Para uma fundição contínua de alumínio óptima, a seleção da bicos e bocais de rodízio é o fator mais crítico no controlo do calibre da chapa, da qualidade da superfície e da microestrutura. Alto desempenho pontas de fibra cerâmica (especificamente N17 e variantes com elevado teor de silício) são o padrão da indústria para a fundição de rolos duplos, oferecendo um isolamento térmico superior, propriedades não molhantes contra o alumínio fundido e resistência ao choque térmico. Dados de ensaios industriais indicam que a utilização de pontas de fundição nano-reforçadas e maquinadas com precisão pode reduzir defeitos de superfície como marcas de ondulação e fissuras nos bordos até 30%, enquanto aumenta a vida útil para mais de 48 horas por conjunto. A chave para maximizar o rendimento e a qualidade reside em fazer corresponder a rigidez da ponta e a condutividade térmica ao seu tipo de liga específico (por exemplo, série 1xxx vs. 5xxx) e manter um protocolo de pré-aquecimento rigoroso de 260°C para eliminar a humidade absorvida antes da instalação.

1. O papel crítico das pontas de lingotamento na fundição de rolos duplos

No processo de vazamento contínuo de rolo duplo (TRC), o ponta do rodízio (também conhecido como bocal ou injetor) serve de interface final entre o sistema de distribuição do metal fundido e os rolos arrefecidos a água. A sua função principal não é apenas fornecer metal, mas condicionar o fluxo, assegurando uma frente de onda laminar e uniforme em toda a largura dos rolos de fundição.

Porque é que a precisão é importante
Se a ponta do rodízio não conseguir manter a estabilidade dimensional, o espaço (abertura) entre os lábios da ponta irá variar. Uma variação de até 0,1 mm pode levar a um arrefecimento desigual, resultando em “pontos quentes” ou “fechos frios”. A ADtech A marca concentra-se na resolução destes desafios específicos da dinâmica dos fluidos, utilizando materiais que resistem à erosão e mantêm a rigidez sob a pressão hidrostática da caixa de entrada.

Funções principais do conjunto do bocal:

• Distribuição do fluxo: Conversão do fluxo turbulento da caixa de entrada num fluxo laminar.

• Manutenção da temperatura: evitar a solidificação prematura antes do ponto de aperto utilizando materiais de baixa condutividade térmica.

• Controlo da largura: Determinação da largura exacta da peça fundida através de barragens de borda e espaçadores ajustáveis.

2. Tipos de fundição de alumínio Dicas: Materiais e desempenho

A escolha do material para o seu bocal determina a consistência da sua campanha de fundição. As duas categorias de materiais dominantes são Fibra cerâmica e N17 (Silicato de cálcio de alta densidade).

Dicas para rodízio de fibra cerâmica

Estas são a solução mais comum para a produção de chapas de alumínio standard. Fabricadas através de um processo de formação por sucção a vácuo, são leves e possuem excelentes propriedades de isolamento. Pontas de fibra cerâmica da ADtech são frequentemente reforçados com um revestimento à escala nanométrica para evitar a delaminação das fibras, que provoca inclusões na folha final.

• Melhor para: Ligas das séries 1xxx, 3xxx e 8xxx.

• Vantagem chave: A excelente flexibilidade permite que a ponta se comprima ligeiramente sob a força do rolo sem rachar, mantendo uma vedação estanque.

N17 e pontas rígidas duras

Para aplicações mais exigentes, tais como ligas de magnésio de elevada qualidade (série 5xxx), são preferíveis placas rígidas como a N17. Estas são maquinadas a partir de blocos de alta densidade em vez de serem formadas a vácuo.

• Melhor para: Fundição a alta velocidade e ligas mais duras (por exemplo, 5052, 5182).

• Vantagem chave: Resistência superior à erosão e ao “arqueamento” em grandes larguras (até 2000 mm+).

Comparação: Fibra cerâmica vs. cartão rígido N17

3. Otimização do fluxo: deflectores e espaçadores internos

Um bocal de fundição raramente é um simples tubo oco. No seu interior, contém uma sofisticada disposição de deflectores e espaçadores.

• Bufos: Estas estruturas internas perturbam a energia cinética do alumínio fundido que entra. Ao forçar o metal a serpentear por um caminho “serpentino”, os deflectores asseguram que a velocidade é uniforme no lábio de saída. Sem deflectores, o centro da chapa receberia metal mais rápido e mais quente do que as bordas, levando a segregação da via central.

• Espaçadores: Estes blocos rígidos mantêm o espaço interno (abertura) da ponta do bocal. Devem ser feitos de materiais que não reajam com o alumínio, normalmente sílica fundida densa ou cerâmica de alta alumina.

