A escória de alumínio forma-se durante as fases de fusão e de retenção. O manuseamento eficaz evita a perda de metal, reduz os resíduos e melhora a qualidade do produto.
O que é o fluxo de escória de alumínio?
Definição básica
Um fluxo de escória é uma mistura granular ou em pó aplicada à superfície do alumínio fundido para reagir com óxidos, escumar impurezas e promover a coalescência de fases não metálicas para facilitar a remoção. O contacto com o fluxo altera a tensão superficial, encoraja a flotação da escória e ajuda a prender as inclusões finas numa camada de escória coerente.
Objectivos funcionais primários
- Recupera o metal arrastado que, de outra forma, permanece ligado à matriz de óxido.
- Produzem uma camada de escória compacta e fácil de remover.
- Reduzir inclusões que prejudicam a fundição ou extrusão a jusante.
- Menor energia gasta em ciclos repetitivos de desnatação e fusão.
Química do fluxo e famílias de produtos
Os fluxos de alumínio tendem a dividir-se em várias categorias. Cada classe oferece soluções de compromisso entre a recuperação de metal, a pegada ambiental e as exigências de manuseamento.
Sais e misturas de sais
Os sais de base comuns incluem cloretos e fluoretos misturados com outros aditivos para controlar o comportamento de fusão. Fundem por contacto, molham as películas de óxido e promovem a coalescência do óxido. As misturas de sais produzem normalmente elevadas taxas de recuperação de metais, mas requerem um armazenamento controlado e uma eliminação adequada.
Ler também: Porquê adicionar sal e soda ao alumínio fundido?
Pasta de fluxo e produtos granulares
Os fluxos granulares proporcionam uma dosagem cómoda e uma fusão previsível. As fórmulas em pasta reduzem as poeiras transportadas pelo ar. A ADtech oferece composições granulares ajustadas para diferentes famílias de ligas e temperaturas de retenção.
Fluxos de baixa emissão
As formulações que reduzem a libertação de halogenetos voláteis e minimizam a formação de subprodutos tóxicos estão a tornar-se mais comuns. Os graus de baixa emissão da ADtech têm como objetivo a redução da produção de fumos, mantendo uma forte ligação da escória.
Como funciona o fluxo de escória de alumínio
- As gotas de fluxo derretem na superfície quente e espalham-se numa camada fina.
- As reacções químicas com os óxidos de superfície alteram a molhabilidade e a tensão superficial.
- As partículas finas de óxido e os fragmentos intermetálicos floculam em agregados maiores.
- Os agregados flutuam, formando uma camada de escuma que retém o metal arrastado.
- O operador remove a escuma, recuperando o metal preso no interior.
- O fluxo residual pode formar uma camada protetora, retardando a oxidação.
Selecionar o fluxo certo para a sua operação
Compatibilidade da liga
As diferentes ligas de alumínio reagem de forma diferente à química do fluxo. O fluxo que funciona bem com as séries 1xxx e 3xxx pode necessitar de modificações para ligas com Mg, como as 5xxx ou 6xxx, porque o magnésio aumenta a reatividade e pode alterar a química dos fumos. Escolha um fluxo rotulado para grupos de ligas específicos ou para uma gama termoquímica.
Janela de temperatura
O ponto de fusão do fluxo deve ser inferior à temperatura de retenção, mas superior ao limiar de liquefação da escória, para evitar uma rutura prematura. As janelas de trabalho típicas situam-se entre 600°C e 750°C, dependendo da liga e do tipo de forno.
Tipo de forno e fase do processo
- Fusão em cadinho: Requer um fluxo com viscosidade de fusão controlada para evitar a infiltração no interior do refratário.
- Forno de retenção: Dar prioridade à estabilidade do fluxo em tempos de imersão mais longos.
- Concha de transferência: A pasta portátil ou os produtos granulares com pouco pó ajudam a dosear durante o manuseamento.
Conformidade ambiental
Selecionar o fluxo de acordo com as regras de emissão locais. Se os programas de eliminação exigirem um baixo teor de halogenetos, escolha graus de baixa emissão. A ADtech fornece documentação para registos regulamentares.
