Prácticas Adecuadas de Fundición para Hornos de Crisol a Gas y Eléctricos

Históricamente, la industria de fundición ha empleado predominantemente hornos tipo crisol. En la mayoría de los casos, las fundiciones utilizan fuentes de energía alimentadas con gas natural o resistencias eléctricas.

Comparadas con otras tecnologías de horno desarrolladas a lo largo de los años, estas superan al horno de crisol alimentado con gas en términos de eficiencia energética. La eficiencia energética del horno de crisol alimentado con gas es la más baja de todas las tecnologías actualmente disponibles, aproximadamente el 20%. La eficiencia energética de las versiones con resistencia eléctrica es aproximadamente del 57%.

Los hornos de crisol, ya sean alimentados con gas o con resistencia eléctrica, proporcionan a las fundiciones una enorme flexibilidad para la fundición de diversas aleaciones, composiciones de aleaciones especiales, manejo frecuente de cambios de aleación y operación en talleres de “corto plazo”.

Como se mencionó anteriormente, los hornos de crisol tienen bajas eficiencias energéticas, particularmente las versiones alimentadas con gas, pero también tienen problemas de comodidad/seguridad para el operador, costos de reemplazo de crisol y costos de tiempo de inactividad. Sin embargo, cumplen bien su propósito en ciertas fundiciones, su producto y requisitos específicos de aplicación de aleación.

SELECCIÓN DE CRISOL:

Utiliza esta tabla como una guía básica para elegir el crisol adecuado para el metal que estás fundiendo.

TAMAÑO DEL CRISOL:

La “regla general” para hornos de crisol alimentados con gas es que el diámetro interior del revestimiento refractario en el horno sea un 20% más grande que el diámetro exterior del crisol, con la parte superior del revestimiento refractario, el anillo de asentamiento, un 10% más grande que el diámetro exterior de la parte superior del crisol.

Para hornos de crisol con resistencia eléctrica, la “regla general” sugiere mantener un espacio de 2 ½ a 4 pulgadas entre el exterior del crisol y los elementos calefactores. Además, el crisol debe estar dentro de los elementos y la zona de calentamiento.

DISEÑOS DE HORNO:

Generalmente, independientemente de si el horno utiliza gas o resistencia eléctrica, la mejor opinión sobre diseño recomienda un horno de forma circular, reflejando el crisol en uso. Aunque hay fabricantes de crisoles con resistencia eléctrica que emplean configuraciones de horno cuadradas, este diseño no calentará el crisol de manera uniforme alrededor de su circunferencia y resultará en una falla prematura del crisol, y costos de reemplazo del crisol.

La tecnología de elementos calefactores con resistencia eléctrica ha evolucionado dramáticamente a lo largo de los años, y existen muchas tecnologías de montaje de elementos eléctricos muy exitosas y excelentes que se adaptan a configuraciones de hornos circulares.

ALIMENTADO CON GAS

Debes posicionar y alinear el centro del puerto de disparo del quemador para apuntar al punto donde el crisol se asienta sobre la base o bloque del pedestal. Debe disparar tangencialmente alrededor del crisol y dentro del revestimiento refractario del horno, creando un patrón giratorio hasta la parte superior del crisol y a través de la chimenea del horno.

NUNCA dispares el quemador por encima, o por debajo, de la base del crisol o bloque del pedestal, o directamente sobre la superficie exterior del crisol. Siempre mantén la proporción adecuada de mezcla aire/combustible, con una llama ligeramente oxidante, (ligero verde). El uso de un dispositivo de análisis de gases de combustión debe usarse periódicamente, y la proporción combustible/aire ajustada, según sea necesario.

RESISTENCIA ELÉCTRICA

Con esta tecnología, como se mencionó anteriormente, los elementos deben rodear completamente el crisol a una distancia mínima de la pared del crisol de 2 ½ pulg. hasta un máximo de 4 pulg., cubriendo toda la circunferencia del crisol, de arriba a abajo. El sistema de control y monitoreo de los elementos calefactores puede ser monofásico o trifásico, utilizando controles de estado sólido. La detección de fallos en los elementos debe ser monitoreada y debe indicarse a través de alarmas visuales o audibles.

