- Memoria Descriptiva -

Objeto de la Invención.

Más concretamente la invención se refiere a un nuevo procedimiento de fusión de viruta de aluminio, en la cual se emplean hornos del tipo crisol o similares, mediante el cual y con la correspondiente aportación de calor y sin ninguna operación de secado previo de la viruta, se procede a la fusión de la misma.

Estado de la Técnica.

El proceso de fusión de viruta de aluminio mediante un horno rotativo se realiza en la actualidad mediante una cámara de forma preferentemente cilindrica. Dichas cámaras rotativas vienen equipadas con una o dos puertas con la función de carga/descarga, y están posicionadas en los extremos de dicha cámara por donde en al menos una de ellas se introduce la viruta.

El calor necesario para la fusión de la viruta se proporciona mediante un quemador de fuel o bien de gas, dentro de la misma cámara donde se funde la viruta. Para minimizar el contacto directo entre la llama y la viruta se aplica una cantidad importante de sales en la superficie de la viruta. La llama calienta tanto la cámara como el refractario que la recubre internamente, y de esta forma se lleva a cabo la fusión de la viruta. Otro de los procedimientos conocidos y al uso es la fusión de la viruta mediante inmersión de las mismas en u vórtice generado por una bomba, y recirculación del metal líquido. Para la práctica del mismo se requiere de una viruta previamente tratada para eliminar cualquier resto de humedad que pueda contener por ejemplo agua, taladrina aceites y otros.

Dicho proceso de fusión se lleva a la práctica en un horno con una cámara principal de aluminio líquido y una cámara auxiliar, que es donde se separa el vórtice. Estas dos cámaras están conectadas de tal forma, que el vórtice generado acaba arrastrando el flujo hacia la cámara principal. Para la creación de dicho vórtice se emplea una bomba especialmente diseñada para ello. En el mismo punto del vórtice es donde se dosifica la viruta previamente tratada, y es absorbida de forma inmediata.

Las desventajas del procedimiento de fusión de viruta mediante horno rotativo, reveladas hasta el presente son:

Requiere de una inversión importante para su compra e instalación.

Precisa para que sea económicamente viable de un volumen importante de viruta para la producción de cada colada.

Se precisa de sales para proteger el aluminio.

Es obligado el contar con un horno de gran capacidad con metal líquido.

Los gases generados en la fusión de la viruta están en contacto con el aluminio.

Peligro al abrir una de las puertas de que se genere un proceso de aluminotermia .

Por otra parte si se utiliza el sistema de fusión de viruta con el sistema con vórtice de bomba, se han detectado los inconvenientes que siguen: Se precisa de una inversión elevada para su implementación .

Para que sea rentable es preciso utilizar un volumen importante de viruta, en cada llenado del horno .

Antes de su fusión la viruta precisa de un tratamiento previo.

Es obligado trabajar con un horno con metal liquido en continuo.

Los gases de la combustión están en contacto con el aluminio.

El proceso genera la inmersión de óxidos de aluminio en la cámara principal, reduciendo la pureza del aluminio.

Los inconvenientes de la oxidación del aluminio tienen su origen en que el mismo es un elemento químico muy electropositivo, en consecuencia, presenta un potencial de oxidación elevado y es un agente reductor energético. No obstante, es muy resistente a la corrosión, tanto por el agua como por el aire. Esto se debe a que, en su superficie, se forma una capa de óxido de aluminio A1203 que lo protege.

Finalidad de la Invención.

Reducir la inversión inicial que presupone la adquisición inicial de los equipos anteriormente citados a la vez que es posible trabajar con cantidades pequeñas de viruta lo que posibilita que el proceso y equipo de la invención sea de utilidad al usuario que solo se dedique a la fusión de viruta de aluminio o bien a otras actividades, en las que se trabaja con aluminio y se producen virutas que en la actualidad se tratan como residuos, presuponiendo un coste añadido a la fabricación del producto de que se trate su eliminación.

Descripción de la Invención.

El procedimiento de fusión de la viruta de aluminio se realiza en un horno, preferentemente de tipo crisol.

