ALTO HORNO

Un alto horno típico está formado por una cápsula cilíndrica de acero de unos 30 metros de alto forrada con un material no metálico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios. El diámetro de la cápsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total.

La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire que enciende el coque.

Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria.

La parte superior del horno contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se introduce el mineral de hierro, el coque y la caliza.

Una vez obtenido el arrabio líquido, se puede introducir en distintos tipos de coladura para obtener unos materiales determinados: la colada convencional, de la que se obtienen productos acabados; la colada continua, de la que se obtienen trenes de laminación y, finalmente, la colada sobre lingoteras, de la que lógicamente se obtienen lingotes.

• Mejoras en la duración del alto horno
  • Crisol de material refractario a base de carbono con muy alta conductividad térmica (el enfriamiento del crisol crea una capa de fundición solidificada que protege los ladrillos). La vida del crisol se ha duplicado en 30 años: era de 10 años en 1980, la duración actual es de 20 años. Este factor es esencial, dado que la reparación de un alto horno viene dictada por el estado de su crisol y que esta reparación puede costar, en 2010, unos 100 millones de euros.
  • Mejora del enfriamiento de la cuba. El objetivo es crear una capa protectora que proteja las paredes de la abrasión producida por el mineral.

• Mejoras ambientales
• Construcción en circuito cerrado de los circuitos de agua de refrigeración y granulación de la escoria.
• Recuperación del calor, sobre todo de los gases de los hornos de recalentamiento de aire (estufas).
• La recuperación de energía de los gases captados en las entradas de aire por un generador de turbina.
• La condensación de los vapores, especialmente los producidos durante la granulación de la escoria para evitar la emisión de dióxido de azufre o ácido sulfhídrico.
• El reciclaje del carbono para evitar la emisión de gases de efecto invernadero. El objetivo de la investigación actual es la inyección en las toberas de los gases capturados en la boca del horno, en lugar de quemarlos para producir electricidad.

HORNO DE BESSEMER

El funcionamiento del convertidor consiste en lo siguiente, dividiéndose en tres etapas:

1. Una vez que al acero fundido se ha introducido en la caldera, se lleva a cabo un proceso de escorificación. Consiste en inyectar aire a presión por los dos agujeros del recipiente al hierro fundido. Lo que da lugar a la oxidificación. En él el silicio y el manganeso, suben a la parte alta y forman lo que llamamos escoria.
2. La segunda etapa es conocida como descarburación. En ella, se intensifica el proceso de oxidación con la ayuda de un soplete. Se añade una aleación de hierro, carbono y manganeso. Se vuelve a inyectar aire por los orificios.
3. Por último, se vuelca la caldera haciendo salir el acero y se echa a otros recipientes, para poder trabajar con él mas adelante. La escoria ha sido eliminada anteriormente.

 

 Proceso de formación del acero. 

HORNO BASICO DE OXIGENO

Es un horno en forma de pera que puede producir una cantidad aproximadamente de 300 toneladas de acero en alrededor de 45 minutos.

El horno se inclina desde su posición vertical y se carga con chatarra de acero fría (cerca de un 25%) y luego con hierro derretido, después de ser devuelto a su posición vertical, se hace descender hacia la carga una lanza de oxígeno refrigerada por agua y se fuerza sobre ella un flujo de oxígeno puro a alta velocidad durante 20 minutos. Este actúa como fuente de calor y para la oxidación de las impurezas.

Tan pronto como el chorro de oxígeno comienza, se agrega la cal y otros materiales fundentes. La reacción química resultante desarrolla una temperatura aproximada de 1.650º C. El oxígeno se combina con el exceso de carbono acabando como gas y se combina también con las impurezas para quemarlas rápidamente. Su residuo es absorbido por la capa flotante de escoria.

Después de haberse completado la inyección de oxígeno, se analiza el contenido de carbono y la composición química de diversas muestras de la masa fundida.

Cuando la composición es correcta, el horno se inclina para verter el acero fundido en una olla de colada.

Aunque se pueden producir algunos aceros de aleación con este proceso, el ciclo de tiempo aumenta considerablemente, eliminando así su ventaja principal. Consecuentemente, el proceso de oxígeno básico, como el del hogar abierto, se emplea generalmente para producir altos tonelajes de acero con un bajo nivel de carbono, que son los de mayor consumo. Estos aceros con bajo nivel de carbono se utilizan para barras, perfiles y planchas gruesas y delgadas.