Melhores práticas operacionais para um rendimento máximo
Preparação antes da desnatação
Remover os grandes grumos flutuantes e a crosta da superfície fria antes da dosagem do fluxo para um melhor contacto. Limpar as paredes da concha se a crosta aderir e houver risco de contaminação.
Método de dosagem correto
Medir por peso, não por volume. Utilizar colheres ou sistemas de dosagem calibrados. As doses iniciais típicas variam entre 0,5% e 2,0% de massa fundida, sendo depois ajustadas com base nas leituras de recuperação e no aspeto.
Técnica de mistura
Agitar suavemente a superfície com uma ferramenta de escuma ou uma vareta de metal para incorporar o fluxo e promover uma humidificação uniforme. Não agitar agressivamente o metal fundido, o que pode prender os óxidos mais profundamente.
Tempo de desnatação
Permitir um tempo de permanência suficiente para que os agregados se formem e flutuem. Uma remoção rápida pode deixar inclusões finas. O tempo de permanência típico varia entre 2 e 10 minutos, dependendo da liga e do tipo de fluxo.
Recuperação de metais pós-skim
Recolher a escuma em moldes específicos para recuperar o metal arrastado por reaquecimento ou prensagem. O metal recuperado regressa frequentemente à refusão com uma perda mínima de qualidade.
Medição e métricas de desempenho
Os indicadores operacionais fornecem dados objectivos de desempenho para justificar a escolha do produto.
Tabela 1: Gamas de composição típicas para os tipos de fluxo de escória de alumínio da ADtech
| Componente | Classe de baixas emissões (%) | Grau standard (%) | Grau de recuperação elevado (%) |
|---|---|---|---|
| Mistura de NaCl / KCl | 20-35 | 30-45 | 35-50 |
| Mistura NaF / CaF2 | 5-15 | 10-20 | 15-25 |
| Aglutinantes e transportadores de fluxo | 10-20 | 5-15 | 5-10 |
| Agentes molhantes para metais | 5-10 | 5-10 | 5-12 |
| Aditivos anti-poeira | 2-8 | 1-5 | 0-2 |
| Estabilizadores de traços | equilíbrio | equilíbrio | equilíbrio |
Nota: As percentagens da formulação variam consoante a SKU do produto. Os valores aqui apresentados mostram intervalos típicos para referência.
Indicadores-chave de desempenho (KPIs)
- Rácio de recuperação de metal: percentagem de metal recuperado da desnatação em relação ao teor teórico de metal.
- Índice de inclusão: redução da contagem de inclusões por kg após o tratamento.
- Redução do tempo de ciclo: minutos poupados por lote devido a uma desnatação mais rápida.
- Consumo de fluxo: kg por tonelada de alumínio fundido.
Quadro 2: Exemplos de métricas de desempenho de um ensaio controlado (ilustrativo)
| Métrica | Linha de base (sem fluxo) | Fluxo padrão ADtech | Fluxo de baixas emissões ADtech |
|---|---|---|---|
| Recuperação de metais (%) | 70 | 88 | 85 |
| Redução da inclusão (%) | 0 | 65 | 58 |
| Massa média de escumas (kg/tonelada) | 60 | 42 | 45 |
| Consumo de fluxo (kg/tonelada) | 0 | 7.5 | 8.0 |
| Tempo de ciclo por lote (min) | 25 | 18 | 20 |
Os dados acima indicados provêm de ensaios efectuados na fábrica. O desempenho varia consoante a liga, a geometria do forno e a prática do operador.
Comparação custo-benefício
A economia operacional deve equilibrar o custo de aquisição do fluxo com o metal recuperado, a redução do retrabalho, a diminuição da sucata e as despesas de eliminação de resíduos.
Quadro 3: Análise simplificada dos custos por tonelada fundida (exemplo)
| Item | Linha de base | Norma ADtech | Notas |
|---|---|---|---|
| Valor do metal recuperado ($) | 120 | 300 | Com base no preço de mercado do metal e nas taxas de recuperação |
| Custo do fluxo ($) | 0 | 18 | Utilização típica de fluxo 7,5 kg/tonelada a $2,40/kg |
| Eliminação de resíduos ($) | 80 | 40 | Fração perigosa mais baixa reduz a taxa |
| Benefício operacional líquido ($) | 40 | 242 | Benefício menos custos de funcionamento |
Este modelo simplificado destaca como o gasto moderado de fluxo muitas vezes produz retornos superestimados através de uma melhor recuperação de metal.
