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Fare qualità e diminuire i consumi anche nei forni d’attesa alluminio
di Stefano Ramondetta e Nazario Ghislandi 

 Premessa
I forni d’attesa, molto importanti nella fonderia di alluminio, raccolgono l’alluminio fuso proveniente dai forni fusori, permettendone la corretta preparazione e predisposizione per la successiva colata.
In questo breve articolo daremo, relativamente al forno di mantenimento a bacino, molto diffuso nelle fonderie fondamentalmente in pressocolata e conchiglia, ma anche in terra ed anche nella colata di semilavorati, indicazioni sui fenomeni che possono originare inclusioni gassose e quindi generare non qualità nel getto o nella fusione finale.
Metteremo altresì in evidenza risultati sperimentali condotti dalla CO.RAM costruttore di tutta la gamma di forni, dai fusori ai mantenimento, e le soluzioni che vengono adottare nei propri forni appunto per minimizzare questi negativi effetti. In apertura un brevissimo accenno al tema energetico.
 
Bassi consumi
Normalmente i consumi energetici dei forni di attesa non impensieriscono molto il fonditore, si tratta di gestire un metallo già a temperatura, con un intervento fondamentalmente di controllo termico. Non sempre i forni che si trovano sul mercato sono realizzati seguendo i principi del risparmio energetico sia nella componente bruciatore che del mantenimento del calore prodotto.
 
Qualità metallurgica del bagno
In questi forni l’obiettivo è di ottenere “elevata qualità nel pozzetto di prelievo” e cioè basso contenuto di gas e di inclusioni.
Sappiamo che le leghe di alluminio allo stato fuso sono sensibilissime all’umidità residua ambientale e sappiamo anche che il processo di assorbimento dell’idrogeno è velocissimo.
Basti pensare che bastano 0,2 grammi d’acqua per gasare fortemente 100 Kg di lega di alluminio allo stato liquido. La criticità maggiora se le temperature presenti sono elevate, bastano un’umidità relativa dell’80% con una temperatura ambiente di 25°C che l’acqua contenuta anche in pochi volumi d’aria altera le condizioni del bagno di alluminio.
I fonditori sanno molto bene in quali periodi dell’anno la loro produzione può presentare facilmente elevati scarti dovuti a porosità o punte di spillo. Sono quelli con umidità relativa e temperatura ambientale molto elevate.
Questo fenomeno poi aumenta di criticità quando, oltre alle condizioni atmosferiche, al continuo ricambio di aria ambientale per di più umida che lambisce il bagno, oltre ai microgrammi contenuti in gas industriali di trattamento non perfettamente disidratati, abbiamo anche:
 

cause “non secondarie” di peggioramento, in forno di attesa,
della qualità metallurgica delle leghe di alluminio
reazioni con componenti idrogenati
contatti con ossidi come :
attrezzi di lavoro non perfettamente essiccati
 
residui di olii, grassi o distaccanti sul boccame in carica
eccessive turbolenze del metallo liquido
 
refrattari del forno non perfettamente essiccati
 
 
flussi chimici igroscopici
 
 
lingotti conservati in ambienti umidi
 
 
ossidazione superficiale delle cariche ai forni
 

Sperimentazione effettuata
Per illustrare il fenomeno con qualche dato in nostro possesso riportiamo le misurazioni di contenuto di idrogeno disciolto nel bagno di alluminio e soprattutto la rapidissima dinamica che caratterizza questo processo di assorbimento di gas.
Il diagramma mostra lo sviluppo del contenuto di gas in 100 grammi di alluminio.
Nel caso 1 il bagno era esposto all’aria ambientale, nel caso 2 il bagno era protetto con una semplice lastra di materiale refrattario, nel caso 3 la camera del forno era protetta superiormente con un flusso di Argon e dopo 200 minuti si è deciso di togliere la copertura di gas Argon e si nota la elevata velocità di “gasatura” del bagno che ci riporta nettamente nelle situazioni dei casi 1 e 2 sopra indicati.
Anche l’innalzamento della temperatura del bagno di 20-30°C, come dal 45° al 105° minuto, porta ad aumentare del 25 % la concentrazione dell’idrogeno, nel caso 1 e 2. Mantenere una minore differenza di temperatura tra camera interna e pozzetto di prelievo esterno, è stato un altro dei punti fondamentali della realizzazione di questi nuovi impianti, proprio con il preciso scopo di ridurre i fenomeni di assorbimento dell’idrogeno nelle leghe di alluminio fuse.
 
Realizzazione dei forni
L’insieme di progettazione e sperimentazioni in differenti condizioni ha portato la CO.RAM srl a realizzare forni di attesa, dopo approfondite sperimentazioni e lunghi periodi di esercizio, estremamente interessanti.
All’interno dello schema qui riportato risulta particolarmente significativa la soluzione di trattamento di degasaggio del metallo liquido direttamente nel forno mantenimento grazie ai “setti porosi”che abbattono contenuti di gas, inclusioni ed inquinanti.
 

Per il risparmio energetico
Per la qualità metallurgica
selezione e verifica con metodica interna dei refrattari
bruciatore fiamma piatta a irradiazione indiretta ( minor ossidazione )
speciali pozzetti di prelievo
ridotto differenziale termico pozzetto/camera interna ( minore ossidazione)
sofisticato controllo e regolazione temperatura nel pozzetto, ridottissima tolleranza
setti porosi di degasaggio continuo con gas inerte
rivestimento isolante pluristrato e copertura refrattaria contenente inibitori di corrosione ( riduzione formazione corindone)
facilità di pulizia
coperchio pozzetto automatizzato, collegato con tazzaggio
Inserimento gas inerte in camera interna

 
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