Com a expansão contínua da aplicação de materiais de liga de alumínio em diversos setores da economia nacional, exigências cada vez mais rigorosas são impostas à qualidade interna desses materiais. No processo de produção, a composição química da liga de alumínio e os defeitos, como cavidades de contração, porosidade e inclusões de escória nos lingotes, devem ser rigorosamente controlados. Isso porque a qualidade interna dos produtos processados é afetada pela qualidade dos lingotes, e a qualidade interna dos lingotes depende, em grande parte, da qualidade da massa fundida. Portanto, a pureza da massa fundida de liga de alumínio é de extrema importância. De acordo com os equipamentos e as condições de processo existentes, a tecnologia de purificação da massa fundida de alumínio foi projetada para reduzir o teor de hidrogênio na massa fundida, a fim de obter lingotes de alta qualidade.
Tecnologia de purificação do alumínio
O principal gás presente no alumínio fundido é o hidrogênio (fração volumétrica de aproximadamente 60% – 90%), seguido por nitrogênio, oxigênio, monóxido de carbono, etc. A tecnologia de purificação do alumínio fundido inclui, principalmente, o método de flotação por bolhas, o método de tratamento a vácuo, o método de tratamento ultrassônico e o método de desidrogenação com terras raras. O método de flotação por bolhas é amplamente utilizado devido à sua simplicidade e alta eficiência. Processo de remoção de hidrogênio do alumínio fundido por flotação de bolhas: os átomos de hidrogênio dissolvidos no alumínio fundido migram para a periferia da bolha do agente purificador (argônio ou nitrogênio, etc.), são adsorvidos ao redor da bolha, formam moléculas de hidrogênio que entram na bolha e, finalmente, escapam do alumínio fundido à medida que a bolha flutua para cima. A equação da taxa de desidrogenação reflete a eficiência da desidrogenação do ponto de vista da cinética da desidrogenação.
O objetivo do uso de equipamento de desgaseificação on-line é purificar ainda mais o alumínio fundido fora do forno e remover mais eficazmente os gases e as escórias presentes no alumínio fundido (o princípio consiste na remoção de escórias por flutuação e na desgaseificação por bolhas, aproveitando a diferença de pressão parcial). A eficiência de desgaseificação do dispositivo de desgaseificação em linha está relacionada à capacidade do alumínio líquido, à vazão do gás inerte, à pressão do ar, à temperatura do banho, à velocidade do rotor, à eficácia do impulsor do rotor e à vedação do banho de metal fundido. A melhor eficiência de desgaseificação é obtida por meio da otimização da vazão, da velocidade de rotação e da pressão.
A poluição secundária do alumínio fundido ocorre principalmente no canal de fluxo do alumínio, que vai da abertura do forno até o ponto de fundição. Dispositivos de desgaseificação e filtragem em linha são instalados no canal de fluxo do alumínio, a fim de purificar ainda mais o alumínio fundido. Durante o processo de passagem do metal fundido pelo canal, ele absorve hidrogênio em graus variáveis ao entrar em contato com a umidade do ar. Quando o alumínio fundido entra em contato com a água, ocorre uma reação química: o hidrogênio atômico é absorvido pela superfície do alumínio líquido e, em seguida, difundido na massa fundida. Todo o processo de dissolução consiste em adsorção física, adsorção química e difusão.
Na prática, a poluição secundária do alumínio fundido deve ser bem controlada a partir da saída de unidade de desgaseificação até o ponto de fundição. A maneira eficaz de controlar isso é aumentar a velocidade do fluxo do metal fundido no canal de fluxo e na caixa de filtro CFF, reduzir a área de contato entre o alumínio líquido e o ar e diminuir a umidade do ar. Para o Unidade de filtragem CFF, deve-se utilizar uma caixa de filtragem com vedação eficaz e reduzir o tempo de permanência do alumínio fundido na caixa. Especialmente no caso de baixo teor de hidrogênio na massa fundida, é necessário um efeito de vedação mais elevado; caso contrário, a eficácia do tratamento de desgaseificação em linha será reduzida pela poluição secundária subsequente, e não será possível obter o alumínio fundido ideal.