Guia de aditivos para fusão de alumínio: pastilhas, ligas principais e fundentes para melhor recuperação

Um fundido de alumínio de 12 toneladas fica a 735 °C, 200 kg de comprimidos de manganês entram, o forno permanece em espera por dez minutos e o espectrômetro ainda retorna 0,12% com nível baixo de manganês. Encomendar mais tablets raramente resolve isso. As questões úteis são mais restritas: qual era a temperatura de fusão no momento da adição, onde os comprimidos foram descartados e quanto tempo o banho realmente durou antes da amostragem? Na maioria das fábricas, essas três variáveis ​​decidem a recuperação muito antes do grau do aditivo.

A regra de trabalho para aditivos de fusão de alumínio é simples. Combine a forma com o elemento, combine o ponto de adição com a temperatura do fundido e limpe o fundido antes de tentar ligá-lo. Os comprimidos fornecem dosagem precisa e com baixo teor de fumaça de um único elemento, como Mn, Fe, Cu, Ti, Cr ou Zr. As ligas principais fornecem elementos que resistem à dissolução por si próprios. Os fluxos removem os óxidos, o hidrogênio e os elementos residuais que silenciosamente roubam a recuperação de ambos.

Tudo abaixo segue essa regra, com janelas de temperatura, faixas de recuperação e verificações de compra que decidem se uma adição vai para a especificação ou para a escória.

As três famílias de aditivos para fusão de alumínio

Quase todos os aditivos usados em uma fundição de alumínio se enquadram em um dos três grupos. Eles não são intercambiáveis ​​e não têm o mesmo preço. Uma liga mestre custa mais por quilograma de elemento contido do que um comprimido, mas recupera mais desse elemento. Um fluxo não contém nenhum elemento de liga, mas protege a recuperação de tudo que foi adicionado depois dele.

A recuperação é o número que rege o custo por tonelada de metal acabado. O gráfico abaixo mostra faixas indicativas observadas na prática rotineira de fundição; a propagação dentro de cada família vem principalmente do controle de temperatura e do método de dosagem, e não do fornecedor.

Master Alloys: alta recuperação para elementos que resistem à dissolução

Titânio, boro, zircônio, cromo e vanádio derretem muito acima do alumínio. Coloque o metal puro em um banho a 730 °C e uma grande parte dele afunda, oxida ou simplesmente permanece no lodo do fundo até que o forno seja limpo. A pré-liga do elemento com alumínio, geralmente de 3 a 10% do elemento duro em uma matriz de alumínio, reduz a faixa de fusão efetiva e bloqueia o elemento em uma fase intermetálica, como TiAl3 ou TiB2, que se dissolve previsivelmente no banho.

O alumínio-titânio-boro é o carro-chefe do refinamento de grãos, normalmente adicionado de 1 a 3 kg por tonelada de fundido, dependendo do método de fundição e da espessura da seção. O alumínio-estrôncio faz um trabalho diferente: modifica o silício eutético nas ligas fundidas de Al-Si para que a estrutura se torne mais fina e dúctil. O alumínio-boro atua na direção oposta, eliminando Ti, V e Cr dos tipos de condutores elétricos para restaurar a condutividade, enquanto o alumínio-zircônio aumenta a resistência ao calor em condutores e aplicações de temperatura elevada.

A vantagem da recuperação é real, mas depende do superaquecimento. Os refinadores de grãos adicionados acima de aproximadamente 750 °C tendem a se aglomerar e o refinamento desaparece poucos minutos após a retenção. Adicione-os tardiamente, na concha de transferência ou lave onde a prática permitir.