HORNO DE HOGAR ABIERTO

Hornos de hogar abierto son uno de varios tipos de hornos donde el exceso de carbono y otras impurezas son quemados fuera del arrabio para producir acero. Dado que el acero es difícil de fabricar debido a su alto punto de fusión, los combustibles y hornos normales eran insuficientes y el horno de hogar abierto fue desarrollado para superar esta dificultad.

En 1865, el ingeniero francés Pierre-millas Martin sacó una licencia de Siemens y se aplicó por primera vez su horno regenerativo para fabricar acero. Su proceso se conoce como el proceso de Siemens-Martin, y el horno como un horno "-hogar abierto". Hornos de solera más abiertas se cerraron a principios de los años 1990, sobre todo debido a su funcionamiento lento, siendo reemplazado por el horno de oxígeno básico o un horno de arco eléctrico.

Proceso de hogar abierto

El proceso de hogar abierto es un proceso de lote y un lote se denomina "calor". El horno es inspeccionado primero por los posibles daños. Una vez que esté listo o reparado, se encarga de chatarra ligera, tales como láminas de metal, vehículos triturados o residuos metálicos. Una vez que se haya derretido, chatarra pesada, como se agrega la construcción, la construcción o la chatarra de acero fresado, junto con arrabio de los altos hornos. Una vez que todo el acero se ha derretido, agentes formadores de escoria, como la piedra caliza, se añaden. El oxígeno en el óxido de hierro y otras impurezas descarburar el hierro en lingotes por la quema el carbono de distancia, formando de acero. Para aumentar el contenido de oxígeno del calor, mineral de hierro se puede añadir al calor.

PROCESO:

El proceso es mucho más lento que el de convertidor Bessemer y por lo tanto más fácil de controlar y tomar muestras para control de calidad. Preparación de un calor suele tardar 8 h 8 h 30 min para completar en acero. A medida que el proceso es lento, no es necesario para quemar todo el carbono de distancia como en el proceso de Bessemer, pero el proceso puede ser terminado en el punto dado cuando se ha logrado contenidos de carbono deseados.

El horno se toca la misma manera un alto horno se toca; se perfora un agujero en el lado de la chimenea y el acero en bruto se dejó fluir a cabo. Una vez que todo el acero, ha sido escogido, la escoria es desnatada distancia. El acero en bruto se puede colar en lingotes; este proceso se denomina lleno, o puede ser utilizado en la colada continua para el tren de laminación.

Los regeneradores son la característica distintiva del horno y se componen de tubos de extinción de ladrillo llenas de ladrillos fijados en el borde y dispuestas de tal manera que se tiene un gran número de pequeños pasajes entre ellos. Los ladrillos absorben la mayor parte del calor de los gases residuales salientes y vuelven más tarde para los gases fríos entrantes para la combustión.

HORNO DE ARCO ELECTRICO

Es el más versátil de todos los hornos para fabricar acero. No solamente puede proporcionar altas temperaturas, hasta 1.930ºC, sino que también puede controlarse eléctricamente con un alto grado de precisión.

Debido a que no se emplea combustible alguno, no se introduce ningún tipo de impurezas. El resultado es un acero más limpio.

Consecuentemente, puede producir todo tipo de aceros, desde aceros con regular contenido de carbono hasta aceros de alta aleación, tales como aceros para herramientas, aceros inoxidables y aceros especiales para los cuales se emplea principalmente. Otras ventaja sobre el Horno de Oxígeno Básico es que puede operar con grandes cargas de chatarra y sin hierro fundido.

El Horno de Arco Eléctrico se carga con chatarra de acero cuidadosamente seleccionada. El arrabio fundido se emplea raramente. Si la carga de chatarra es muy baja en carbono, se agrega coque (el cual es casi puro carbono) o electrodos de carbono de desecho, para aumentar así su nivel.

Al aplicarse la corriente eléctrica, la formación del arco entre los electrodos gigantes produce un calor intenso. Cuando la carga se ha derretido completamente, se agregan dentro del horno cantidades medidas de los elementos de aleación requeridos.

La masa fundida resultante se calienta, permitiendo que se quemen las impurezas y que los elementos de aleación se mezclen completamente.