Manuseamento, armazenamento e segurança
Equipamento de proteção individual
Os operadores devem usar máscaras respiratórias com cartuchos de gás ácido quando dosearem o fluxo de pó a altas temperaturas. Utilizar protecções faciais, luvas resistentes ao calor e vestuário em camadas para evitar queimaduras por salpicos.
Controlo de poeiras
O manuseamento de pós requer a supressão de poeiras. Utilizar formulações em pasta ou dosagem húmida sempre que possível. Utilizar extração local nas estações de dosagem.
Regras de armazenamento
Manter o fluxo seco. Armazenar em recipientes fechados com controlo de humidade. Rodar o stock por FIFO para preservar o desempenho.
Resposta de emergência
Ter agentes neutralizantes e kits de primeiros socorros por perto. Se o fluxo entrar em contacto com os olhos ou a pele, lavar imediatamente com água e procurar assistência médica.
Temas ambientais e regulamentares
Gestão das emissões
A escolha do fluxo influencia a composição dos fumos. Os graus de baixa emissão reduzem os halogenetos voláteis e a libertação de fluoreto. Instalar sistemas de captura e depuradores para cumprir os limites de ar locais.
Eliminação de escórias
A escória contém frequentemente metal recuperável mais fluxo residual e contaminantes. Programas dedicados de gestão de resíduos, incluindo prensagem mecânica e refusão, minimizam as cargas em aterros. A ADtech pode apoiar programas de redução de resíduos que reduzem as taxas de eliminação.
Controlo de qualidade e protocolos de ensaio
Inspeção de entrada
Testar cada lote de fundente quanto à humidade, densidade aparente, distribuição do tamanho das partículas e comportamento da fusão. Manter os certificados em arquivo.
Monitorização do processo
Acompanhar os KPIs listados anteriormente. Utilizar a secagem em estufa e a titulação química para monitorizar o fluxo residual na escória. Ensaios laboratoriais periódicos confirmam o potencial de recuperação de metais.
Análise metalográfica
Recolha cupões de amostras antes e depois do tratamento de fluxo. A inspeção microscópica revela a morfologia da inclusão e ajuda a afinar a dosagem e a mistura.
Armadilhas operacionais comuns e soluções
Sobredosagem
O excesso de fluxo pode aumentar o custo do tratamento de resíduos e criar crostas mais espessas que prendem o metal. Solução: reduzir a dose em 10-20% e monitorizar a recuperação.
Subdosagem
Um fluxo insuficiente produz uma espuma fina e friável que retém o metal. Solução: aumentar a dose e prolongar o tempo de permanência.
Mistura deficiente
Se o fluxo não for misturado, a reação permanece local. Solução: introduzir uma agitação suave na superfície e assegurar que o ponto de dosagem cobre uma área ampla.
Utilização de um fluxo incorreto para a liga
As ligas de magnésio reactivas podem produzir fumos pesados ou escória instável se forem utilizados sais destinados a ligas com baixo teor de Mg. Solução: mudar para uma fórmula tolerante ao Mg e ajustar a dosagem.
Destaques da carteira de produtos ADtech
A ADtech oferece SKUs de fluxo modular adaptados a grupos de ligas, alvos de emissão e tipos de fornos. A literatura do produto fornece folhas de dados técnicos com intervalos de dose recomendados, instruções de manuseamento e dados de segurança.
Matriz de ensaios laboratoriais para seleção de fluxos
Um plano de teste estruturado acelera a seleção correta.
- Ensaio em cadinho pequeno com liga alvo à temperatura de funcionamento.
- Dosagem em três níveis: baixo, médio e alto.
- Tempos de espera de 2, 5, 10 minutos.
- Recolha de escumas e recuperação de metais por reaquecimento.
- Ensaio químico para determinação do fluxo residual e contagem de inclusões.
Utilizar os resultados para determinar a dose óptima e o tempo de permanência.
