Série Flux

A seleção adequada e a aplicação correta dos produtos da Série Flux: fluxo de refinação, fluxo de remoção de escória, fluxo de cobertura, fluxo de remoção de óxido, fluxo de fundição de alumínio fundido, fluxo de fundição de alumínio fundido e agente de desgaseificação de alumínio fundido produzem uma melhoria mensurável na limpeza da fusão, reduzem a porosidade relacionada com o hidrogénio, minimizam as perdas de metal durante a escória e suportam uma qualidade de fundição repetível quando combinados com um controlo térmico e uma técnica de desgaseificação corretos.

Química fundamental e mecanismos de ação dos fluxos

Os fluxos para alumínio fundido funcionam geralmente numa ou numa combinação das seguintes funções físico-químicas:

• Promovem a remoção do hidrogénio dissolvido na fusão através da criação de locais de gás de baixa pressão parcial que encorajam a transferência de hidrogénio do metal para a bolha. Certas misturas de sais reagem a alta temperatura para libertar gases ou formar halogenetos de alumínio voláteis; o hidrogénio difunde-se nas bolhas e escapa do banho.

• Aglomeram as películas de óxido e as inclusões para que possam ser desnatadas ou separadas, produzindo uma camada de escória mais coerente que retém o metal e os contaminantes arrastados.

• Forma uma camada protetora que reduz a oxidação do alumínio líquido durante as operações de retenção e transferência. Esta camada limita as perdas de metal devido à oxidação da superfície.

• Reagem quimicamente com os contaminantes da superfície e os componentes do fluxo para alterar a sua molhabilidade, densidade e comportamento de flutuação, melhorando a taxa a que as fases estranhas se separam do metal.

Os produtos químicos de fluxo comuns incluem misturas de cloretos, fluoretos e fluorometalatos. Os sistemas de sais baseados em KCl-NaCl, KCl-MgCl2, e as formulações contendo AlF3 ou Na3AlF6 produzem diferentes comportamentos de fusão, solubilidade e reatividade. A escolha da formulação depende do sistema de ligas, da temperatura de funcionamento, da presença de magnésio ou de metais alcalinos e das restrições ambientais ou regulamentares.

Visão geral da série Flux e agrupamento funcional

A Série Flux agrupa os produtos por objetivo metalúrgico comum e forma de manuseamento. Seguem-se breves definições de alto nível:

• FLUXO DE REFINAÇÃO: promove a remoção de gás dissolvido e inclusões finas; frequentemente fornecido sob a forma de pastilhas ou grânulos.

• FLUXO DE DESLAGRAMENTO: concebido para consolidar a escória e facilitar a remoção rápida com um mínimo de arrastamento de metal.

• FLUXO DE COBERTURA: aplicado à superfície da fusão para reduzir a oxidação e as perdas de calor durante a manutenção ou a transferência.

• FLUXO DE REMOÇÃO DE ÓXIDOS: formulado para reagir ativamente com as películas de óxidos e libertá-las da superfície metálica.

• MOLTEN ALUMINIUM FOUNDRY FLUX: formulação de uso geral optimizada para fusão à escala da fundição, com ênfase no controlo da escória e na comodidade do operador.

• FLUXO DE FUNDIÇÃO DE ALUMÍNIO MOLTEN: adaptado ao condicionamento final da fusão em linhas de fundição; frequentemente ajustado para desnatação com baixas perdas de metal.

• AGENTE DE DEGASTAÇÃO DE ALUMÍNIO MOLTEN: concebido para gerar ou melhorar a formação de bolhas e a extração de gás, frequentemente utilizado com ou sem sistemas rotativos de gás inerte.

Cada produto tem um papel específico numa sequência de fusão. Para obter resultados adequados, é necessário combinar a seleção do fluxo com o controlo da temperatura, a agitação mecânica, o método de desgaseificação e a rotina de desnatação.

Perfis aprofundados dos produtos

FLUXO DE REFINAMENTO

Objetivo

O fluxo de refinação destina-se a remover o hidrogénio dissolvido, a capturar inclusões microscópicas de óxido e a auxiliar a homogeneização da massa fundida antes da fundição. Tende a ser utilizado perto do final da fusão ou durante a retenção antes da transferência.

Composição típica e mecanismo

As formulações de refinação incluem normalmente sais de fluoreto, sais de cloreto e ligantes especializados. Quando introduzidos no alumínio fundido, alguns componentes decompõem-se ou reagem para criar microbolhas ou halogenetos voláteis que reduzem a pressão parcial do hidrogénio e permitem que o hidrogénio migre para fora da fusão. A superfície do fluxo também promove a coalescência de óxidos finos em escórias escumáveis.