Para acelerar la remoción del carbono, el oxígeno gaseoso se introduce generalmente en forma directa dentro de acero fundido por medio de un tubo o lanza. El oxígeno quema el exceso de carbono y algunas de las impurezas, mientas otras se desprenden como escoria por la acción de varios fundentes.

Cuando la composición química de la masa fundida cumple con las especificaciones, el horno se inclina para verter el acero fundido dentro de una olla de colada.

Este horno puede producir una hornada de acero en un período de dos a seis horas, dependiendo del horno individual.

HORNO DE REFINACION

Horno cuchara se utiliza para el afinado del acero horno de fusión temprana ( Horno de arco eléctrico , horno de inducción , convertidor horno , etc ), Y es capaz de regular la temperatura del acero, artesanía tampón Proceso y otras funciones , Conocida como la mejor línea de producción (a principios de horno + LF + colada continua ) alma.Refinado acero para rodamientos , acero de aleación , acero para herramientas , acero para muelles, acero estructural de carbono.

Característica:

   Composición del acero líquido, uniformidad de la temperature.

   desulfuración , desgasificación, desoxigena,vaya a las inclusiones no metálicas.

   mejorar la productividad de los equipos

 

   La adopción de nuevas tecnologías:

   Agua Tubular - cover paquete refrigerado

   Los dispositivos de elevación de los electrodos ( de un solo brazo , de tres brazos )

   Optimizar la estructura de la red de corto (ahorro de energía)

   Control PLC electrodo regulador elevación automática

   Control automático de argón sistema de soplado

   El control de frecuencia auto cucharón

   Automatización y control industrial

   La tecnología de red

Especificaciónes técnicas pricipales   

Capacidad del cucharón nominal  (ton)	Diámetro Cucharón (mm)	Transformador Capacidad clasificada                  (KVA)	Diámetro del electrodo (mm)	Distribución Electrodo círculo Diámetro        (mm)	Molten Temperatura acero rápido aumento    (Co /min)
20	2200	3150	200	500	2-3
40	2900	6300	350	650	2-3
60	3100	10000	350	650	2-3.5
70	3200	12500	400	700	2-3.5
100	3400	18000	400	700	2-3.5
150	3900	20000	450	800	2-3.5

HORNO DE INDUCCION

Características

Los hornos de inducción se utilizan sobre todo porque son bastante limpios, pueden derretir materiales con rapidez, y en general son asequibles para mantener y operar. También permiten un control preciso de la temperatura y el calor. Debido a que ganan calor muy rápidamente no se deben dejar en marcha entre operaciones para así ahorrar en recursos energéticos y ayudar a administrar los costos de operación.

Calor de inducción

El calor por inducción es un medio de calentamiento o de fundición de metal que utiliza corrientes eléctricas para calentar el material. El calor eléctrico es limpio y eficiente. Proporciona calor rápido y consistente a lo largo del horno y permite que el material se caliente uniformemente. El calor de inducción se basa en una bobina hecha con un tubo de cobre. El agua fluye a través de las bobinas que trabajan junto a los elementos de calefacción de cobre y ayudan a enfriar el horno según sea necesario. El tamaño y forma de la bobina puede ser determinada según la aplicación específica para la que se utilice el horno.

En los hornos de inducción el rango de frecuencias de operación va desde la frecuencia de red (50 ó 60 Hz) hasta los 10 kHz, en función del metal que se quiere fundir, la capacidad del horno y la velocidad de fundición deseada - normalmente un horno de frecuencia elevada (más de 3000 Hz) es más rápido, siendo utilizados generalmente en la fundición de aceros, dado que la elevada frecuencia disminuye la turbulencia y evita la oxidación. Frecuencias menores generan más turbulencias en el metal, reduciendo la potencia que puede aplicarse al metal fundido.

Tipos de Hornos de Inducción

Existen tres clases fundamentales de hornos de inducción:

• Baja frecuencia: el calor se produce por el efecto Joule de la corriente inducida por corriente alterna a través del metal que queremos fundir.

• Alta frecuencia: el calor lo producen las corrientes de Foucault, ordinariamente consideradas como parásitas, inducidas en el metal, que actúa como núcleo de un selenoide.

• Hornos electrónicos: el calor se produce por la vibración molecular del cuerpo que se trata de calentar cuando es sometido a un fuerte campo deradiaciones electromagnéticas de muy alta frecuencia.