Refinador de grãos de liga mestre de alumínio titânio boro Refinador de grãos com classes Ti5B1, Ti5B0.2 e Ti3B1, fornecido como bastões, bobinas, lingotes waffle ou barras de corte fundido para ligas de alumínio. Ver Produto →

Comprimidos de liga: dosagem precisa sem trabalho pesado

Um comprimido de liga é um disco prensado, geralmente de 30 ga 200 g, feito do pó do elemento mais um transportador que ajusta a densidade e ajuda o disco a quebrar abaixo da superfície fundida. Como cada comprimido carrega um peso conhecido do elemento, o operador conta os comprimidos em vez de tentar pesar o pó em uma concha ao lado de um forno a 740 °C. Um comprimido de 100 g com 75% de teor de manganês fornece 75 g de manganês, sendo que vinte deles fornecem 1,5 kg. De mudança em mudança, essa consistência vale mais do que um preço marginalmente mais baixo por quilograma.

A questão correspondente é qual transportador e qual densidade de elemento se adequam à sua liga. Comprimidos de manganês vão para latas 3003 e 3104, comprimidos de ferro para Al-Fe e ligas de fundição sob pressão, comprimidos de cobre para graus de fundição 2xxx e Al-Si-Cu, com comprimidos de titânio, cromo e zircônio cobrindo refinamento de grãos e adições de elementos de transição. Se você não tiver certeza de qual classe se adapta a um fundido específico, esta divisão de comprimidos de liga de alumínio por sistema de liga é um ponto de partida prático.

Comprimidos de manganês para liga de alumínio e controle de composição Aditivos de manganês compactados para controle preciso de Mn em 3003/3104 e outros fundidos de alumínio, com comprimidos de 500 g e alta recuperação. Ver Produto →

Vale a pena repetir duas restrições. Primeiro, os comprimidos captam umidade, e umidade significa porosidade de hidrogênio na peça fundida. Mantenha os tambores selados, afastados do chão e longe da boca do forno. Em segundo lugar, o transportador não é gratuito: ele produz um pequeno volume de escória extra por adição, o que é importante quando você está jogando vários quilogramas em um pequeno forno de cadinho, em vez de um reverb de 20 toneladas.

Fluxos: Limpe o fundido antes de ligá-lo

A maioria das perdas de recuperação atribuídas aos aditivos, na verdade, começa antes da entrada do aditivo. Uma película de óxido, inclusões suspensas e hidrogênio dissolvido interferem na dissolução e na precisão da amostra coletada posteriormente. É por isso que a sequência em uma aciaria bem administrada é o fluxo primeiro, o refinador de grãos em segundo, pastilhas de liga ou endurecedor em terceiro, e uma curta passagem de refino final somente se a liga tolerar isso.

Um fluxo de refino de grânulos é injetado ou mergulhado para remover o hidrogênio e fazer flutuar inclusões não metálicas. O fluxo de escória separa o alumínio aprisionado da escória, de modo que menos metal sai do forno no balde de escumação. O fluxo removedor de cálcio é importante quando a sucata empurra o cálcio acima do limite em ligas de fundição, o fluxo de depleção de magnésio traz os derretimentos 5xxx e com alto teor de magnésio de volta à faixa, e o fluxo de refino sem sódio é usado onde o sódio é restrito devido ao seu efeito na ductilidade a quente e rachaduras nas bordas.

Fluxo de refino de grânulos para fundição de liga de alumínio Fluxo de refino granulado para alumínio fundido, adicionado de 0,08%-0,15% para remoção de inclusões de óxidos e escórias, com desempenho sem fumaça e embalagem de 5 kg. Ver Produto →

A disciplina da dosagem é tão importante quanto a seleção. A subdosagem deixa gás no fundido; a sobredosagem ataca o revestimento refratário, gera fumaça extra e pode deixar um resíduo que aparece posteriormente como defeitos de inclusão. Siga a gama do fornecedor e ajuste-a de acordo com os resultados dos seus próprios testes de gás, e não com o hábito de um colega.

Aditivos correspondentes à temperatura de fusão e liga

A maior causa controlável de baixa recuperação é a temperatura de adição. Cada elemento tem uma janela: abaixo dele as partículas nunca se dissolvem completamente, acima dele a oxidação e as perdas por sedimentação aumentam mais rapidamente do que a recuperação. A tabela abaixo cobre as janelas utilizadas na maioria das fundições de alumínio.

