Para as operações de fundição que fundem alumínio, uma fluxo de remoção de óxidos fornece a forma mais rápida e consistente de remover óxidos superficiais e em suspensão, reduzir a formação de escórias, proteger o revestimento refratário e melhorar a qualidade da fundição. Os fundentes mais eficazes são misturas à base de sais dominadas por sais de cloreto e fluoreto (por exemplo, NaCl, KCl, NaF, Na3AlF6), formulados em categorias que incluem produtos de cobertura, limpeza, escória e limpeza de paredes; a seleção correta, o controlo da temperatura e a técnica de aplicação determinam ganhos de rendimento e menor retrabalho.

1. Introdução e por que razão o controlo dos óxidos é importante

O alumínio fundido forma instantaneamente uma película de óxido fina e tenaz (Al₂O₃) no momento em que entra em contacto com o oxigénio. Essa película retém hidrogénio e inclusões não metálicas, produz porosidade nas peças fundidas, acelera o desgaste dos refractários e converte metal valioso em escória que tem de ser descartada. Um fluxo de remoção de óxido corretamente adaptado recolhe ou dissolve os fragmentos de óxido, encoraja a sua flutuação e cria uma película protetora que retarda a oxidação. O resultado: maior recuperação de metal, menos defeitos e maior estabilidade do processo.

2. Como se forma o óxido no alumínio fundido

Quando o alumínio derrete, o oxigénio na atmosfera do forno e na sucata que entra reage para formar óxido de alumínio. A película de óxido forma-se instantaneamente e é anfotérica, altamente estável e aderente. Outras fontes de óxidos incluem incrustações arrastadas da sucata, resíduos de fluxo de ciclos anteriores e oxidações de elementos de liga (por exemplo, magnésio). O hidrogénio dissolve-se no alumínio líquido e forma porosidade durante a solidificação; os óxidos podem reter o hidrogénio e outras impurezas, agravando os defeitos internos da fundição. As abordagens técnicas que reduzem o hidrogénio dissolvido e removem os fragmentos de óxido conduzem a uma integridade superior da peça fundida.

3. O que faz e como funciona o fluxo de remoção de óxidos

O fluxo executa uma ou mais das seguintes tarefas físico-químicas:

• Forma uma barreira na superfície do banho para evitar uma nova oxidação (ação de cobertura).

• Reage quimicamente com as películas de óxido e converte-as em compostos de baixo ponto de fusão ou fusíveis que podem ser desnatados (amolecimento químico).

• Reúne química ou fisicamente partículas de óxido e inclusões suspensas em aglomerados que flutuam à superfície (aglomeração de escórias).

• Penetra a acumulação de óxido nas paredes do forno e amolece-a, permitindo a remoção mecânica (limpeza de paredes).

A maioria dos fluxos comerciais utiliza sais de halogeneto e compostos de flúor para proporcionar humidade e reatividade química em relação ao Al₂O₃. O funcionamento do fluxo complementa frequentemente os tratamentos de desgaseificação (desgaseificadores rotativos, impulsores rotativos e lavagem de gás) porque o fluxo trata os óxidos enquanto a desgaseificação visa a remoção do hidrogénio.

4. Categorias de fluxo e funções operacionais

Os tipos de fluxo são optimizados para necessidades específicas. O pequeno quadro abaixo apresenta uma taxonomia operacional.

Tabela 1. Categorias de fluxo e funções primárias

As fontes que categorizam a função de fluxo correspondem à prática dos fornecedores industriais e das análises técnicas independentes.

5. Formulações químicas típicas e desempenho

Os fundentes comerciais variam, mas os grupos de ingredientes recorrentes aparecem na literatura técnica e nas patentes: cloretos (NaCl, KCl), fluoretos (NaF, AlF₃, Na₃AlF₆, criolita), sais de magnésio ou cálcio e aditivos como oxidantes ou agentes molhantes. O teor de flúor geralmente ajuda a dissolver ou amolecer o Al₂O₃; os cloretos contribuem para o fluxo de fluxo e aglomeração de escória. Algumas misturas de limpeza de paredes incluem oxidantes para gerar calor localizado e promover a penetração de flúor. Receitas patenteadas demonstram amplas faixas de composição adaptadas à série de ligas e ao tipo de forno.

Tabela 2. Gamas representativas de ingredientes em tipos de fluxos comuns

Nota: as fórmulas específicas são exclusivas. Os operadores devem consultar a FDS do produto para obter a composição exacta.

6. Métodos de aplicação, dosagem e intervalos de temperatura

Técnicas de aplicação comuns

1. Radiodifusão - polvilhar os grânulos sobre a superfície do banho e passá-los a pente fino; capital reduzido mas penetração variável.

2. Injeção - injeção pneumática ou mecânica sob a superfície para uma limpeza profunda e uma captura eficaz de óxidos; maior capital, maior desempenho.

3. Adição de uma linha de distribuição - Dosear o fluxo nos pontos de transferência ou de vazamento para proteger o metal durante o movimento.

4. Pulverização de pistola/parede - sistemas especializados que aplicam fluxo de limpeza de paredes em superfícies refractárias.

