ES1066764U - Crisol para analisis termico de metales fundidos. - Google Patents
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
1. Crisol para análisis térmico de metales fundidos, caracterizado porque comprende en combinación un crisol, donde se vierte el metal fundido, constituido por una tapa que ajusta el volumen de líquido contenido en el crisol y una camisa envolvente que protege el exterior del crisol.
Description
Crisol para análisis térmico de metales
fundidos.
Esta invención concierne a un crisol de los que
se emplean usualmente para análisis de metales fundidos a altas
temperaturas.
Los crisoles son recipientes fabricados para
aplicaciones metalúrgicas y trabajos en laboratorio a elevada
temperatura. En función de la aplicación y de los requerimientos de
pureza necesarios, están fabricados con diferentes materiales, entre
otros, porcelana, arcilla, arena, barro, hierro, aluminio, nikel,
platino, vidrio, nitruros o carburos de metales, grafito o
circonio. Según el material con que están fabricados, los crisoles
pueden soportar temperaturas por encima de 1700°C, pudiendo así
transportar metales fundidos. En general poseen una estructura
compacta, con elevada resistencia mecánica y química tanto a los
ácidos como a los álcalis, así como a los cambios de
temperatura.
En cuanto a capacidades, pueden ser variadas,
siendo los formatos más comunes los comprendidos entre 15 ml hasta
50 ml.
La invención se encuadra dentro del sector
metalúrgico y en concreto está relacionado con el análisis térmico
de aleaciones metálicas.
En el sector metalúrgico, una de las
herramientas que hace uso de crisoles es el análisis térmico de
metales. Este sistema se basa en el análisis de la curva
temperatura-tiempo, estudiando los sucesos que se
producen a lo largo de la solidificación y enfriamiento de
cualquier aleación o metal.
El equipo utilizado para el análisis térmico
está compuesto básicamente por un crisol habitualmente realizado en
arena, un termopar encargado de medir la temperatura del proceso,
un cordón de conexión eléctrica con el termopar y un aparato
registrador y analizador de eventos. La posibilidad de elección de
crisoles para esta aplicación no es amplia, ya que deben poder
utilizarse sin excesivas dificultades y poseer materiales
refractarios con propiedades mecánicas y térmicas suficientes.
Como crisol estándar del sistema se utiliza el
"quik-cup" que es un recipiente realizado en
arena y que dispone de un termopar en su interior que registra la
temperatura del metal que se vierte en él, generando una diferencia
de potencial que será recogida por el equipo de medición.
Uno de los parámetros críticos que se contemplan
para el análisis térmico es la capacidad del crisol, ya que la
precisión del sistema está muy influenciada por la precisión con
que se mida la cantidad de metal fundido. Tanto en el crisol
"quik-up" como en otros, durante el llenado se
produce un abombamiento o meseta en la superficie del metal debido
a la tensión superficial del líquido. Este abombamiento impide una
repetitividad del volumen de líquido contenido, introduciendo
errores en las diferentes medidas del análisis e impidiendo
garantizar finalmente la repetitividad de resultados. Actualmente,
no se conocen crisoles que tengan en cuenta este fenómeno y traten
de dar una medida exacta de la cantidad de líquido que
contienen.
Existen otros crisoles con forma de cuenco
semiesférico, preparados para realizar análisis térmico,
incorporando un termopar dispuesto de forma lateral. La forma
particular del crisol facilita la recuperación de las muestras de
metal una vez solidificado este, lo que permite varios usos. El
método de operación con el crisol permite la toma de muestras de
metal a una temperatura próxima a la del metal muestreado, aspecto
importante para el análisis térmico. Igual que el
"quik-cup", este tipo de crisol no dispone de
sistema alguno que garantice de forma repetitiva la cantidad de
líquido que contiene.
Otro de los inconvenientes que presentan en
general los crisoles es su integridad, ya que pueden producirse
derrames por roturas del mismo o modificaciones de volumen por
presencia de grietas que pueden deformar el recipiente. La
estabilidad dimensional del crisol es muy importante en el caso del
análisis térmico, aspecto ampliamente cubierto por los materiales
utilizados, sin embargo una deformación o defecto del mismo
-grietas- puede suponer una variación en volumen y por tanto una
perturbación en los resultados obtenidos.
Del estudio de productos existentes se han
obtenido las siguientes conclusiones: Existe una gran cantidad de
crisoles para trabajos de muestreo y laboratorio; aunque algunos de
ellos disponen de tapa, en ningún caso está pensada para ajustar y
garantizar la cantidad de material que contienen, sino para proteger
la muestra y evitar la entrada de partículas; Ninguno de los
crisoles encontrados presentan recubrimientos metálicos ni otros
dispositivos que garanticen la integridad del recipiente.
Por los motivos anteriormente expuestos, sería
deseable un crisol que garantizara las siguientes condiciones:
incrementar en lo posible la exactitud en cuanto al volumen de
material muestreado, tanto por reducción de la meseta como por
perdidas de metal debidas a defectos como grietas del crisol;
posibilidad de aislar el crisol con una tapa que evite una rápida
pérdida de temperatura del líquido y permita la introducción de un
termopar de medida; posibilidad de proteger el crisol durante su
manipulación de forma que se eviten defectos o grietas, que puedan
modificar la medida o producir vertidos peligrosos de
metal.
metal.
