Maximice el rendimiento del metal para minimizar costes

Cómo aprovechar mejor sus materiales para aumentar los ahorros

Pérdida de metal: el enemigo de la rentabilidad

Hay muchas maneras en que las fundiciones de aluminio pueden reducir costes. La reducción del consumo de energía es, sin duda, una gran oportunidad para el ahorro. Este tema se trata en detalle aquí con nuestra guía especial de ahorro de energía.

Otro factor importante en el coste, especialmente si se tiene en cuenta el coste de las materias primas no ferrosas y la logística / manipulación relacionada, es la pérdida de metales. Cuando se consideran durante la vida útil de un horno de fusión, estos dos factores combinados son responsables de hasta el 95 por ciento de los costes generales. En función de la aleación de aluminio, una pérdida de metal de solo el 1 % de una producción anual de fusión de 5.000 toneladas métricas podría equivaler a una pérdida financiera media de 70.000 euros.

Los líderes de la industria están de acuerdo: la pérdida de metales es el enemigo de la rentabilidad y la mejora del rendimiento debería ser un objetivo importante. Esta sigue siendo la mayor oportunidad para que las empresas de fundición reduzcan el desperdicio y maximicen la rentabilidad de la inversión (ROI).

Para ayudar a aprovechar esta oportunidad, estas son algunas de las causas más comunes de pérdida de metales junto con consejos y tecnologías que pueden ayudar a hacerles frente. 

Evitar la oxidación del aluminio: el camino hacia el ahorro real

La pérdida de metal durante la fusión, la transferencia y la dosificación casi siempre está relacionada con la oxidación del aluminio. El aluminio y las aleaciones de aluminio se oxidan relativamente rápido en comparación con otros metales tanto en estado sólido como fundido, aunque la velocidad de oxidación aumenta significativamente con la temperatura, lo que significa que el aluminio fundido es especialmente susceptible.

Los óxidos de aluminio se forman como resultado directo de la exposición al aire y pueden verse afectados por el exceso de calor. Los óxidos también varían en tipo, algunos conducen a mayores niveles de escoria, mientras que otros tienen más probabilidades de afectar negativamente la calidad general del metal, lo que elevará las tasas de desperdicios.

El nivel y el tipo de oxidación causada y, en última instancia, cómo esto afecta la calidad y el rendimiento general, pueden verse influenciados por una serie de procesos vinculados a las operaciones del horno, que incluyen cómo se agrega metal fundido, proporciones de desperdicio/lingotes, adiciones de fundente, desgasificación, colocación de quemadores y fuerza de la llama, etc.

Esto puede parecer un rompecabezas complicado de resolver. Sin embargo, es importante recordar que existen soluciones que están específicamente diseñadas para minimizar la oportunidad de oxidación y también para limitar cualquier alteración posterior de los óxidos para que no se mezclen en la colada y puedan eliminarse más fácilmente, lo cual ayuda a aumentar su rendimiento utilizable. Es por ello que la prevención y el control, comenzando con el diseño del horno, es un punto de partida lógico. 

3 características del horno de fusión para maximizar el rendimiento del metal

1) Diseño de cuba que hace más y pierde menos

El sobrecalentamiento (también conocido como "supercalentamiento") es uno de los principales contribuyentes a la oxidación y la pérdida de colada, por lo que es beneficioso minimizar el tiempo de fusión a altas temperaturas. Esta es una de las razones por las cuales los hornos de fusión combinados de cuba o "pila" o "torre" a menudo son preferibles para las operaciones de fundición a presión de aluminio.

Los hornos fusores de cuba de aluminio combinan precalentamiento, calentamiento y licuefacción en una cuba de fusión: el material en estado frío agregado en la parte superior de la cuba se calienta suavemente por convección a medida que desciende, maximizando la transferencia de calor pero minimizando las temperaturas requeridas. Al llegar a la base de la cuba, el material se calienta rápidamente hasta su punto de fusión. Esto minimiza el tiempo que el material pasa cerca de los quemadores de fusión, lo que ayuda a optimizar la calidad del metal. La licuefacción rápida en la zona más caliente de la cámara de fusión se realiza en menos tiempo, lo que reduce significativamente el riesgo de formación de óxido y, por lo tanto, mejora el rendimiento.

Solución destacada: La altura de la cuba StrikoMelter y la retracción de la misma por encima de la cámara de fusión, hace que el metal se precaliente de tal manera que su tiempo en la cámara de fusión, donde es licuado por los quemadores de fusión fuertes, sea muy corto. Menos tiempo para que se produzca la oxidación = baja pérdida de metal.

