La producción de crisoles de grafito ha evolucionado significativamente con la llegada de la tecnología de prensado isostático, lo que la convierte en la técnica más avanzada a nivel mundial. En comparación con los métodos tradicionales de apisonado, el prensado isostático produce crisoles con una textura uniforme, mayor densidad, eficiencia energética y una resistencia superior a la oxidación. La aplicación de alta presión durante el moldeo mejora significativamente la textura del crisol, reduciendo la porosidad y, en consecuencia, aumentando la conductividad térmica y la resistencia a la corrosión, como se ilustra en la Figura 1. En un entorno isostático, cada parte del crisol experimenta una presión de moldeo uniforme, lo que garantiza la consistencia del material en todo su recorrido. Este método, como se muestra en la Figura 2, supera al proceso tradicional de apisonado, lo que se traduce en una mejora sustancial del rendimiento del crisol.
1. Planteamiento del problema
Surge una preocupación en el contexto de un horno de crisol de alambre de resistencia de aislamiento de aleación de aluminio que utiliza crisoles de grafito apisonado, con una vida útil de aproximadamente 45 días. Tras tan solo 20 días de uso, se observa una disminución notable de la conductividad térmica, acompañada de microfisuras en la superficie exterior del crisol. En las últimas etapas de uso, se observa una disminución drástica de la conductividad térmica, lo que hace que el crisol sea prácticamente no conductor. Además, se desarrollan múltiples grietas superficiales y se produce decoloración en la parte superior del crisol debido a la oxidación.
Al inspeccionar el horno de crisol, como se muestra en la Figura 3, se observa una base compuesta por ladrillos refractarios apilados, con el elemento calefactor inferior del alambre de resistencia situado 100 mm por encima de la base. La parte superior del crisol está sellada con mantas de fibra de amianto, colocadas a unos 50 mm del borde exterior, lo que revela una abrasión significativa en el borde interior de la parte superior.
2. Nuevas mejoras tecnológicas
Mejora 1: Adopción de crisol de grafito de arcilla prensada isostática (con esmalte resistente a la oxidación a baja temperatura)
El uso de este crisol mejora significativamente su aplicación en hornos de aislamiento de aleaciones de aluminio, especialmente en términos de resistencia a la oxidación. Los crisoles de grafito suelen oxidarse a temperaturas superiores a 400 °C, mientras que la temperatura de aislamiento de los hornos de aleaciones de aluminio oscila entre 650 y 700 °C. Los crisoles con vidriado resistente a la oxidación a baja temperatura pueden ralentizar eficazmente el proceso de oxidación a temperaturas superiores a 600 °C, garantizando una excelente conductividad térmica prolongada. Al mismo tiempo, previene la pérdida de resistencia por oxidación, prolongando así la vida útil del crisol.
Mejora 2: Base del horno que utiliza grafito del mismo material que el crisol
Como se muestra en la Figura 4, el uso de una base de grafito del mismo material que el crisol garantiza un calentamiento uniforme del fondo del crisol durante el proceso de calentamiento. Esto mitiga los gradientes de temperatura causados por un calentamiento desigual del fondo y reduce la tendencia a la formación de grietas. La base de grafito específica también garantiza un soporte estable para el crisol, alineándose con su fondo y minimizando las fracturas inducidas por tensión.
Mejora 3: Mejoras estructurales locales del horno (Figura 4)
- Borde interior mejorado de la tapa del horno, que evita eficazmente el desgaste de la parte superior del crisol y mejora significativamente el sellado del horno.
- Asegurarse de que el cable de resistencia esté nivelado con el fondo del crisol, garantizando así un calentamiento suficiente del fondo.
- Minimizar el impacto de los sellos de fibra superiores en el calentamiento del crisol, asegurando un calentamiento adecuado en la parte superior del crisol y reduciendo los efectos de la oxidación a baja temperatura.
Mejora 4: Refinación de los procesos de uso del crisol
Antes de usar, precaliente el crisol en el horno a temperaturas inferiores a 200 °C durante 1-2 horas para eliminar la humedad. Tras el precalentamiento, aumente rápidamente la temperatura a 850-900 °C, minimizando el tiempo de permanencia entre 300-600 °C para reducir la oxidación en este rango de temperatura. Posteriormente, baje la temperatura a la temperatura de trabajo e introduzca el material líquido de aluminio para el funcionamiento normal.
Debido a los efectos corrosivos de los agentes de refinación en los crisoles, se deben seguir los protocolos de uso correctos. La eliminación regular de la escoria es esencial y debe realizarse cuando el crisol esté caliente, ya que de lo contrario, la limpieza de la escoria se vuelve difícil. La vigilancia constante de la conductividad térmica del crisol y la presencia de signos de envejecimiento en sus paredes es crucial en las etapas posteriores de uso. Se deben realizar reemplazos oportunos para evitar pérdidas innecesarias de energía y fugas de aluminio líquido.
3. Resultados de la mejora
Cabe destacar la mayor vida útil del crisol mejorado, que mantiene la conductividad térmica durante periodos prolongados sin observarse grietas superficiales. Los comentarios de los usuarios indican un mejor rendimiento, que no solo reduce los costos de producción, sino que también mejora significativamente la eficiencia.
4. Conclusión
- Los crisoles de grafito de arcilla prensada isostática superan a los crisoles tradicionales en términos de rendimiento.
- La estructura del horno debe coincidir con el tamaño y la estructura del crisol para un rendimiento óptimo.
- El uso adecuado del crisol prolonga significativamente su vida útil, controlando eficazmente los costos de producción.
A través de una investigación meticulosa y la optimización de la tecnología del horno de crisol, el rendimiento y la vida útil mejorados contribuyen sustancialmente a una mayor eficiencia de producción y ahorro de costos.
Hora de publicación: 24 de diciembre de 2023