Estudo de caso: Cliente do Iraque que utiliza placas filtrantes cerâmicas e fluxo de escória da ADtech
Antecedentes
Uma fundição de alumínio de médio porte no Iraque, que produz lingotes e tarugos de extrusão para cadeias de fornecimento automotivo locais, fez uma parceria com a ADtech para reduzir o refugo e melhorar a limpeza do produto final. Sua operação utilizou placas de filtro de espuma de cerâmica da ADtech para filtragem na linha de vazamento. Em seguida, eles testaram o fluxo de escória combinado da ADtech para melhorar a limpeza da fusão a montante.
Objectivos
- Reduzir a contagem de inclusões em amostras de gesso em 50% num prazo de três meses.
- Aumentar a recuperação de metais a partir de escórias em 15 pontos percentuais.
- Manter a conformidade com os limites de emissão locais, mantendo o aumento dos custos de funcionamento abaixo de 5%.
Etapas de implementação
- Instalação de placas filtrantes cerâmicas ADtech na estação de vazamento.
- Efectuou ensaios de fluxo em cadinho para encontrar a dosagem correta para as suas ligas 3xxx e 5xxx.
- Formação dos operadores sobre as técnicas de dosagem, mistura e escumação recomendadas pela ADtech.
- Monitorizou os KPIs semanalmente durante oito semanas.
Resultados (medidos)
| Medição | Linha de base | Depois das soluções ADtech |
|---|---|---|
| Índice de inclusão (partículas >50 µm por 100 cm³) | 24 | 7 |
| Recuperação de metais da desnatação (%) | 72 | 88 |
| Taxa de refugo (%) | 4.8 | 2.1 |
| Consumo de fluxo (kg/tonelada) | 0 | 7.2 |
| Custo de eliminação de resíduos por tonelada ($) | 65 | 28 |
| Incidentes de rejeição de clientes (mensal) | 6 | 1 |
Comentário
A implementação da filtragem cerâmica e do fluxo adequadamente combinado proporcionou ganhos sinérgicos. Os filtros removeram as macroinclusões durante o vazamento, enquanto o fluxo a montante ligou os óxidos finos no início do processo. A fundição relatou tempos de ciclo mais rápidos e menos rejeições de maquinação a jusante.
Embalagem, logística e prazo de validade
Os fluxos ADtech são enviados em sacos selados de 25 kg e em sacos a granel de 1.000 kg. O prazo de validade varia normalmente entre 12 e 24 meses quando mantidos secos e fechados. A exposição à humidade reduz a fluidez e diminui a vida reactiva.
Integração com equipamento de dosagem automática
Os sistemas de dosagem automatizados proporcionam um fornecimento de fluxo repetível e reduzem a exposição do operador. Integram-se com sistemas de controlo de fornos para uma dosagem cronometrada e acompanham os dados do lote em registos de produção.
Tabela de resolução de problemas
Quadro 4: Problema comum, causa provável, ação recomendada
| Problema | Causa provável | Ação |
|---|---|---|
| Crosta espessa que se forma rapidamente | Sobredosagem ou elevada oxidação da superfície | Reduzir a dose, melhorar a cobertura da pálpebra |
| Excesso de fumos | Teor de Mg reativo ou volatilidade do fluxo | Utilizar classes de baixo teor de emissões, aumentar a extração |
| Baixa recuperação de metais | Tempo de espera curto ou subdosagem | Prolongar o tempo de espera, aumentar ligeiramente a dose |
| Escuma pegajosa e difícil de remover | Aglutinante errado ou temperatura incorrecta | Mudar o fluxo SKU, ajustar a temperatura de retenção |
| Taxas de eliminação elevadas | Fração perigosa demasiado elevada | Implementar o protocolo de prensagem/recuperação |
Como efetuar uma avaliação em pequena escala na sua fábrica
- Selecionar um lote de fusão representativo.
- Efetuar a medição de base sem fluxo, documentar a recuperação e os níveis de inclusão.
- Efetuar três ensaios com ADtech flux em doses crescentes, recolher a escuma e medir o metal recuperado.
- Comparar as contagens de inclusões e efetuar ensaios mecânicos em amostras fundidas.
- Utilizar os resultados para definir o SOP da fábrica.
Embalagem de dados para aquisição e gestão
As equipas de aquisição necessitam de documentação clara sobre o ROI. Inclua resultados de testes de amostras, custo por tonelada, certificados de conformidade regulamentar e termos de garantia. A ADtech fornece contratos de amostra e certificados de lote mediante pedido.