Funcionamiento del Horno de Inducción

Funcionamiento horno de inducción

Durante el funcionamiento normal de un horno de inducción se emite un zumbido, silbido o chirrido (debido a la magnetostricción), cuya frecuencia puede ser utilizada por los operarios con experiencia para saber si el horno funciona correctamente o a qué potencia lo esta haciendo.

1. Por medio del control de velocidad se hace funcionar el motor para proporcionarle energía mecánica al alternador de alta frecuencia.
2. El alternador de alta frecuencia proporciona la energía alterna utilizada por el horno de inducción, esta energía pasa a través de un banco de capacitores automáticos para poder regular el factor de potencia.
3. Un sensor de temperatura sensa la temperatura del horno, la señal es transmitida a un indicador de temperatura y a su vez a un controlador o variador de velocidad.
4. El variador de velocidad regula las revoluciones por minuto, al hacer esto esta variando la frecuencia del alternador.

Principales Cualidades de los Hornos de Inducción

Los hornos de inducción se utilizan sobre todo porque son bastante limpios, pueden derretir materiales con rapidez, y en general son asequibles para mantener y operar. También permiten un control preciso de la temperatura y el calor. Debido a que ganan calor muy rápidamente no se deben dejar en marcha entre operaciones para así ahorrar en recursos energéticos y ayudar a administrar los costos de operación los mismo presentan:

• Buen rendimiento, puesto que el calor se genera en la masa de metal fundido.

• Las corrientes electromagnéticas producen un movimiento beneficioso, puesto que uniformizan la masa a fundir.

• El control de la transmisión de temperatura se haga más o menos rápido es muy preciso.

• Se puede fundir en vacío.

• Las oxidaciones son muy pequeñas.

Ventajas de los Hornos de Inducción

Dentro de las principales ventajas que trae la utilización de los hornos de inducción tenemos:

• Es limpio, eficiente desde el punto de vista energético

• Generar una gran cantidad de calor de manera rápida.

• Es un proceso de fundición y de tratamiento de metales más controlable que con la mayoría de los demás modos de calentamiento.

• Puede ser empleado en la fusión de materiales ferrosos y no ferrosos y todas sus aleaciones.

• Eficiente, ecológico y mayormente controlable en comparación con otras tecnologías.

• Maneja un rango de capacidades entre menos de 1 Kg y varias decenas de toneladas, y frecuencias desde las de red (50-60 Hz), llegando a los 400KHz.

HORNO DE AIRE O CRISOL

Este tipo es el más sencillo de los hornos y todavía se encuentran en algunas pequeñas fundiciones que trabajan aleaciones de metales no férreos. En las fundiciones que trabajan con hierro fundido pueden tener emplea para coladas pequeñas y urgentes. No se emplea para el acero, a pesar de que es un hecho cierto que los mejores aceros ingleses del siglo pasada eran obtenidas en baterías de este tipo de hornos. Están constituidas de un crisol de grafito apoyado sobre ladrillos refractarios y rodeados por todas partes de coque partido que se enciende, alcanza la incandescencia por la inyección de aire. El crisol alcanza de este modo temperaturas mas elevadas y la carga metálica que contiene se funde sin entrar en contacto con los gases de combustión.

El elemento mas importante es el crisol, compuesto de grafito con la adición eventual de un carburante, mezclado con aglutinantes adecuados, por ejemplo arcilla o alquitrán. Los crisoles se construyen con estampas de acero sobre la que es fuertemente prensado el material de aquellos. Se acaban en el torno, y después de secados se introducen en cajones de material refractario y se someten a acción en hornos adecuados a temperaturas elevadas.

Horno de crisol inclinable, con precalentamiento de aire

Los hornos de crisol fijo tienen el gran inconveniente de que el metal debe ser extraído en pequeñas cantidades, con cucharas a menos de que la colada se efectuara directamente en alguna forma. Para evitar este inconveniente y para utilizar el calor sensible de los gases de combustión, se construyeron los hornos de crisoles inclinables, mecánica o hidráulicamente, y que pueden tener un sistema de precalentamiento de aire.

HORNO DE CUBILOTE

Descripción

Los colados de hierro, se hacen volviendo a fundir chatarra junto con arrabio, en un horno llamado cubilote. La construcción de este horno es simple, de operación económica y funde hierro continuamente con un mínimo de mantenimiento. De vez en cuando el metal se funde con el combustible, algunos elementos se aprovechan mientras otros se pierden.

