7 de octubre El filtro de lecho profundo utilizado para la fundición de la aleación de aluminio 3104

Filtro de lecho profundo utilizado para la fundición de la aleación de aluminio 3104

1. Experimento con un filtro de lecho profundo aplicado a la fundición de la aleación 3104

En este ensayo se utiliza un medidor de escoria «Prefil-footprint» para tomar muestras en la salida del filtro de lecho profundo aplicado a la línea de producción de fundición y colada de la aleación de aluminio 3104 de una planta de transformación de aluminio. Las condiciones de muestreo se muestran en la Tabla 1. Se llevaron a cabo análisis metalográficos y análisis cuantitativos de las inclusiones en las muestras de escoria, y se determinaron los tipos y cantidades de inclusiones presentes en la masa fundida de aleación de aluminio en diferentes periodos de uso del filtro de lecho profundo.

Análisis espectral para determinar el tipo de inclusiones filtradas por el filtro de lecho profundo. Durante el proceso de fundición, el filtro de lecho profundo tiene una larga vida útil, y todo el proceso de uso puede dividirse en fases inicial, intermedia y final, pudiendo realizarse múltiples fundiciones en cada fase. En la prueba, el periodo de uso A representa la primera etapa de fundición del filtro de lecho profundo, y B, C y D representan las fases inicial, intermedia y final de toda la vida útil del DBF, entre las cuales c1 y c2 corresponden al uso a medio plazo del DBF. La fase de puesta en marcha y la fase final de la misma colada.

2. Análisis de los resultados

2.1 Análisis de los tipos de inclusión

A la salida del DBF, la masa fundida presenta una buena calidad tras una serie de tratamientos en línea, como la desgasificación y la filtración, y la muestra de escoria está relativamente limpia, con una pequeña cantidad de inclusiones en la interfaz entre la torta de filtración y la masa fundida. A juzgar por la morfología de las inclusiones, los tipos de estas son: película fina de óxido, MgO, inclusiones cuboides, espinela y residuos del refinador (TiB), tal y como se muestra en la figura 1. La fina película de óxido, las inclusiones cuboides y la espinela son todos óxidos compuestos por los elementos Al, Mg y O. La fina película de óxido tiene forma de líneas delgadas con ramificaciones, a menudo con inclusiones negras en forma de placa o granulares; el MgO son inclusiones granulares finas, redondas, de color marrón o negro; la espinela (MgAl₂O₄.) son inclusiones negras de forma granular o irregular, debidas principalmente a la reacción entre el MgO y el Al₂O₃; las inclusiones cuboides son cuadrados negros duros, óxidos de Al, Mg y O. Este tipo de inclusiones tienen una composición similar y suelen aparecer juntas.

Otro componente que suele estar presente en la masa fundida de la aleación de aluminio 3104 a la salida del DBF es el residuo del refinador TiB₂. Debido a la presencia del elemento B, el TiB₂ Se observó al microscopio como de color amarillo o amarillo parduzco, y a menudo se agrupaba en racimos de formas irregulares, tal y como se muestra en la figura 1d. Debido a la presencia de inclusiones, una pequeña cantidad de partículas de TiB se adhiere al borde de la película de óxido y al filtro de espuma cerámica.

2.2 Análisis cuantitativo de las inclusiones

Se llevó a cabo la observación metalográfica de la muestra Prefil y se calculó el contenido de cada inclusión en la muestra de escoria mediante el método del área; el resultado fue el área de las inclusiones por kilogramo de aluminio fundido (mm²/kg). La figura 2 muestra los resultados del análisis cuantitativo de las inclusiones en el fundido a la salida del DBF cuando el caudal de fundido es diferente.

En la primera fase de colada del DBF, la capacidad de retención de inclusiones es escasa; posteriormente, a medida que aumenta el tonelaje de filtración, el número de inclusiones en la masa fundida disminuye gradualmente y la eficiencia de filtración aumenta. Este fenómeno está relacionado con la humectabilidad entre la masa fundida de aluminio y el medio filtrante de alúmina. La humectabilidad del aluminio fundido sobre la alúmina está estrechamente relacionada con el proceso de purificación de la masa fundida. Por debajo de los 800 ℃, el tipo de enlace entre el aluminio y el óxido de aluminio es un enlace molecular; el valor del ángulo de humectación se sitúa entre 150 ℃ y 160 ℃. Sarina Bao et al. demostraron que el ángulo de humectación θ entre el aluminio fundido y el Al₂O₃ sólido guarda una relación exponencial con el sistema de tiempo, tal y como se muestra en la fórmula (1).

θ = A × exp(-t/t₁) + θ₀

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