La boquilla de colada es la “parte de la garganta” de la línea de colada continua y laminación a la que se envía el aluminio fundido, y su función es muy importante. Cuando se producen problemas de obstrucción en la boquilla de colada de aluminio, la máquina de colada y laminación solo puede detenerse para sustituirla, lo que provoca una interrupción de la producción, un desperdicio de mano de obra y recursos materiales, y una reducción de la eficiencia productiva.
Con el desarrollo y el avance de la ciencia y la tecnología, se han logrado avances notables en el tratamiento del aluminio fundido. En el proceso de producción, se llevan a cabo una serie de tratamientos de purificación y filtración del aluminio electrolítico líquido para eliminar las inclusiones presentes en él, lo que permite obtener un aluminio líquido más limpio. En cierta medida, esto garantiza que el metal fundido pase sin problemas por la boquilla. Sin embargo, la obstrucción de la boquilla de colada sigue siendo el principal problema al que se enfrenta el proceso de producción de aleaciones de aluminio.
Mediante la combinación de la práctica de producción in situ y el análisis teórico, se estudian la causa y el mecanismo de formación de la obstrucción de la boquilla de colada en el proceso de producción de aleaciones de aluminio, lo que sirve de orientación para la optimización del proceso y la producción de estas aleaciones.
En el cavidad de la boquilla, no solo el fenómeno de las escorias de reacción, sino también la deposición de inclusiones finas en la masa fundida. Cuando la velocidad de colada alcanza los 7 m/min, el campo de flujo en el interior de la cavidad de la boquilla se vuelve más complejo a medida que aumenta dicha velocidad, y las partículas de inclusión presentes en la masa fundida se ven obligadas a realizar movimientos físicos y a chocar entre sí. El interior del material de la boquilla está compuesto por fibras entrelazadas con numerosos poros. La reacción da lugar a una superficie irregular de la boquilla de colada y a la presencia de sus propios poros, de modo que la superficie de la boquilla de colada presenta una mayor superficie específica y una mayor energía de adsorción, y tiene una gran capacidad para interceptar las inclusiones sólidas no metálicas presentes en el metal fundido. Al mismo tiempo, las minúsculas partículas de TiB presentes en el agente de refinado añadido durante el proceso de fundición serán interceptadas por las inclusiones de la boquilla de fundición. Esto no solo afectará al refinamiento del grano de la placa de aluminio fundida final, sino que también agravará la obstrucción de la boquilla de fundición.
El aumento de la rugosidad y de la superficie específica de la cavidad, provocado por la reacción que tiene lugar en el interior de la misma y por la formación de escoria, favorece la solidificación de la aleación de aluminio líquida en la superficie interior de la cavidad de la boquilla, lo que a su vez provoca que dicha cavidad se estreche aún más. Al mismo tiempo, debido al fenómeno de solidificación de la aleación de aluminio, aumenta la resistencia de unión entre las inclusiones, así como entre estas y el material de la boquilla. El flujo a alta velocidad del fluido de aleación de aluminio dificulta que este actúe eficazmente sobre la formación de escoria en el desgaste de la cavidad de la boquilla de fundición, lo que hace que la boquilla de fundición sea propensa a obstruirse durante el proceso de fundición y laminación.