Se inicia el procedimiento precalentando el horno hasta alcanzar una temperatura de de inicio del proceso TI, en caso de que el mismo no esté previamente calentado. Dicha temperatura de inicio del proceso TI está comprendida preferentemente entre 500 y 600°C.

Una vez alcanzada dicha temperatura TI, se procede al proceso de llenado (o carga) de dicho horno por su parte superior durante un cierto periodo de tiempo ti.

Dicho proceso se puede efectuar de una forma directa o bien preferiblemente de forma indirecta y gradual a través de un elemento de alimentación, tal como una doble-tolva, y sin emplear ningún tratamiento de secado previo.

En el segundo caso (carga indirecta y gradual) el proceso de carga opera de manera que el nivel de viruta va descendiendo progresivamente, y una vez se va calentando la viruta por efecto del calor transmitido a través de las paredes del dispositivo de alimentación, la misma va cayendo por gravedad en el interior del horno, mientras que se sigue cargando el horno superiormente hasta el total de su capacidad.

El periodo de tiempo ti que dura el proceso de carga superior de viruta en el horno está comprendido preferentemente entre 1 y 3 horas. El citado período de tiempo ti que dura el proceso de carga superior de viruta en el horno está comprendido entre 1 y 3 horas .

A continuación se aumenta la temperatura del horno

5 hasta llegar a una temperatura máxima en el interior del horno T2 comprendida entre 600 y 800°C, de manera que a esta temperatura la viruta se funde y pasa a estado líquido, a la vez que en esta fase de fusión se desprende todo el contenido no metálico por evaporación,

0 para lo cual se puede prever en la parte superior la correspondiente salida de humos.

Opcionalmente, en los casos de disponer de hornos de grandes dimensiones, se puede en esta etapa homogeneizar la temperatura de la viruta fundida que se

5 encuentra dentro del horno mediante la aplicación de un gas inerte aplicado preferentemente en la parte inferior del horno, que remueve la viruta y homogeneiza el gradiente de temperatura de la viruta fundida. Por ejemplo, en la parte más superior del interior del horno

,0 la viruta puede tener una temperatura de 650°C, mientras que en la parte más inferior del interior del horno la viruta fundida puede tener una temperatura de 900°C. Mediante la aplicación de un gas inerte, se consigue homogeneizar dicho gradiente de temperatura alcanzando

,5 una temperatura media entre los valores máximos y mínimos, con lo cual se logra una mejor calidad y homogeneidad de la viruta fundida.

Dicho gas inerte puede ser Nitrógeno, Argón, Cloro, u otros gases similares.

0 Seguidamente se inicia el proceso de desoxidación del aluminio líquido, para ello según es una característica de la invención se lleva a cabo una agitación enérgica en la colada mediante un elemento de agitación con el fin de lograr que en su seno se genere un vórtice con el aluminio liquido, a la vez según es una segunda característica de la invención efectuar una aportación de flux o material similar, preferentmente entre 500 y 2000 gr. de flux por cada tonelada de aluminio fundido, manteniéndose la agitación y el vórtice durante un tiempo determinado, por ejemplo entre 1 a 3 minutos, de esta forma todos los óxidos acumulados en la superficie del caldo, son fácilmente retirados, obteniendo una calidad óptima del aluminio líquido.

En la etapa de agitación el elemento de agitación es preferentemente una hélice.

En dicha etapa de agitación opcionalmente se puede efectuar la agitación de la colada en un sentido y seguidamente en el sentido contrario durante un corto espacio de tiempo, con el objeto de mejorar dicho proceso de agitación. En este caso, el elemento de agitación rota preferentemente a una velocidad comprendida entre 850 a 1.000 rpm en un sentido, y entre 440 a 640 rpm en sentido contrario; y preferentemente el tiempo de giro del elemento de agitación es en un sentido entre 0,45 a 1,5 minutos, y en sentido inverso entre 30 a 60 segundos.

El proceso de fusión finaliza con la eliminación de los óxidos, y se cuela.

