급업체는 다양한 요구에 맞는 산업용 플럭스 브랜드를 제공합니다. 파운드리 엔지니어들이 자주 인용하는 기술 리더 및 제품 라인으로는 Foseco COVERAL 시리즈와 Pyrotek 플럭스 라인이 있습니다. 많은 공급업체가 SDS와 기술 애플리케이션 노트를 게시하므로 시험 사용 전에 이를 참조하세요. 제품 선택은 현지 지원, 규정 준수 및 정제 시험에 따라 달라지는 경우가 많습니다.

12. 일반적인 문제 및 해결 방법

문제: 첨가 중 연기 또는 강한 연기가 발생합니다.
해결 방법: 첨가율 감소, 환기 개선, 플럭스 건조도 확인. 분해 거동에 대해서는 SDS를 참조하세요.

문제: 스키밍의 과도한 금속 혼입(오버-스키밍).
해결 방법: 복용량을 낮추고, 첨가 타이밍을 변경하고, 스키밍 기술을 조정합니다.

문제: 플럭싱에도 불구하고 지속적인 내포물.
해결 방법: 플럭싱과 회전식 가스 제거를 결합하거나 사출 깊이 및 기계적 교반을 개선합니다.

13. 실제 사례 예시(연산자 번호)

중간 규모의 파운드리에서는 매일 배치당 2톤을 녹입니다. 기준 드로스는 방송용 소금 전용 믹스를 사용하여 톤당 80kg입니다. 10% Na₃AlF₆ 및 KCl/NaCl 베이스의 상용 세척 플럭스로 전환하고 3kg/톤에 인젝터 보조 첨가를 적용한 결과, 4주간의 시험에서 톤당 55kg으로 드르로스가 감소하고 재작업률이 18% 감소했습니다. 목표 다공도 제어에 도달하려면 수소 레벨을 보완하는 탈기 작업이 필요했습니다. 결과는 스크랩 혼합, 합금 및 작업자 규율에 따라 달라지며, 전체 채택 전에 시험 데이터를 수집하고 분석해야 합니다.

14. 요약 및 권장 체크리스트

플럭스 도입 전 운영 체크리스트

• 합금 호환성 및 공급업체 기술 시트를 검토하세요.

• SDS, 응급 절차 및 환기 요구 사항을 파악하고 연구하세요.

• 통제된 조건에서 시험 플럭스, 로깅 드로스, 내포물 및 수소.

• 적용 방법 선택: 적은 자본으로 방송하기, 반복 가능한 결과를 위해 주입하기.

• 운영자를 교육하고, 투약량을 문서화하고, 벽 청소 주기를 예약하세요.

• 배출량을 모니터링하고 규정에 따라 잔여물을 폐기하세요.

15. 자주 묻는 질문

1. 알루미늄용 산화물 제거 플럭스의 주요 성분군은 무엇인가요?
대부분의 산업용 플럭스는 염화나트륨, 염화칼륨, 불화나트륨 및 알루미노플루오르화나트륨(크라이오라이트)과 같은 알칼리 염과 불소 염의 혼합물입니다. 불소는 산화물 연화를 개선하고 염화물은 흐름을 개선합니다.

2. 플럭싱을 하면 용존 수소가 제거되나요?
아니요. 플럭싱은 산화물과 내포물을 수집합니다. 수소를 제거하려면 불활성 가스를 사용한 회전식 탈기 등의 탈기 단계가 필요합니다. 플럭스와 가스 제거를 함께 진행하면 최상의 결과를 얻을 수 있습니다.

3. 모든 알루미늄 합금에 동일한 플럭스를 사용할 수 있나요?
항상 그런 것은 아닙니다. 고마그네슘 합금, 브레이징 작업 및 특수 합금에는 종종 맞춤형 플럭스 공식이 필요합니다. 항상 공급업체의 권장 사항을 확인하세요.

4. 용융물당 얼마나 많은 플럭스를 추가해야 하나요?
일반적으로 플럭스를 세척하거나 덮을 때는 톤당 1~4kg의 일상적인 용량을 사용합니다. 드로스가 많이 발생하는 경우에는 더 많은 양을 투여하고 절차를 조정해야 합니다.

5. 어떤 호흡 보호구가 필요한가요?
연기 발생이 예상되는 경우 미립자 및 산성 가스용 등급의 호흡보호구를 사용하세요. 안전한 작업을 위해서는 국소 환기 및 연기 배출이 필수입니다.

6. 불소 함유 플럭스는 장비에 유해한가요?
잔여물을 제거하지 않으면 불소 함유 염은 특정 금속을 부식시킬 수 있으며 장비를 손상시킬 수 있습니다. 청소 일정을 따르고 호환되는 스키밍 절차를 사용하세요.

7. 방송보다 주사가 더 나은가요?
사출을 적절히 수행하면 더 깊게 침투하고 산화물을 더 빠르게 포집하며 사용 가능한 금속의 손실을 줄일 수 있습니다. 브로드캐스팅은 소규모 매장이나 신속한 표면 보호에 유용합니다.

8. 플럭스 폐기물과 스키밍은 어떻게 처리해야 하나요?
스키밍과 잔여물은 산업 폐기물로 처리하세요. 여기에는 종종 반응성 할로겐화물 염이 포함되어 있으므로 유해 폐기물 규정에 따라 처리해야 하며, 지역 당국 및 공급업체의 폐기 지침을 참조하세요.

9. 플럭스가 내화 마모를 줄일 수 있나요?
벽 청소용 플럭스는 라이닝에서 부착된 스케일을 제거하여 라이닝을 손상시키는 두꺼운 축적을 방지함으로써 내화물의 수명을 연장하는 경우가 많습니다. 과도한 마모를 방지하기 위해 적절한 절차가 중요합니다.

10. 저배출 플럭스를 지향하는 추세가 있나요?
예. 공급업체와 연구자들은 환경 규정을 준수하고 유해물질 배출을 줄이면서 성능을 유지하기 위해 저할라이드, 저-VOC 및 할로겐 제한 배합을 추구합니다. 최근 맞춤형 블렌드 및 대체 화학 물질에 대한 연구가 진행 중입니다.