Entre las patentes revisadas relacionadas con el
tema están: la ES460475A titulada Perfeccionamientos en Crisoles
para Análisis Térmicos de Aleaciones de Aluminio que trata de un
crisol con paredes metálicas y fondo cerámico con una envolvente
para alojar un termopar. La ES2131683 titulada Crisol reivindica un
crisol refractario cuya pared interior realizada en sílice vítrea
está recubierta por una fina capa a base de óxido depositado por
pirólisis. La patente EP1488720 titulada Crucible with cover and
closing mechanism reivindica un sistema de cierre del crisol. La
patente US2465822 titulada Cover for crucible furnaces trata de la
tapa de hornos tipo crisol.
La superficie de un líquido, por tensión
superficial, tiende a experimentar una deformación en la zona de
contacto con las paredes del recipiente. La tensión superficial
experimentada por el hierro fundido, hace que la superficie del
líquido contenido en un recipiente no sea plana sino que adopte una
forma convexa. Esto hace que el recipiente pueda contener más
volumen del teórico, ocasionando incertidumbre y dificultando la
repetitividad del sistema de análisis térmico.
La invención concierne a un crisol que evita la
deformación superficial del líquido y garantiza la cantidad de
metal de la muestra, consiguiendo así una repetitividad adecuada
para análisis térmico. El crisol está constituido por un recipiente
que contiene el metal fundido, una tapa para garantizar la cantidad
de metal del recipiente y un elemento de protección exterior.
El cuerpo del crisol esta fabricado en material
adecuado para su función sin que esto represente una limitación. La
forma del crisol es tubular con sección constante o variable en
toda la altura del recipiente, sin que esto represente una
limitación, pudiendo presentar formas cuadradas o rectangulares y
secciones variables a lo largo de su altura.
El crisol dispone de una tapa que se coloca en
su parte superior, bien por aproximación o deslizamiento, de tal
forma que expulsa la cantidad de metal sobrante debida al fenómeno
de abombamiento o bien limita la entrada del material excedente. La
tapa dispone además de un orificio por el que se hace pasar un
sensor de medida de temperatura. La tapa tiene una forma homóloga a
la sección del crisol, sin que esto represente una limitación.
El crisol dispone además de un elemento que lo
recubre lateralmente en su totalidad teniendo como función la de
protección del recipiente frente a posibles golpes durante su
manipulación y garantizando además la integridad del mismo.
Asimismo, la envolvente exterior evita la aparición y progreso de
grietas que pudieran inducir una variación dimensional y por tanto
del volumen del recipiente. Este elemento va acoplado al
recipiente, pudiendo ser extraído del mismo y por lo tanto pudiendo
ser utilizado en múltiples ocasiones.
Como ventajas del nuevo crisol se puede
mencionar: Mayor repetitividad en el volumen de la muestra lo que
repercute en una mayor repetitividad del método de análisis
térmico; Mayor duración del recipiente garantizando su integridad,
al estar protegido de
golpes y alteraciones.
golpes y alteraciones.
Para comprender la naturaleza del invento, en
los dibujos anexos se presenta la forma de realización preferida,
con carácter de ejemplo ilustrativo y no limitativo.
La figura 1 presenta la sección de un crisol
convencional lleno de metal fundido en el que se aprecia que la
superficie del metal presenta una forma abombada.
La figura 2 muestra la sección del crisol objeto
de invención donde aparece la tapa del crisol (1), el elemento
sensor de temperatura insertado en la tapa (2), el cuerpo del
crisol (3) y la envolvente de protección (4).
La realización preferente se compone de las
siguientes partes:
- -
- Un cuerpo de crisol de forma tubular de sección constante y con dimensiones aproximadas de: altura de 30 a 120 mm; diámetro interior de 30 a 80 mm; espesor de pared de 5 a 20 mm.
- -
- Una tapa fabricada en el mismo material que el crisol con forma coherente con la sección del crisol con dimensiones aproximadas: diámetro de 40 a 100 mm; espesor de 5 a 20 mm.
- -
- Una camisa envolvente metálica que se adapta perfectamente al cuerpo del crisol. Como dimensiones aproximadas, la envolvente podrá tener un espesor de 0,5 a 3 mm. La envolvente cuenta con dos canaletas por las que se permite el paso de los cables de los termopares utilizados para la toma de medidas.
Claims (4)
1. Crisol para análisis térmico de metales
fundidos, caracterizado porque comprende en combinación un
crisol, donde se vierte el metal fundido, constituido por una tapa
que ajusta el volumen de líquido contenido en el crisol y una camisa
envolvente que protege el exterior del crisol.
2. Crisol para análisis térmico de metales
fundidos según la reivindicación 1, que como modo particular y
potestativo esta caracterizado porque comprende un
recipiente crisol, donde se vierte el metal fundido, y una camisa
envolvente protectora exterior del crisol.
3. Crisol para análisis térmico de metales
fundidos según la reivindicación 1, que como modo particular y
potestativo esta caracterizado porque comprende un
recipiente crisol, donde se vierte el metal fundido, y una tapa que
cierra y ajusta el volumen de líquido contenido en este
recipiente.
4. Crisol para análisis térmico de metales
fundidos según la reivindicación 1 y 3, que como modo particular y
potestativo esta caracterizado porque la tapa del crisol
lleva insertado el elemento de sensor de la temperatura del
contenido del crisol.
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