Con el fin de mejorar el llenado del crisol del horno, y según es uno de los objetos preferidos de la invención, se ha proyectado que para dicho llenado se utilice preferentmente un dispositivo de alimentación del tipo doble-tolva, de manera que el proceso de carga se realiza de forma gradual y el volumen de la tolva es adecuado al del crisol, recibiendo las paredes de la tolva el calor del crisol por lo que las virutas se van calentando mediante la transferencia de calor a través de las paredes de la tolva antes de caer al crisol del horno incorporándose al llenado.

Otros detalles y características se irán poniendo de manifiesto en el transcurso de la descripción que a continuación se da, en los que se hace referencia a las tablas y gráficas citadas, a título ilustrativo pero no limitativo de las distintos rendimientos del procedimiento .

Descripción de una realización de la Invención.

En un ejemplo de realización concreto de la invención, el solicitante ha llevado a cabo unas pruebas de campo utilizando específicamente viruta del mecanizado de llantas de automóvil, siendo la composición química de dicha viruta AlSi7Mg (A356) , con un contenido no metálico del 2% entre la humedad del agua y el aceite de corte, se han llegado a los resultados siguientes:

Se inicia el procedimiento con el precalentamiento del horno hasta 550°C, se carga el horno con ayuda de una tolva doble, y a medida que el nivel de viruta va descendiendo, se sigue cargando el horno hasta el final.

Se continúa calentando el horno durante una hora a partir de la carga con una temperatura máxima de 755°C.

Seguidamente se procede a una agitación de la colada para lo cual se emplea un rotor diseñado especialmente para ello, y se añaden 450 gr. de un fundente especial aproximadamente 2kg por cada tonelada .

Se mantiene la agitación y el vórtice a 950 rpm durante un minuto, y a 540 rpm durante 45 segundos en sentido inverso.

Se eliminan los óxidos del caldo, y se cuela.

Se ha analizado el contenido en hierro de la aleación de las virutas con el fin de cuantificar el aporte de hierro que se realiza en el proceso de fusión de la viruta, y el resultado es de 0,13% en peso, mediante espectrometría de emisión óptica ICP-OES, y durante la prueba se ha podido medir el contenido en humedad y aceite de viruta, con un resultado de 2,1%.

Una de las pruebas de granulometría realizadas para conocer la distribución del tamaño de la viruta en un caso concreto de la invención han revelado los datos siguientes :

TABLA 1

No obstante, el proceso objeto de la presente invención se puede aplicar para cualquier tipo de viruta, sin ceñirse al tamaño de viruta mostrado en la tabla anterior. Asimismo, se reproduce a continuación una gráfica mediante diagrama de barras del porcentaje de material retenido .

9,34 mm 4,76 mm 2 mm 1 ,18 mm BASE

luces de tam ices

GRAFICA 1

Finalmente mediante una segunda gráfica de diagrama de barras se visualiza los resultados obtenidos con el peso del lingote y las escorias obtenidas y el rendimiento total conseguido:

Lingote i

Escoria

Rendimiento

Colada

GRAFICA 2 En una de las realizaciones preferidas de la presente invención, el procedimiento de fusión preconizado comprende las etapas siguientes:

Precalentamiento del horno hasta alcanzar unos valores de temperatura de inicio del proceso comprendidos entre 500 y 600°C.

Carga superior de la viruta en el horno de forma gradual en función de la capacidad del horno, con la ayuda de un dispositivo de alimentación tal como una doble-tolva o dispositivo similar o equivalente .

Aumento de la temperatura del horno hasta llegar unos valores comprendidos entre 730 a 780°C.

Agitación de la colada para creación de un vórtice, empleando una hélice o elemento similar y añadiendo fundente en cantidades comprendidas entre 1,5 a 2,5 kg . por tonelada de viruta. A modo de ejemplo, se rota el rotor a una velocidad entre 900 a 1000 rpm durante un periodo de tiempo comprendido entre 0,5 a 1,5 minutos, y entre 30 a 60 segundos a una velocidad de rotación comprendida entre 500 a 600 rpm en sentido inverso .

Se eliminan los óxidos del caldo, y se cuela.

Descrita suficientemente la presente invención en correspondencia con las figuras anexas, fácil es comprender que podrán realizarse en la misma cualesquiera modificaciones de detalle que se estimen convenientes, siempre y cuando no se altere la esencia de la invención que queda resumido en las siguientes reivindicaciones .