Aplicação

• Forma: comprimidos, pellets, pó ou saquetas pré-medidas.

• Dosagem: normalmente controlada por tonelada de metal; seguir as orientações do fabricante. As gamas típicas na prática industrial variam consoante a liga, a temperatura da liga e a densidade do produto. Ver tabela de dosagem na secção 9.

• Método: espalhar ou colocar pastilhas na superfície de fusão, deixar atuar com um mínimo de perturbação, depois agitar suavemente e escumar.

Benefícios e limitações

• Vantagens: reduz a porosidade do hidrogénio, melhora a limpeza da superfície, reduz as inclusões em peças fundidas críticas.

• Limitações: desgaseificação incompleta para algumas cargas elevadas de hidrogénio; por vezes incompatível com ligas de magnésio se a formulação contiver fluoretos reactivos; pode criar subprodutos voláteis que requerem ventilação.

FLUXO DE DESLAGGING

Objetivo

Concebido para promover a rápida coalescência de óxidos flutuantes e escórias escumáveis. O objetivo é reduzir o arrastamento de metais nas escórias e encurtar os ciclos de manuseamento das escórias.

Composição típica e mecanismo

Os fluxos de escória contêm frequentemente sais de baixa tensão superficial e aditivos que humedecem as partículas de óxido e incentivam a formação de uma camada contínua de escória. O material reduz a tensão interfacial e aumenta a densidade da escória relativamente ao metal retido, ajudando a uma separação mais limpa.

Aplicação

• Forma: pó ou grânulos que se espalham pela superfície de fusão.

• Dosagem e momento: utilizado durante a consolidação da massa fundida ou logo após adições que aumentam a produção de óxido.

• Técnica de remoção: desnatar quando a escória atinge um estado coerente.

Benefícios e limitações

• Vantagens: reduz as perdas de metal nas escórias, melhora o rendimento acelerando as operações de desnatação.

• Limitações: a utilização incorrecta pode reter metal significativo na escória se o operador escumar enquanto a escória permanecer não coerente.

FLUXO DE COBERTURA

Objetivo

Actua como uma barreira passiva contra o oxigénio e a humidade atmosféricos, impedindo a oxidação, minimizando as perdas de calor e reduzindo a formação de escórias durante as retenções ou transferências.

Composição típica e mecanismo

Os fluxos de cobertura são normalmente menos reactivos e são formulados para formar uma crosta de baixa permeabilidade na superfície da fusão. Os sais de base comuns incluem KCl e NaCl com aditivos menores para controlar o intervalo de fusão e a tensão superficial.

Aplicação

• Forma: grânulos ou pastas grosseiras aplicadas à superfície.

• Dosagem: camada ligeira suficiente para cobrir todo o banho.

• Caso de utilização: retenções longas, transporte, transferências de vaso para vaso.

Benefícios e limitações

• Vantagens: reduz a oxidação e mantém o banho mais limpo ao longo do tempo.

• Limitações: deve ser totalmente removido antes de algumas operações de fundição para evitar inclusões.

FLUXO DE REMOÇÃO DE ÓXIDOS

Objetivo

Reage quimicamente de forma ativa com as películas de óxido, convertendo-as em compostos mais facilmente removíveis ou agregando-as para desnatação.

Composição típica e mecanismo

Estes fundentes podem conter agentes redutores e halogenetos reactivos que modificam quimicamente as películas de óxido, melhorando a molhabilidade com o fundente e promovendo a agregação e a flotação.

Aplicação

• Forma: pó, pasta ou comprimido.

• Técnica: aplicar e deixar repousar, depois agitar ligeiramente para favorecer a recolha dos produtos de oxidação.

FLUXO DE FUNDIÇÃO DE ALUMÍNIO FUNDIDO

Objetivo

Um fluxo de utilização ampla para tarefas gerais de fusão em fundição, optimizado para um equilíbrio entre o controlo da escória, a preservação do metal e a segurança do operador.

Composição e utilização

As misturas combinam normalmente sistemas de cloreto e flúor, com aglutinantes para formar grânulos de fluxo livre. Estes são escolhidos pela sua robustez numa ampla janela de temperatura e tolerância a contaminantes comuns de sucata.

