Con la continua expansión del uso de materiales de aleación de aluminio en diversos ámbitos de la economía nacional, se plantean requisitos cada vez más exigentes en cuanto a la calidad interna de dichos materiales. En el proceso de producción, es imprescindible controlar estrictamente la composición química de la aleación de aluminio y los defectos de los lingotes, tales como cavidades por contracción, porosidad e inclusiones de escoria. Esto se debe a que la calidad interna de los productos transformados se ve afectada por la calidad de los lingotes, y la calidad interna de estos depende en gran medida de la calidad de la masa fundida. Por lo tanto, la pureza de la masa fundida de aleación de aluminio es muy importante. De acuerdo con los equipos y las condiciones de proceso existentes, la tecnología de purificación de la masa fundida de aluminio se ha diseñado para reducir el contenido de hidrógeno en la misma, con el fin de obtener lingotes de alta calidad.
Tecnología de purificación del aluminio
El gas principal presente en el aluminio fundido es el hidrógeno (con una fracción volumétrica de entre 60% y 90%), seguido del nitrógeno, el oxígeno, el monóxido de carbono, etc. Las técnicas de purificación del aluminio fundido incluyen principalmente el método de flotación por burbujas, el método de tratamiento al vacío, el método de tratamiento por ultrasonidos y el método de deshidrogenación con tierras raras. El método de flotación por burbujas se utiliza ampliamente debido a su sencillez y alta eficiencia. Proceso de eliminación de hidrógeno del aluminio fundido mediante flotación con burbujas: los átomos de hidrógeno disueltos en el aluminio fundido migran hacia la periferia de la burbuja del agente purificador (argón o nitrógeno, etc.), se adsorben alrededor de la burbuja, se agrupan en moléculas de hidrógeno para entrar en la burbuja y, finalmente, se escapan del aluminio fundido al flotar la burbuja hacia arriba. La ecuación de la tasa de deshidrogenación refleja la eficiencia de la deshidrogenación desde el punto de vista de la cinética de la deshidrogenación.
El objetivo de utilizar equipos de desgasificación en línea consiste en purificar aún más el aluminio fundido fuera del horno y eliminar mejor los gases y las escorias presentes en el aluminio fundido (el principio se basa en la eliminación de escorias por flotación y la desgasificación mediante burbujas por diferencia de presión parcial). La eficiencia de desgasificación del dispositivo de desgasificación en línea está relacionada con la capacidad de aluminio líquido, el caudal de gas inerte, la presión atmosférica, la temperatura del baño, la velocidad del rotor, la eficacia del impulsor del rotor y el sellado del baño de fundido. La mejor eficiencia de desgasificación se consigue optimizando el caudal, la velocidad de rotación y la presión.
La contaminación secundaria del aluminio fundido se produce principalmente en el canal de flujo de aluminio que va desde la boca del horno hasta el punto de colada. En este canal se instalan dispositivos de desgasificación y filtrado en línea, con el fin de purificar aún más el aluminio fundido. Durante el paso del metal fundido por el canal, este absorbe hidrógeno en mayor o menor medida al entrar en contacto con la humedad del aire. Cuando el aluminio fundido entra en contacto con el agua, se produce una reacción química: el hidrógeno atómico es absorbido por la superficie del aluminio líquido y, a continuación, se difunde en la masa fundida. El proceso completo de disolución consiste en adsorción física, adsorción química y difusión.
En la práctica, la contaminación secundaria del aluminio fundido debe controlarse adecuadamente desde la salida de unidad de desgasificación hasta el punto de colada. La forma más eficaz de controlarlo es aumentar la velocidad de flujo del metal fundido en el canal de colada y en la caja de filtrado CFF, reducir la superficie de contacto entre el aluminio líquido y el aire, y reducir la humedad del aire. Para el Unidad de filtrado CFF, se debe utilizar una caja de filtrado con un sellado hermético y reducir el tiempo de permanencia del aluminio fundido en la caja. Especialmente cuando el contenido de hidrógeno en el fundido es bajo, se requiere un mayor grado de sellado; de lo contrario, la eficacia del tratamiento de desgasificación en línea se verá reducida por la contaminación secundaria posterior y no se podrá obtener el aluminio fundido ideal.