Perguntas mais frequentes
1. Com que percentagem de massa fundida devo começar a dosear o fluxo ADtech?
Começar com 0,5% em massa para os ensaios iniciais. Aumentar em passos de 0,25% até 2% enquanto monitoriza a recuperação de metais e as caraterísticas da escuma.
2. Posso utilizar o mesmo fluxo para todas as ligas de alumínio?
Não. Utilizar fluxos rotulados para ligas com suporte de Mg para as séries 5xxx e 6xxx. Para as ligas 1xxx de elevada pureza, escolher tipos de baixa contaminação para evitar a introdução de elementos estranhos.
3. Como é que meço a recuperação de metais da escumalha?
Recolher a escuma, reaquecer num cadinho controlado, prensar ou verter o metal recuperável fundido e pesar. Comparar com o teor teórico de metal para calcular a taxa de recuperação.
4. O fluxo irá aumentar as minhas emissões de fumos?
Alguns fluxos aumentam os fumos se a química reagir fortemente com a fusão. Escolha produtos ADtech de baixa emissão e assegure-se de que as hottes de extração funcionam com os caudais recomendados.
5. Quanto tempo devo esperar após a dosagem antes de efetuar a escumação?
O tempo de espera típico varia de 2 a 10 minutos, dependendo da liga, da temperatura de fusão e do tipo de fluxo. Dar tempo para que as partículas finas se aglutinem em agregados maiores.
6. Posso reutilizar o metal recuperado das impurezas nos produtos finais?
O metal recuperado regressa frequentemente à refusão. Verificar se a composição química e as inclusões cumprem as especificações do produto final antes de misturar em ligas críticas.
7. Que tipo de manutenção de registos contribui para a melhoria contínua?
Registe o número do lote de fluxo, o peso da dose, a liga, a temperatura de fusão, o tempo de permanência, o peso do metal recuperado e os índices de inclusão. Utilize-os para otimizar a dosagem ao longo do tempo.
8. Como devo guardar os restos de fluxo que foram abertos?
Conservar em recipientes fechados com dessecante em condições ambientais e secas. Utilizar no prazo de 6 a 12 meses para obter o melhor desempenho.
9. Que equipamento de proteção individual deve ser utilizado pelos operadores?
Utilizar máscaras respiratórias para gases ácidos e partículas, protectores faciais, luvas resistentes ao calor e mangas compridas. Implementar extração local para reduzir a carga respiratória.
10. Como é que a ADtech apoia a integração de produtos?
A ADtech fornece fichas técnicas, ensaios no local, formação de operadores e análises pós-ensaio para garantir a seleção correta da SKU e o protocolo de dosagem.
Lista de controlo para aquisição e aprovação de ensaios
- Receber SDS e ficha de dados técnicos para o fluxo SKU escolhido.
- Programar ensaios no cadinho e medições de base.
- Confirmar a disponibilidade de EPI e extração.
- Formar os operadores sobre o método de dosagem.
- Definir os KPI e a duração do ensaio.
- Aprovar a compra com base no modelo ROI.
Glossário técnico
- Escória: metal oxidado e metal retido que se forma na superfície fundida.
- Skim: camada superior removida que contém escórias e resíduos de fluxo.
- Agente molhante: composto que reduz a tensão superficial para promover o contacto entre o metal e o fluxo.
- Inclusão: partícula não metálica aprisionada na matriz metálica que pode afetar as propriedades.
- Rácio de recuperação: peso do metal recuperado dividido pelo peso teórico do metal recuperável na escuma.
Recomendações finais
- Fluxo ADtech piloto em ensaios controlados com medição exacta.
- Emparelhar o fluxo com filtração cerâmica para reduzir macro e micro inclusões.
- Monitorizar de perto os KPI e ajustar a dose e os tempos de espera.
- Utilizar classes de baixas emissões quando o controlo das emissões é uma prioridade.
- Dê prioridade à segurança do operador e invista na extração e nos EPI.
Nota de encerramento
A adoção de um programa sistemático de fluxagem com os produtos ADtech produz frequentemente ganhos rápidos na recuperação de metais, na qualidade do produto e na eficiência operacional. Ensaios documentados, boas práticas do operador e coordenação com estratégias de filtração proporcionam o melhor resultado.