FLUXO DE FUNDIÇÃO DE ALUMÍNIO FUNDIDO

Objetivo

A formulação centrou-se no condicionamento final da fusão em processos de fundição, muitas vezes com ênfase na baixa perda de metal e na interferência mínima com a química da liga.

Aplicação

Utilizado imediatamente antes da transferência para a máquina de fundição e, por vezes, aplicado no enchimento da concha para garantir um arrastamento mínimo de óxido. As estratégias de dosagem e permanência requerem uma coordenação estreita com o ritmo de fundição.

AGENTE DE DESGASEIFICAÇÃO DE ALUMÍNIO FUNDIDO

Objetivo

Especificamente concebidos para auxiliar a remoção de hidrogénio através da formação de locais de nucleação de gás, reagindo para criar gases que transportam o hidrogénio para fora da solução, ou através da remoção química de compostos contendo hidrogénio.

Mecanismos e métodos complementares

Os fluxos de desgaseificação são frequentemente utilizados em conjunto com sistemas rotativos de gás inerte. A borbulhagem de gás continua a ser o método de desgaseificação mais eficiente disponível para a remoção de hidrogénio a granel, mas a desgaseificação assistida por fluxos pode ser eficaz para perfis de contaminação específicos ou quando o equipamento rotativo não está disponível.

Métodos de aplicação e integração de processos

Os resultados bem sucedidos requerem a integração da utilização do fluxo na sequência de fusão. O procedimento típico para uma fusão de fundição pode incluir:

1. Limpar o forno e remover as impurezas pesadas.

2. Completar a liga e corrigir a temperatura.

3. Aplicar um fluxo de cobertura se a manutenção for prolongada.

4. Aplicar fluxo de refinação ou agente de desgaseificação antes da transferência.

5. Executar o ciclo de desgaseificação com um desgaseificador rotativo de gás inerte, se disponível.

6. Limpar a escória consolidada; efetuar o retoque final do fluxo, se necessário.

7. Verter com transferência controlada por concha e filtração.

As principais variáveis que afectam o desempenho do fluxo incluem a temperatura da fusão, o teor de magnésio, a concentração de metais alcalinos, o tempo de permanência e a intensidade da agitação mecânica. A combinação da utilização do fluxo com a desgaseificação rotativa proporciona frequentemente o melhor controlo do hidrogénio, enquanto que a desgaseificação apenas com fluxo tem um papel a desempenhar quando os sistemas rotativos não podem ser utilizados.

Quadro comparativo de desempenho e critérios de seleção

A seleção deve ter em conta a família da liga, a presença de magnésio, as temperaturas de retenção, o risco de contaminação da sucata e as restrições regulamentares ou de ventilação no local de trabalho.

Segurança, armazenamento, considerações ambientais e regulamentares

Os fluxos à base de cloretos e fluoretos apresentam riscos específicos: inalação de poeiras, fumos reactivos à temperatura e potencial formação de halogenetos de alumínio voláteis. Os controlos adequados incluem:

• Manter o produto na embalagem original selada para evitar a recolha de humidade. A humidade pode provocar reacções vigorosas em contacto com o metal fundido.

• Utilizar ventilação por exaustão local perto das estações de fusão e de desgaseificação.

• O equipamento de proteção individual deve incluir luvas resistentes ao calor, viseira facial, proteção auditiva, vestuário impermeável e proteção respiratória quando houver poeiras ou fumos. Ver tabela detalhada de EPI abaixo.

• Recolher e gerir resíduos sólidos e escórias de acordo com os regulamentos ambientais; as escórias carregadas de fluxo podem exigir um tratamento especializado devido ao teor de sal.

As restrições regulamentares podem limitar a utilização de determinados fluoretos ou cloretos em algumas jurisdições. Quando existir risco regulamentar, preferir alternativas sem Na ou com baixo teor de flúor e consultar as fichas de dados de segurança dos produtos.

Resolução prática de problemas e receitas de processos

Problema: Porosidade persistente de hidrogénio em peças fundidas

• Verificar a limpeza da fusão e as fontes de humidade.

• Assegurar que o tempo de permanência do fluxo de refinação é suficientemente longo e que é utilizada a desgaseificação com gás inerte. A desgaseificação de gás utilizando unidades rotativas é a técnica mais eficiente de remoção de hidrogénio a granel e deve ser aplicada quando o hidrogénio é o principal problema.

• Verificar se a química do fluxo é compatível com o nível de Mg na liga.

Problema: Perda de metais pesados para a escória durante a desnatação

• Utilizar um fluxo de escória que reduza a tensão superficial e aumente a coerência da escória.