Doses e temperaturas típicas

• Orientações gerais para a limpeza ou cobertura de fluxos: 1-4 kg por tonelada de fusão para manutenção de rotina; mais elevado para controlo de impurezas pesadas.

• As taxas de limpeza de paredes são maiores e aplicadas durante os ciclos de manutenção do forno; siga as instruções do fornecedor.

• Muitos fluxos são eficazes entre 750°C e 950°C, A utilização de fluxos a temperaturas demasiado baixas reduz a reatividade. A utilização do fluxo a uma temperatura demasiado baixa reduz a reatividade; uma temperatura demasiado elevada pode produzir fumos de decomposição perigosos.

Tabela 3. Referência rápida de aplicações

Seguir sempre as orientações do fornecedor e os regulamentos locais para a dosagem.

7. Critérios de seleção para ambientes de produção

Selecionar o fluxo fazendo corresponder estas variáveis:

• Família de ligas: Alguns fluxos são formulados para ligas de alto teor de magnésio ou aplicações de brasagem; a composição é importante.

• Tipo de forno: Os fornos reverberatórios, de cadinho, de inclinação e de indução comportam-se de forma diferente com pós ou grânulos.

• Integração de processos: Se a desgaseificação e o fluxo forem efectuados em simultâneo, selecionar um fluxo com comportamento compatível em termos de resíduos e de escumação.

• Preparação para a automatização: Os sistemas de injeção requerem grânulos de fluxo livre com tamanho de partícula controlado.

• Condicionalismos ambientais: O teor de halogéneos, os fluoretos e os requisitos de emissões podem restringir as escolhas ao abrigo da regulamentação local.
  Os dados documentados do fornecedor, a revisão da FDS e os ensaios em pequena escala são essenciais antes da adoção em toda a fábrica.

8. Preocupações com a saúde, a segurança e o ambiente

A química do fluxo envolve halogenetos e fluoretos. Algumas vias de decomposição produzem gases corrosivos e tóxicos, como o fluoreto de hidrogénio e o cloreto de hidrogénio, quando o fluxo é exposto à humidade ou a temperaturas elevadas. Os principais pontos de segurança:

• Utilizar ventilação por exaustão local quando se adiciona fluxo ou durante operações de fluxo intenso.

• EPI: luvas resistentes a produtos químicos, proteção facial, óculos de segurança e proteção respiratória adequada para partículas e fumos em suspensão no ar.

• Consultar a FDS do produto para obter informações sobre primeiros socorros, resposta a derrames e medidas de combate a incêndios.

• Evitar o contacto do fluxo com água ou produtos químicos incompatíveis que possam libertar gases perigosos.

• Os resíduos de fluxo e as escórias podem conter sais de fluoreto reactivos; tratar da eliminação de acordo com as regras relativas a resíduos perigosos.

Tabela 4. Referência rápida sobre segurança

9. Controlo de qualidade, testes e medição da eficácia

Estabelecer métricas:

• Massa de escória por fusão: registar os quilogramas de impurezas produzidos por tonelada antes e depois da mudança de fluxo.

• Nível de hidrogéniomedir o hidrogénio dissolvido com extração a quente de gás portador ou técnicas semelhantes; note-se que o fluxo por si só não remove o hidrogénio.

• Contagens de inclusãoUtilizar amostras metalográficas para quantificar as inclusões de óxidos.

• Ensaio químico do resíduo de fluxoVerificar se a transferência de fluoreto ou cloreto para o metal respeita os limites aceitáveis.

• Registos de processostemperatura, tempo de adição e intervalos de escumação.

Os fabricantes fornecem muitas vezes apoio laboratorial ou ensaios de campo para ajudar a definir métricas de base. Pesquisas independentes demonstram que misturas de fluxo contendo sais de flúor melhoram a dissolução de óxidos e a remoção de inclusões quando combinadas com uma escumação mecânica adequada.

10. Boas práticas de armazenamento, manuseamento e inventário

• Manter o fluxo em recipientes selados e secos para evitar a absorção de humidade e a formação de bolhas.

• Proceda à rotação do inventário com uma abordagem FIFO; o fluxo exposto à humidade pode reagir violentamente ou perder desempenho.

• Armazenar longe de ácidos, áreas húmidas e produtos químicos incompatíveis.

• Manter cópias da FDS acessíveis na zona de fusão e formar o pessoal sobre as medidas de emergência.

• Utilizar sistemas de transferência seguros para minimizar a produção de poeiras durante o manuseamento dos sacos.

11. Notas de mercado e fornecedores de renome

Os fornecedores globais de fundição e tratamento de metais oferecem marcas de fluxos industriais para diversas necessidades. Os líderes técnicos e as linhas de produtos frequentemente citados pelos engenheiros de fundição incluem a série Foseco COVERAL e as linhas de fluxo Pyrotek. Muitos fornecedores publicam SDS e notas de aplicação técnica; consulte-as antes de experimentar o uso. A seleção do produto depende frequentemente do apoio local, da conformidade regulamentar e dos ensaios nas refinarias.