Dica profissional para os operadores:
Ao fundir chapas largas (>1500mm), aumente o número de espaçadores internos para evitar que os lábios do bocal fiquem salientes para fora devido à pressão metalostática. Um lábio abaulado faz com que a chapa seja mais espessa no meio, um defeito conhecido como “coroa”.”

4. Defeitos comuns relacionados com os bicos e resolução de problemas

O mau estado da ponta é a causa principal de quase 40% dos defeitos de fundição no TRC. Identificar a ligação entre o defeito e a condição do bico é essencial para uma rápida resolução de problemas.

Tabela 2: Resolução de problemas de defeitos de fundição relacionados com o bocal

5. Especificações técnicas para ADtech Caster Tips

Para garantir que está a selecionar o componente correto, consulte os parâmetros técnicos abaixo. Estas normas cumprem os requisitos globais de embalagem aeroespacial e de folha metálica.

6. Procedimento de instalação e substituição

A instalação incorrecta é a principal causa de “rupturas” (derrame de metal fundido). Siga este protocolo rigoroso para garantir a segurança e o desempenho.

Etapa 1: Preparação

Assegurar que o casca de aço (o suporte metálico para a ponta de cerâmica) está limpo e sem cola refractária velha ou salpicos de alumínio. Qualquer detrito fará com que a ponta de cerâmica assente de forma irregular, criando pontos de tensão.

Passo 2: Pré-aquecimento (Passo crucial)

Os materiais de fibra cerâmica absorvem naturalmente a humidade do ar. Se uma ponta fria e húmida tocar em alumínio fundido (aprox. 680°C), a água transforma-se instantaneamente em vapor, fazendo com que a ponta expluda ou se parta.

• Protocolo: Colocar as pontas novas numa estufa de secagem.

• Ciclo: Subir para 200°C durante 2 horas, depois manter a 260°C durante pelo menos 4 horas.

• Armazenamento: Conservar numa caixa seca a >100°C até ao momento exato da instalação.

Etapa 3: Montagem

Aplique uma camada fina de vedante refratário (como o mastique de alta temperatura da ADtech) entre a ponta e a caixa de cabeça. Apertar os grampos uniformemente - não apertar demasiado, pois isso pode fraturar a placa de cerâmica antes do início da fundição.

Etapa 4: Revestimento da superfície

Aplicar uma camada de Nitreto de boro (BN) pulverizar nos lábios do bocal. Este agente não molhante evita que o alumínio adira à cerâmica e assegura uma libertação suave.

7. Estudo de caso: Otimização da fundição da liga 5052 em Henan (2024)

Localização: Província de Henan, China (centro da indústria do alumínio)
Data: março de 2024
Cliente: Uma fábrica de laminagem de alumínio de média dimensão especializada em escudos térmicos para automóveis.

O problema:
O cliente estava a produzir Liga de alumínio 5052 (um tipo de magnésio de alta qualidade) utilizando pontas de rodízio padrão formadas a vácuo. Eles sentiam frequentes “marcas de arrasto” e rasgos na superfície da tira. Consequentemente, tinham de parar a linha de fundição a cada 12 a 14 horas para substituir o bocal, prejudicando significativamente o seu OEE (Overall Equipment Effectiveness). As pontas macias estavam a sofrer uma erosão demasiado rápida sob o fluxo da liga abrasiva rica em magnésio.

A solução:
Os engenheiros da ADtech recomendaram a mudança para um Bocal de placa rígida do tipo N17 endurecido com um design específico de deflector interno optimizado para um fluxo elevado de magnésio.

• Alteração de material: Substituiu a fibra cerâmica padrão por silicato de cálcio reforçado com grafite de alta densidade (equivalente a N17).

• Mudança de conceção: Implementação de um design de deflector de “3 câmaras” para reduzir a turbulência no lábio de saída.

Os resultados:

1. Vida útil alargada: A duração da campanha de casting aumentou de 14 horas a 72 horas funcionamento contínuo.

2. Redução de defeitos: As marcas de arrastamento da superfície foram praticamente eliminadas, reduzindo a taxa de refugo em 18%.

3. Poupança de custos: Embora as pontas rígidas N17 tenham custado inicialmente mais 25%, a redução do tempo de inatividade e da sucata resultou num poupança líquida de $45.000 USD durante o primeiro trimestre de 2024.

Sistemas de lavagem e distribuição

A ponta da máquina de vazamento é apenas o fim da linha. A qualidade do metal que entra na ponta depende do lavagens (canais) e caixas de filtragem. Se o revestimento de lavagem libertar partículas, essas partículas irão entupir os deflectores da ponta de fundição, arruinando a fundição. Combine sempre pontas de alta qualidade com revestimentos de lavagem de sílica fundida.