CARGANDO HORNOS DE CRISOL:

Después de precalentar adecuadamente el crisol y el horno según las pautas del fabricante, coloque la carga en el crisol y fúndala. Si es posible, cargue el crisol con chatarra o devoluciones para proporcionar una base para los lingotes subsiguientes más pesados. Se recomienda encarecidamente el uso de tenazas para crisol (FIG: 3), para evitar impactos con el crisol.

NOTA: El aluminio tiene una tasa de expansión 7 veces mayor que la de un crisol de Carburo de Silicio.

DIRECTRICES DE FLUJO:

Siempre use el flujo de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. Tenga en cuenta que sus paredes son porosas a las temperaturas de funcionamiento, y el flujo penetrará drásticamente reduciendo la vida útil del crisol.

NO:

• Sobre-fluxe, use la cantidad mínima posible para limpiar la fundición.
• Añada flujo al fondo de un crisol vacío, SOLO al metal fundido.
• Mantenga fundiciones tratadas con flujo, por largos períodos de tiempo.
• Permita que el flujo permanezca en la parte superior de la fundición por períodos prolongados.
• Sobrecaliente la fundición.

Siempre use el flujo adecuado para la aleación que está fundiendo.

La “REGLA DE ORO” es, “MENOS ES MEJOR”.

LIMPIEZA DE CRISOLES:

Las paredes laterales y el fondo del crisol deben estar libres de escorias y/o residuos. La limpieza de las paredes internas de un crisol debe hacerse diariamente y/o entre fundiciones, mientras el crisol aún esté “rojo” caliente. Raspe las paredes interiores con una herramienta que tenga el mismo contorno de la curvatura del crisol.

En el caso de hornos de crisol de tipo inclinable (FIG:4), raspe el interior de las paredes con el horno inclinable en posición horizontal.

NOTA: Nunca permita que un talón de metal fundido se “congele/solidifique” en el crisol. Un talón de metal fundido contendrá escoria y óxidos, que tienen una tasa de expansión 5 veces mayor que la del crisol.

SEGURIDAD:

Además, como en todas las operaciones de fundición de metales, introducir cualquier tipo de humedad, como agua o lubricantes, por debajo del nivel de metal fundido representa un riesgo significativo de una explosión catastrófica y potencialmente mortal de vapor. “Houston, tenemos un problema”, por decirlo de alguna manera.

Adicionalmente, asegúrese siempre de que cualquier carga sólida, ya sea retornos, chatarra o lingotes, esté seca y libre de humedad.

Con los hornos de crisol, la práctica común es colocar los lingotes en la parte superior del horno, alrededor del diámetro para asegurar que estén libres de humedad y proporcionar un precalentamiento antes de cargar.

Existen varios fabricantes de hornos que ofrecen precalentadores de lingotes para hornos de crisol a gas. Estos básicamente son cámaras revestidas de material refractario, a través de las cuales se pasan los gases de la chimenea, para precalentar los lingotes. En pruebas controladas en laboratorio, esto ha demostrado reducir la energía para fundir una libra de aluminio hasta en un 20%.

La logística de esto en la “vida real” es cuestionable. En pocas palabras, ¿cómo se carga un lingote caliente de 25 – 35 lb., de forma segura y adecuada, en un crisol? ¿Qué pasa si los lingotes se dejan demasiado tiempo y comienzan a sudar, gotear o fundirse?

RESUMEN:

Por consiguiente, como se indicó al inicio de este artículo, los hornos de crisol tienen un lugar destacado en la historia de la fundición. Son los hornos más utilizados en la industria y tienen un lugar prominente en instituciones educativas y centros de investigación de fundición de metales. Su uso generalizado se debe a su versatilidad. Permiten cambios rápidos de aleación y tienen un diseño compacto. Además, pueden manejar intervalos de cierre prolongados, ofreciendo también otras ventajas.

Sin embargo, aunque no sean los más eficientes en términos de energía, el horno de crisol es, y seguirá siendo, la mejor opción para ciertas aplicaciones, ya sean a gas o con resistencia eléctrica.

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SOBRE EL AUTOR/DESCARGO DE RESPONSABILIDAD:

Ed Lange escribió este artículo. Sirve como Consultor de Hornos de Aluminio y puede contactarlo en elange2@cogeco.ca. El contenido se basa en los más de 40 años de experiencia de Ed. Su experiencia radica en el desarrollo, diseño y ventas de equipos de fundición, mantenimiento y manejo de metales no ferrosos. El autor no respalda de ninguna manera a ningún fabricante de hornos en particular, o sus respectivas tecnologías.

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