12. Problemas comuns e soluções

Problema: Fumo de fluxo ou fumos fortes durante a adição.
Remédio: Reduzir a taxa de adição, melhorar a ventilação, verificar a secura do fluxo. Consultar a FDS para o comportamento de decomposição.

Problema: Excesso de arrastamento de metais nas escumas (over-skirting).
Remédio: Reduzir a dose, alterar o momento da adição, ajustar a técnica de escumação.

Problema: Inclusões persistentes apesar da fluxagem.
Remédio: Combinar a fluxagem com a desgaseificação rotativa ou melhorar a profundidade de injeção e a agitação mecânica.

13. Exemplo de caso prático (números operacionais)

Uma fundição de média dimensão funde 2 toneladas por lote num programa diário. A escória de base é de 80 kg por tonelada, utilizando misturas de difusão apenas de sal. Uma mudança para um fluxo de limpeza comercial com 10% Na₃AlF₆ e base KCl/NaCl, aplicado a 3 kg/tonelada mais adição assistida por injetor, reduziu a escória para 55 kg por tonelada e diminuiu a taxa de retrabalho em 18% num ensaio de 4 semanas. Os níveis de hidrogénio exigiram uma desgaseificação complementar para atingir o objetivo de controlo da porosidade. Os resultados dependem da mistura de sucata, da liga e da disciplina do operador; os dados dos ensaios devem ser recolhidos e analisados antes da adoção total.

14. Resumo e lista de controlo recomendada

Lista de verificação operacional antes da adoção do fluxo

• Rever a compatibilidade da liga e a ficha técnica do fornecedor.

• Obter e estudar a FDS, os procedimentos de emergência e as necessidades de ventilação.

• Fluxo de ensaio em condições controladas, registo de impurezas, inclusões e hidrogénio.

• Escolha o método de aplicação: difusão para baixo capital, injeção para resultados repetíveis.

• Formar os operadores, documentar a dosagem e programar os ciclos de limpeza das paredes.

• Monitorizar as emissões e eliminar os resíduos de acordo com os regulamentos.

15. Perguntas mais frequentes

1. Qual é a principal família de ingredientes do fluxo de remoção de óxido para alumínio?
A maioria dos fundentes industriais são misturas de halogenetos alcalinos e sais de fluoreto, normalmente cloreto de sódio, cloreto de potássio, fluoreto de sódio e aluminofluoreto de sódio (criolite). Os fluoretos melhoram o amolecimento do óxido, enquanto os cloretos melhoram o fluxo.

2. A fluxagem removerá o hidrogénio dissolvido?
Não. A fluxagem junta óxidos e inclusões. A remoção de hidrogénio requer uma etapa de desgaseificação, como a desgaseificação rotativa com gás inerte. O fluxo e a desgaseificação em conjunto produzem os melhores resultados.

3. Posso utilizar o mesmo fluxo para todas as ligas de alumínio?
Nem sempre. As ligas com elevado teor de magnésio, as operações de brasagem e as ligas especiais requerem frequentemente fórmulas de fluxo adaptadas. Verifique sempre as recomendações do fornecedor.

4. Qual a quantidade de fundente que devo adicionar por fusão?
As doses de rotina são normalmente de 1-4 kg por tonelada para limpeza ou cobertura de fluxos. Os episódios de escórias pesadas necessitam de doses mais elevadas e de ajustamentos processuais.

5. Que proteção respiratória é necessária?
Utilizar máscaras respiratórias para partículas e gases ácidos se for expetável a formação de fumos. A ventilação local e a extração de fumos são obrigatórias para operações seguras.

6. Os fluxos que contêm fluoreto são perigosos para o equipamento?
Se os resíduos não forem removidos, os sais que contêm flúor podem ser corrosivos para determinados metais e podem danificar o equipamento. Cumprir os horários de limpeza e utilizar procedimentos de escumação compatíveis.

7. A injeção é melhor do que a difusão?
A injeção permite uma penetração mais profunda, uma captura mais rápida do óxido e menores perdas de metal utilizável, quando efectuada corretamente. A aplicação por difusão continua a ser útil para pequenas oficinas ou para uma proteção rápida da superfície.

8. Como devem ser eliminados os resíduos de fluxagem e as escumas?
Tratar as escumas e os resíduos como resíduos industriais. Estes contêm frequentemente sais de halogenetos reactivos e devem ser tratados de acordo com os regulamentos relativos a resíduos perigosos; consultar as autoridades locais e as orientações de eliminação do fornecedor.

9. O fluxo pode reduzir o desgaste dos refractários?
Os fluxos de limpeza de paredes removem as incrustações aderentes dos revestimentos, prolongando frequentemente a vida útil dos refractários ao evitarem a acumulação de espessura que danifica o revestimento. O procedimento correto é importante para evitar a abrasão excessiva.

10. Existem tendências para fluxos com menos emissões?
Sim. Os fornecedores e investigadores procuram formulações com baixo teor de halogenetos, baixo teor de COV e halogéneos para cumprir as normas ambientais e reduzir as emissões perigosas, mantendo o desempenho. Está em curso uma investigação recente sobre misturas adaptadas e produtos químicos alternativos.