2) El doble es mejor para el rendimiento del metal

Se ha demostrado que un diseño de cámara doble que consiste en un puente de fusión y un baño mantenedor separado, con sistemas de quemadores separados y distintos, limita la formación de óxido y escoria al tiempo que minimiza el riesgo de contaminantes insolubles suspendidos, lo que garantiza un alto rendimiento de metal de alta calidad. Por lo tanto, esta es una característica clave del diseño de StrikoMelter. Además, debido a la separación constante de las áreas de fusión y mantenimiento, se puede producir una alta calidad de metal incluso si el material de carga es de baja calidad.

Consejo: Asegúrese de que el material de carga, especialmente el material de retorno, esté lo más limpio y seco posible para garantizar las mejores condiciones de fusión desde el principio. La humedad y la suciedad pueden causar oxidación, lo que a su vez puede conducir a la pérdida de metal.

3) Limpie y cubra para maximizar su metal

La limpieza efectiva y regular del horno para eliminar la escoria es otra forma importante de reducir significativamente la pérdida de metal.

Acceda a todas las áreas: Un buen acceso a las superficies a limpiar es esencial. Debe ser posible separar fácilmente el metal de la escoria en la superficie de fusión.

El calentador está encendido: La "fusión libre" diaria a plena potencia también es necesaria para garantizar la eliminación de la escoria. Cubrir la cuba durante este proceso retiene el calor (también evita el desperdicio de energía) y permite una mejor separación del metal de la escoria.

Sabía que: Las puertas especialmente diseñadas de StrikoMelter y los diferentes ángulos de inclinación ajustados de la mesa de fusión optimizan las condiciones de limpieza. StrikoMelter también cuenta con una cubierta de la cuba resistente al calor, el deflector de gas caliente, que se puede cerrar durante el proceso de fusión libre. Esto mantiene el calor para una separación óptima de la escoria/metal: la aleación de aluminio fluye hacia la cámara de mantenimiento y la escoria seca se puede eliminar de la cámara de fusión.

Hemos desarrollado una gama de vídeos, instrucciones y especificaciones para ayudar a los clientes a limpiar y mantener sus hornos en óptimas condiciones para obtener el máximo rendimiento del metal, mientras que innovaciones como el Control de eficiencia de carga parcial también mantienen bajas las pérdidas de metal y la productividad alta al mejorar la eficiencia de fusión.

¿Es hora de reconsiderar la transferencia de metal?

La transferencia de metal desde el horno fusor a soluciones de mantenimiento/dosificación y máquinas de fundición a presión es un proceso de fundición con tendencia a la pérdida de metal.

Los sistemas de cuchara abierta con hornos de mantenimiento presentan la mayor amenaza para el rendimiento, no solo debido a un mayor riesgo de exposición atmosférica, sino también debido a posibles derrames, un problema de seguridad en sí mismo, y a la turbulencia de fusión.

Por este motivo, son preferibles los sistemas de canaleta o sistemas de transferencia cerrados, a ser posible herméticamente, que minimizan las turbulencias durante la transferencia. También se debe tratar de garantizar que las soluciones elegidas estén adecuadamente aisladas y cuenten con un calentamiento controlable para garantizar que la temperatura de fusión se mantenga a un nivel constante. Esto elimina cualquier necesidad de recalentamiento potencial que, además de desperdiciar energía, también puede provocar una mayor oxidación y reducción del rendimiento utilizable.

Menos procesos, menos pérdidas

Cada proceso individual que tiene lugar entre la fusión y la fundición presenta una posible oportunidad para la pérdida de metal.

Por esta razón, adoptar "tecnologías de combinación" que combinen múltiples funciones puede resultar beneficioso cuando se busca aumentar el rendimiento. Muchos también son altamente adaptables y pueden integrarse con células de fundición de aluminio de diferentes tamaños y diseños.

Fusores polivalentes: los fusores polivalentes son un excelente ejemplo y a menudo se pueden adaptar para integrarse con células de fundición de aluminio de diferentes tamaños y configuraciones. Especialmente adecuados para fundiciones de aluminio con poco espacio, los hornos de fusión 2 en 1 o 3 en 1 presentan una opción atractiva para recortar procesos de etapas separadas que pueden afectar negativamente el rendimiento del metal. Por ejemplo, los hornos verticales de doble cámara de fusión y de mantenimiento están cada vez más disponibles con la funcionalidad integral de tratamiento de metales (desgasificación del impulsor) y compartimentos extraíbles.