El cubilote es un horno que funciona con combustible sólido y en el cual la carga metálica, el combustible y el carburante están en íntimo contacto entre sí. Esto permite un intercambio térmico directo y activo, y por lo tanto, un rendimiento elevado. Sin embargo, por causa de este mismo contacto entre el metal, las cenizas y el oxígeno, el hierro colado producido no puede ser rigurosamente controlado desde el punto de vista metalúrgico.

Construcción

El cubilote consiste en un tubo de acero vertical con una altura de 10 mts., aproximadamente y un diámetro que varía entre 4 y 6 mts., recubierto con material refractario: Ladrillo refractario, con la disposición necesaria para introducirle una corriente de aire cerca del fondo.

Todo el cubilote descansa sobre una placa circular que es soportada arriba del piso mediante cuatro columnas separadas convenientemente para que las puertas abisagradas puedan caer libremente. Estando en operación, estas puertas se giran hasta una posición horizontal y se mantienen en su lugar por medio de una estaca vertical.

La puerta de carga esta localizada más o menos a la mitad de la cubierta vertical y la parte superior del cubilote queda abierta, a excepción de una pantalla de metal o para chispas. Las aberturas para introducir el aire a la cama de coque se conocen como toberas. La practica común es la de tener sólo una serie de toberas en una circunferencia de la pared, aun cuando algunos cubilotes grandes tienen dos hileras. Las toberas de forma acampanada, tienen el extremo mayor en el interior del horno para provocar que el aire se difunda uniformemente, van distribuidas a distancias muy precisas unas de otras, para obtener la distribución del aire tan uniforme como sea posible. El número de toberas varía con el diámetro del cubilote, siendo desde cuatro en los cubilotes pequeños y hasta ocho o más en los cubilotes grandes.

Alrededor del cubilote y en la zona de las toberas, se encuentra una caja, para el suministro del aire. Opuestas a cada tobera se encuentran unas pequeñas ventanas cubiertas con mica de tal forma que puedan inspeccionarse las condiciones dentro del cubilote. El aire, suministrado por un ventilador centrífugo entra por un lado de la caja.

Opuesto al vertedero de colada, se encuentra otro vertedor para la escoria, en la parte de atrás del cubilote. Esta abertura esta colocada debajo de las toberas para evitar un posible enfriamiento de la escoria, provocado por la corriente de aire.

Funcionamiento

La primera operación al preparar el cubilote consiste en limpiarlo de escoria y de los desechos que quedan en el refractario en torno a las toberas, de las coladas anteriores. A continuación se repara cualquier zona dañada con arcilla fina y arena silica refractaria para recubrimiento de hornos. Después de limpiarlo y repararlo se giran las puertas del fondo a posición de cerrado y se coloca la estaca debajo de ellas. En el piso de la solera se coloca una capa de arena negra de moldeo, la cual se apisona y se le da una pendiente hacia el vertedero. La altura no debe ser menor a 10 cms., en el punto mas bajo, se le deja un pequeño agujero para la sangría de aproximadamente 25 mm., de diámetro.

El encendido del cubilote se hace de 2 a 3 horas para que alcance una temperatura entre los 1200 y 1500 grados centígrados, antes de que se deba tener el primer metal fundido, deberá utilizarse la suficiente cantidad de leña para quemar la primera cama de coque.

Cuando se inicia un tipo natural, se añade coque poco a poco hasta que la cama crece a una altura conveniente. La altura de la cama de coque es importante, ya que determina la altura de la zona de fundición y afecta tanto a la temperatura como a la oxidación del metal.

Cuando la cama del coque esta encendida completamente se carga arrabio y la chatarra con una proporción de una parte de coque por 10 de hierro, esta relación es en masa. Además se suministra alrededor de 34 Kg., de fundente por tonelada de hierro, por lo general es piedra caliza, cuyo objetivo es eliminar impurezas en el hierro, protegerlo de la oxidación y hacer la escoria mas fluida para retirarla con mayor facilidad del cubilote.

Tanto los cubilotes de aire frío como los de aire caliente están en uso. En estos últimos, el aire de entrada se precalienta en alguna forma de recuperador, utilizando los gases calientes del cubilote. El recuperador puede ser una unidad externa o por tubos verticales construidos en el propio cubilote. El aire de entrada pasa por estos tubos, calentándose así antes de llegar a las toberas.