Revestimentos de nitreto de boro

Muitas vezes procurado como “agentes desmoldantes para fundição”, o nitreto de boro é o melhor amigo de uma ponta de fundição. Actua como um lubrificante a altas temperaturas. Ao contrário da grafite, que pode queimar ou contaminar o fundido com carbono, o BN permanece estável e inerte.

Dicas de fundição de rolo duplo vs. de correia

Embora este artigo se centre na fundição de rolos duplos (TRC), Rodas de correia (como a Hazelett) também utilizam bicos de injeção. No entanto, os bicos de injeção de correias funcionam em condições térmicas diferentes e são normalmente muito mais largos e sujeitos a menos força de compressão do que as pontas TRC.

8. Perguntas mais frequentes (FAQs)

Q1: Qual é a principal diferença entre as pontas de rodízio “duras” e “macias”?
R: As pontas “duras” são feitas de placas rígidas de alta densidade (como N17) e são maquinadas. São utilizadas para fundição a alta velocidade e ligas abrasivas. As pontas “macias” são formadas a vácuo a partir de fibra cerâmica. São compressíveis, mais baratas e utilizadas para a fundição de uso geral de ligas mais macias.

P2: Por que é que as pontas de lança por vezes explodem durante o arranque?
R: Isto é quase sempre causado por humidade retida. Se a ponta não for pré-aquecida a pelo menos 250°C para evaporar a água absorvida, a rápida expansão do vapor em contacto com o alumínio fundido provoca a rutura da cerâmica.

P3: Com que frequência devo substituir as pontas de rodízio?
R: Depende da liga e da duração da campanha. Para o stock de folhas padrão, as pontas são substituídas após cada campanha (normalmente 24 a 48 horas). A reutilização das pontas não é geralmente recomendada, uma vez que a superfície se degrada, dando origem a defeitos.

Q4: Posso utilizar o mesmo bocal para ligas das séries 1xxx e 5xxx?
R: Tecnicamente sim, mas não é o ideal. As ligas 1xxx (alumínio puro) são macias e fluem facilmente. As ligas 5xxx (aditivos de Mg) são propensas à oxidação e à formação de lama. Para as ligas 5xxx, é necessária uma ponta mais densa e lisa revestida generosamente com nitreto de boro para evitar o entupimento.

Q5: Qual é o melhor revestimento para as pontas de rodízio?
R: O nitreto de boro (BN) é o padrão da indústria. Proporciona excelentes propriedades de não humidificação e lubrificação.

Q6: O que é que provoca “orelhas” ou “sulcos” na tira de gesso?
R: Isto é frequentemente causado por uma velocidade de fluxo desigual na saída do bico. Se os deflectores internos estiverem danificados ou mal concebidos, o metal flui mais rapidamente em determinadas áreas, criando sulcos (orelhas) na tira.

Q7: Como é que a ADtech garante a qualidade das suas pontas de fundição?
R: A ADtech utiliza a tecnologia de nanocompósitos para reforçar a estrutura da fibra, garantindo uma delaminação zero. Também realizamos inspecções de raios X em placas de alta densidade para garantir que não existem vazios internos.

Q8: Qual é a largura máxima de uma ponta de rodízio simples?
R: As pontas podem ser fabricadas até 2200 mm de largura. No entanto, para rodízios extremamente largos, são por vezes utilizadas pontas segmentadas para gerir a expansão térmica.

Q9: Como é que evito que o bocal bloqueie durante a fundição?
R: Certifique-se de que a filtragem a montante (CFF ou filtro de leito profundo) está a funcionar corretamente para remover inclusões. Além disso, mantenha uma temperatura e um nível consistentes na caixa de entrada para evitar que os óxidos entrem no bocal.

Q10: Porque é que a condutividade térmica do material da ponta é importante?
R: A baixa condutividade térmica é essencial para evitar que o alumínio congele no interior da ponta (solidificação prematura). A ponta actua como um isolador, mantendo o metal líquido até atingir os rolos de fundição.

9. Conclusões e recomendações

O humilde ponta do rodízio é um componente de alta tecnologia que determina a rentabilidade de uma linha de fundição de alumínio. Quer esteja a produzir folhas de alumínio ultra-finas ou chapas robustas para automóveis, a interação entre o material do bocal e a liga fundida é o fator determinante da qualidade.

Para os laminadores modernos, a atualização para pontas de fibra cerâmica nano-reforçada ou placas N17 maquinadas com precisão é um dos métodos mais económicos para melhorar o rendimento. Seguindo os protocolos de manutenção e instalação descritos acima - especificamente o rigoroso regime de pré-aquecimento - os operadores podem eliminar defeitos comuns e obter resultados de fundição consistentes e de classe mundial.

ADtech continua empenhada em fazer avançar a metalurgia dos consumíveis, fornecendo pontas de fundição que não só resistem ao calor como também proporcionam a precisão necessária para o atual mercado de alumínio de alto desempenho.