• Escumar apenas quando a escória for coerente e mais espessa; uma escumação prematura retém o metal.

Problema: Impurezas brancas que se formam rapidamente após a desnatação

• Verificar a temperatura de manutenção e a entrada de oxigénio.

• Aplicar fluxo de cobertura durante retenções prolongadas para reduzir a re-oxidação.

Quadros de síntese dos dados

Tabela 1: Classes de componentes típicas e seu papel funcional

Tabela 2: Gamas de dosagem e temperatura de referência (típicas da indústria)

Nota: estes dados são indicativos. Siga sempre as instruções do fabricante.

Quadro 3: Lista de controlo dos EPI e do manuseamento

Perguntas mais frequentes

1. Qual é a diferença entre um fluxo de refinação e um agente de desgaseificação?
   Os fluxos de refinação combinam funções: ajudam a remover o hidrogénio, aglomeram os óxidos e condicionam a superfície da fusão. Os agentes de desgaseificação estão focados nos mecanismos de remoção de hidrogénio que promovem a formação de bolhas e o transporte de hidrogénio. A utilização de ambos os métodos em conjunto proporciona frequentemente os melhores resultados.

2. A utilização de fluxo pode substituir a desgaseificação rotativa?
   Não completamente. A borbulhagem de gás através de um desgaseificador rotativo é mais eficaz para a remoção de hidrogénio a granel. A desgaseificação assistida por fluxo pode complementar a desgaseificação rotativa ou servir quando o equipamento não está disponível.

3. Os fluxos são compatíveis com as ligas que contêm magnésio?
   Alguns fluoretos e sais reactivos podem interagir com o magnésio. Para ligas com Mg, selecionar formulações especificadas para essa família de ligas e seguir as orientações do fornecedor para evitar reacções adversas.

4. Como é que escolho entre o fluxo de cobertura e o fluxo de remoção de escórias?
   Escolha o fluxo de cobertura para proteção durante a manutenção e o transporte; escolha o fluxo de remoção de escória quando é necessária uma rápida consolidação e remoção da escória durante a preparação da fusão.

5. Os fluxos criam passivos ambientais?
   As escórias carregadas com fluxo contêm sais de halogenetos. A gestão correta da escória e o cumprimento das regras locais de eliminação reduzem o risco ambiental. Considerar formulações com baixo teor de flúor onde as regras de eliminação são rigorosas.

6. Qual é o tempo de permanência típico após a adição do fluxo de refinação?
   O tempo de espera varia consoante a formulação e a carga de hidrogénio. A prática industrial utiliza frequentemente vários minutos de tempo de silêncio, seguidos de agitação suave e desnatação. As recomendações do fabricante devem ser seguidas.

7. Os fundentes podem ser pré-misturados na sucata para reduzir a produção de escórias?
   A sucata de pré-revestimento é pouco comum. Os fluxos têm um melhor desempenho quando aplicados a um banho fundido, uma vez que necessitam de contacto fundido para reagir. A pré-mistura pode causar riscos de manuseamento.

8. Como é que o fluxo deve ser armazenado?
   Manter seco e selado, armazenar em local fresco, evitar a humidade. A absorção de humidade provoca o endurecimento e o risco de reacções perigosas em contacto com o metal fundido.

9. Porque é que alguns fluxos formam fumos quando são adicionados?
   Os componentes reactivos podem volatilizar-se ou reagir exotermicamente, produzindo fumos. A ventilação adequada e a dosagem correta reduzem a exposição.

10. Qual a quantidade de perda de metal que ocorre na escória quando se utiliza fluxo?
    Um fluxo de remoção de escória bem aplicado reduz o arrastamento de metal, diminuindo assim a perda de metal, mas os números exactos dependem da liga, da técnica do operador e do tempo de escumação.

Referências e notas para leitura complementar

As referências chave utilizadas para apoiar as principais afirmações neste artigo incluem notas técnicas da indústria e revisões pelos pares sobre fluxos de sal e desgaseificação para ligas de alumínio. Os trabalhos selecionados incluem uma recente revisão MDPI de fluxos de sais sólidos para processamento de alumínio, um artigo NCBI/PMC sobre estratégias de design de fluxos, documentos técnicos industriais sobre desgaseificação de fluxos e orientações práticas de fundição sobre desgaseificação e fluxos. Estas referências ajudaram a formular recomendações sobre mecanismos de fluxo, tendências de composição e o papel dos métodos combinados de desgaseificação.