La desgasificación en la fundición de aluminio es importante debido a la particularidad del hidrógeno en el aluminio fundido, ya que es un gas con una solubilidad evidente. Cuando la temperatura del metal fundido desciende hasta la temperatura de solidificación, la solubilidad del hidrógeno disminuye significativamente. Una vez finalizada la solidificación, aproximadamente el 5% del flúor presente en el aluminio fundido permanece en él. El 95% restante se concentra en la turbina. Tras alcanzar la capacidad de formar burbujas, estas se liberan en el líquido.
Sin embargo, el aluminio es muy reactivo y tiende a reducir o descomponer el agua con la que entra en contacto.
Para obtener lingotes de alta calidad, es necesario eliminar el polvo micrométrico hasta un nivel adecuado antes de la solidificación. La alternativa industrial para eliminar o reducir el contenido de carbohidratos consiste en hacer pasar gas inerte o semiinerte directamente a través del aluminio fundido con el fin de purificarlo antes de la colada y la solidificación.
Por lo tanto, lo más recomendable es purificar el aire con gas inerte o tratarlo al vacío.
Desgasificación en la fundición de aluminio
La tasa de eliminación, es decir, el valor residual final de hidrógeno, depende de varios parámetros, tales como la temperatura del metal, la solubilidad termodinámica, el caudal del gas de purificación, el caudal del metal en condiciones de desgasificación continua, el tamaño del horno en condiciones de desgasificación estática, así como la relación de eliminación de gas y el tamaño de las burbujas o el área superficial. Si se conoce el caudal del gas de purga, la tasa de eliminación de hidrógeno viene determinada por el tamaño de las burbujas. Cuanto más pequeñas sean las burbujas, mayor será la velocidad de difusión y, por lo tanto, mayor la tasa de eliminación. Una simple pistola pulverizadora o un tubo pueden generar burbujas muy grandes, lo que da lugar a una tasa de eliminación relativamente baja. La tasa de eliminación puede mejorarse introduciendo el gas en burbujas pequeñas mediante un tapón poroso o un motor giratorio que cizalla el flujo de gas. Cuanto más pequeñas son las burbujas, mayor es la superficie de contacto a medida que aumenta la tasa de transferencia. Cuanto menor es el diámetro de Stoke de la burbuja, más lenta es su velocidad de ascenso.
El uso de burbujas inertes para eliminar el hidrógeno del aluminio fundido presenta algunas limitaciones. Para que la eliminación sea eficaz, se necesitan burbujas de aire relativamente pequeñas que permitan maximizar la superficie de contacto. Las burbujas más pequeñas se obtienen, por lo general, mediante un dispositivo de desgasificación con impulsor giratorio. Este dispositivo puede generar burbujas muy pequeñas, capaces de permanecer en suspensión durante mucho tiempo. El dispositivo de desgasificación con impulsor giratorio suele instalarse a mayor distancia de la máquina de fundición, de modo que las burbujas tengan tiempo suficiente para flotar y separarse.
Cuando la humedad contiene materiales de contacto refractarios, esta distancia también permite que el hidrógeno tenga tiempo suficiente para reabsorberse en el aluminio fundido a partir de la humedad circundante. Teniendo en cuenta el equilibrio entre la solubilidad del hidrógeno y la temperatura, el contenido mínimo de hidrógeno que se puede alcanzar depende de la temperatura. Cuanto más baja sea la temperatura durante el proceso de eliminación de hidrógeno, menor será el contenido final de hidrógeno tras la solidificación. Lo ideal sería que la eliminación de hidrógeno se realizara justo antes de que comience la solidificación, pero esto es incompatible con el proceso de purificación de gases.
Cuando el dispositivo de desgasificación giratorio Si se producen suficientes burbujas pequeñas, surgen también otros problemas. Es bien sabido que, además del tratamiento de desgasificación, también es necesario un tratamiento de filtración, para lo cual se utilizan filtros de lecho profundo o filtros de espuma cerámica.