A curva abaixo mostra a forma do problema para comprimidos de manganês. A recuperação aumenta acentuadamente à medida que o banho se aproxima de 730 °C, achata-se e depois cai novamente quando a oxidação e as perdas de sedimentação superam o ganho da dissolução mais rápida.

O custo segue a mesma lógica. Os elementos de liga ocupam a maior parte do orçamento de aditivos, o refinamento fica com a menor, mas é o refinamento que protege o gasto de liga, mantendo o fundido limpo o suficiente para uma dissolução confiável.

Desdobramento indicativo de gastos com aditivos em fundição secundária de alumínio; o mix muda de acordo com o portfólio de ligas e a qualidade da sucata.

Uma lista de verificação de compra antes de se comprometer

As especificações dos aditivos são semelhantes no papel entre os fornecedores, portanto a diferença geralmente aparece na consistência do lote e na rapidez com que o fornecedor responde a uma pergunta técnica. Vale a pena executar seis verificações antes de um primeiro pedido.

1. Química por lote, não por ano. Solicite um certificado de análise vinculado à entrega e verifique se a faixa de elementos corresponde à nota que você especificou.
2. Peso do comprimido e consistência de tamanho. Pese uma amostra aleatória de vinte discos; uma ampla difusão significa que a precisão da dosagem desaparece no chão de fábrica.
3. Umidade e embalagem. Embalagem selada e com barreira à umidade com dessecante é normal para comprimidos e fluxos; forros rasgados são um motivo de rejeição.
4. Um teste de dissolução em seu próprio derretimento. Uma tonelada de metal produzido diz mais sobre recuperação do que qualquer relatório de laboratório.
5. Rastreabilidade. Os números de lote vinculados aos registros de produção tornam possível isolar um problema em vez de descartar uma entrega inteira.
6. Sistema de qualidade. Certificações como ISO 9001 ou GJB9001C indicam um processo auditado, que é mais importante em pedidos repetidos, onde a consistência é o ponto principal.

O histórico de fabricação por trás dessas verificações, incluindo a capacidade de produção e as certificações de qualidade que a fábrica possui, está resumido em nosso perfil de produção e qualidade página.

Perguntas frequentes

Ainda preciso de uma liga mestre se já uso tablets?

Geralmente sim, mas não para os mesmos elementos. Os comprimidos lidam com adições de Mn, Fe, Cu, Cr e Ti de forma eficiente. O refinamento de grãos com titânio e boro, ou a modificação com estrôncio, ainda é melhor fornecido como uma liga mestre porque as partículas ativas precisam da forma pré-ligada para sobreviver no fundido.

Por que a recuperação cai quando o derretimento fica muito quente?

Acima da janela útil, a energia extra vai para a oxidação na superfície do banho e para a sedimentação mais rápida de partículas densas, e ambas as perdas superam o ganho de uma dissolução mais rápida. O tempo de espera agrava o efeito: uma agitação longa acima de 760 °C pode custar vários por cento do elemento adicionado.

O fluxo e os comprimidos de liga podem entrar ao mesmo tempo?

Não. Refine e desnate primeiro, depois adicione os elementos de liga e depois experimente. Adicionar comprimidos a um fundido sujo permite que o transportador de fluxo compita com óxidos e inclusões, e a recuperação medida posteriormente será enganosa.

Por quanto tempo os aditivos podem ser armazenados?

As ligas master são mantidas por meses em armazenamento interno seco. Pastilhas e fluxos são mais sensíveis e normalmente possuem uma data de validade, porque a captação de umidade degrada a precisão da dosagem e o nível de hidrogênio na peça fundida final.

A seleção de aditivos é uma pequena parte da planilha de custos de uma aciaria e uma parte surpreendentemente grande de sua taxa de sucata. Obtenha a forma correta para o elemento, coloque-o na temperatura certa, limpe o fundido antes de ligá-lo e verifique cada entrega com um teste de dissolução em seu próprio metal. Esses quatro hábitos resolvem a maioria dos problemas de recuperação que atualmente são pagos com quilos extras de comprimidos.