Tratamiento y transferencia: Si un fusor polivalente no es una opción o simplemente no se ajusta a su configuración de producción específica, ¿qué opina del tratamiento y transferencia de metales en una unidad? Soluciones de transferencia cerradas y de calentamiento como el sistema Schnorkle de StrikoWestofen también se pueden usar, mientras no está en tránsito, para tratar el metal usando una unidad impulsora. Esto ahorra tiempo, energía y garantiza la entrega de un alto rendimiento de alta calidad al horno dosificador o mantenedor.

Automatización para evitar lo innecesario: Vale la pena recordar que recortar los procesos también puede significar eliminar acciones innecesarias o inoportunas, una tarea para la cual las soluciones digitales son ideales. Un suministro de horno dosificador automatizado es un buen ejemplo. El uso de sensores de nivel de llenado para determinar automáticamente el llenado óptimo de metal garantiza:

  • que la fusión correcta se transfiere solo cuando es necesario, lo que reduce potencialmente el riesgo de oxidación si se emplean sistemas de transferencia abiertos;
  • un mejor uso de recursos limitados: se prioriza el llenado del siguiente horno en función de la demanda de producción actual y los datos de "tiempo hasta vaciarse".
  • además, significa que los hornos dosificadores nunca se llenan en exceso o por debajo de su capacidad, factores que podrían afectar a la calidad del metal y la formación de escoria, provocando un rendimiento reducido.

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Dosificación que no agotará los recursos

Los hornos de dosificación, hornos de mantenimiento cerrados que admiten la entrega directa y oportuna de aluminio fundido a las líneas de fundición, están ampliamente reconocidos por su rendimiento de metal favorable en comparación con los hornos de mantenimiento tradicionales e independientes. De hecho, las cifras de la experiencia práctica muestran que pueden reducir la pérdida de metal hasta en un 80 %.

Incluso con hornos de dosificación, sin embargo, hay características específicas que las empresas de fundición deben tener en cuenta para garantizar que su horno entregue el rendimiento de metal que debería.

Sea preciso: El recalentamiento de la colada es una fuente común de pérdida de metal, lo que significa que la distribución de calor y los controles de temperatura para los hornos de dosificación deben ser uniformes y precisos, respectivamente. Los fundidores deben ser capaces de asegurar que la temperatura de fusión se mantenga dentro de una tolerancia de ± 2 °C. El metal también puede desperdiciarse si la precisión de la dosificación disminuye. Para garantizar la precisión, las empresas de fundición deben buscar soluciones de software que faciliten la supervisión en tiempo real de los datos del sensor de presión y la corrección de los volúmenes de dosificación, por ejemplo, en base a los datos de mazarota de la máquina de fundición.

Debajo del baño: la superficie de cualquier baño de mantenimiento del horno de dosificación presentará una capa de óxido. Algunos sistemas de bomba de horno dosificador funcionan permitiendo que el aluminio líquido fluya sobre un borde hacia la bomba para transferirlo a la máquina de fundición a presión. Aunque el metal que fluye sobre el borde se toma por debajo del nivel del baño, está expuesto al aire en este proceso y, por lo tanto, romperá la capa de óxido que se ha formado en la parte superior del baño. Esta ruptura puede hacer que los óxidos se mezclen en la colada, reduciendo el rendimiento utilizable y aumentando la probabilidad de fundiciones defectuosas. En cambio, las empresas de fundición deberían buscar siempre hornos de dosificación que empleen tubos ascendentes que toman metal por debajo de la línea de la superficie del baño.

Que sea breve: por último, es importante optar por soluciones donde la canaleta de trasvase sea lo más corta posible. Esto limita la exposición ambiental y, por lo tanto, es una medida final, antes de la fundición, para reducir el riesgo de oxidación. Las canaletas de transferencia más cortas también reducen el riesgo de posibles adherencias y acumulación de remanentes.

Manténgalo limpio: Busque hornos de dosificación con sistemas de tratamiento de metales integrados u opcionales que mejoren la calidad metalúrgica general de la colada y ayuden a servir como filtro final de contaminantes antes de la fundición. Los tapones porosos integrados, por ejemplo, permiten que el gas inerte (normalmente argón o nitrógeno) se disperse en la colada a través de burbujas extremadamente finas que eliminan el hidrógeno y otras impurezas del metal líquido para mejorar la calidad de la colada, reduciendo el riesgo de desperdicios de producción en un futuro.

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Nuestro Westomat para fundición a alta presión tiene un excelente aislamiento y, por lo tanto, evita el sobrecalentamiento. Tiene una precisión de dosificación de ± 1,5 % y siempre elimina el metal de debajo de la superficie, lo que permite que el material fundido de alta calidad y alto rendimiento se transporte a la máquina de fundición a presión o al molde de forma completamente automática y sin contaminación.

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