horno de arco voltaico
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PRESENTADO POR:
HUANCA ESCALANTE, LIZBETH
INTRODUCCIÓN
El primer horno eléctrico de arco se desarrolló por el
francés Paul Héroult, con una planta comercial
establecida en EE. UU. en 1907. En principio, el acero
obtenido por horno eléctrico era un producto especial
para la fabricación de máquinas herramienta y de acero
para resortes.
El desarrollo del acero eléctrico y la aplicación de los
hornos eléctricos a la metalurgia del acero, fue
principalmente estimulada por el deseo de obtener un
producto que compitiera con el acero al crisol, bastante
caro. El horno eléctrico obtuvo gran éxito. La idea de la
construcción de hornos eléctricos comenzó a tomar
forma a mitad del siglo XVIII. Su utilización efectiva a
escala industrial se inició solamente después de 1900 (s.
XX), es también utilizado para la fabricación de
importantes cantidades de acero de calidad corriente.
GENERALIDADES
El arco eléctrico llamado también arco voltaico, es un tipo de descarga eléctrica continua que genera luz y calor intensos, se forma entre dos electrodos dentro de una atmosfera de gas a baja presión o al aire libre.
Un horno de arco eléctrico (siglas en inglés: EAF “Electric Arc Furnace”) es un horno que se calienta por medio de un arco eléctrico. Los tamaños de un horno de arco eléctrico van desde la tonelada de capacidad (utilizado en fundiciones) hasta las 400 toneladas de capacidad utilizada en la industria metalúrgica.
El horno de arco voltaico es un flujo de chispas entre dos conductores eléctricos aproximados, que da una luz vivísima y una temperatura de 3000°C. Un polo esta constituido por electrodos de grafito de carbón y el otro es el mismo acero que se quiere fundir.
Instalación mas sencilla y menos costosa que la que cualquier horno utilizados para fabricar aceros.
Se obtienen temperaturas mas elevadas, del orden de los 3500ºC
No se producen gases de combustión, polvos ni humos ni son necesarios chimeneas, recuperadores, etc.
El aprovisionamiento de materia prima es mas fácil y libre.
Es menor también la absorción de gases por la masa liquida.
VENTAJAS
CLASIFICACIÓN
Horno eléctrico de Arco Indirecto (electrodo por electrodo): En estos hornos el calentamiento directo es por radiación.
Los hornos pueden ser del tipo Basculante rotativo o Basculante oscilante, siendo el más común el oscilante. Debido al esfuerzo de flexión y choques mecánicos a que están sujetos los electrodos, estos hornos tienen una capacidad limitada a un máximo de 2000 Kg. carga sólida a 4000 Kg. carga líquida.
Horno eléctrico de Arco Directo (electrodo por baño por electrodo): Son los hornos de arco más usados en la industria del acero y fundición.
-Horno eléctrico de arco directo trifásico.
-Horno eléctrico de arco directo monofásico
PARTES DEL HORNO DE
ARCO VOLTAICO
Cuba, contiene la puerta de carga y la colada, hecha de planchas de acero dulce de 4mm de espesor.
La bóveda es la tapa del horno, construido con anillos metálicos refrigerados y revestidos con material refractario de alúmina.
Las paredes del horno, están en contacto con la masa liquida hasta una determinada altura, están revestidos de ladrillos de magnesita y cromo-magnesita según sea la parte que va estar en contacto con la escoria y la masa fundida.
Solera, es la parte que contiene al metal fundido, esta revestido de ladrillos refractarios de magnesita o dolomita de 300 a 400mm.
Electrodos, son de grafito existen varios diámetros y longitudes por ejemplo. 100mm de diámetro y 2m de longitud, se sujetan con mordazas de cobre, refrigeradas por agua, a las barras longitudinales.
Mecanismo de basculación, para efectos de vaciar el acero fundido a la cuchara de colada, se tienen sistemas de basculación o giro hidráulico.
FUNCIONAMIENTO DEL HORNO DE ARCO ELECTRICO
El horno de arco voltaico tiene dos o tres electrodos. Al conectar la
corriente salta el arco voltaico desde las barras de carbón hacia el material
a fundir. El calentamiento produce de forma muy rápida y la temperatura
puede regularse fácilmente
Se alcanzan temperaturas de fusión de hasta 3800 C por lo que es posible la
aleación con tungsteno (temperatura de fusión 3370C y molibdeno
(temperatura de fusión 2600 C).
Producir una tonelada de acero en un horno de arco eléctrico requiere
aproximadamente de 400 kWh de electricidad por tonelada corta, o
alrededor de 440 kWh por tonelada métrica. La cantidad mínima teórica
de energía requerida para fundir una tonelada de chatarra de acero es de
300 kWh (punto de fusión 1520°C/2768°F).
Preparación del horno
Carga de los metales
Derretimiento Periodo de oxidación
Periodo de reducción
PROCESO DE FUSIÓN
APLICACIÓN
Para la fabricación de aceros, el horno de arco es
el tipo más utilizado; le siguen los hornos de
inducción y los hornos de resistencia no se utilizan
debido a las altas temperaturas involucradas pero
si para el calentamiento de otros metales.
MATERIAS PRIMAS USADAS
Férricos: chatarra de hierro y acero.
No férricos: chatarra de otros metales.
Mixta: chatarra de hierro o acero mezclada con otros metales.
Los materiales se manipulan de manera manual o mecánica según su dimensión. Los materiales largos
(1 m o más) son tratados en máquinas "prensa-cizalla", donde se cortan a granel o se empaquetan,
según el caso. Los materiales mixtos se desguazan con pequeña herramienta: soplete, etc., para su
clasificación definitiva a férricos o no férricos. Una vez clasificados se acumulan en pilas de chatarra
de su misma naturaleza y se preparan para su salida.
CO
NCLU
SIO
NES
El horno de arco voltaico es un flujo de chispas entre dos conductores eléctricos aproximados.
El horno eléctrico se clasifica en horno de arco indirecto y directo este ultimo puede ser monofásico o trifásico.
Las principales partes del horno de arco voltaico son: cuba, bóveda, paredes del horno, electrodos, solera y mecanismo de basculación.
La aplicación del horno de arco voltaico se da principalmente en la industria metalúrgica para la fabricación de aceros siendo el tipo más utilizado.
FUENTES DE INFORMACIÓN
Hornos eléctricos. Recuperado de: https://es.slideshare.net/paulsalascalderon18/horno-elctricos-
fame
Horno eléctrico de arco. http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/699/1/CD-1644(2008-08-
05-09-38-56).pdf
Maldonado, U. Diseño de un horno eléctrico por arco con capacidad de 500 kg. para el taller de
fundición de ingeniería mecánica y electromecánica (Tesis). Recuperado de:
https://www.slideshare.net/jhonnyfreddycoparoque/tesis-completo-8412618
H. Appold, K. Feiler, A. Reinhard y P. Schimidt. Tecnología de los metales para profesionales
técnico-mecánicas. Recuperado de:
https://books.google.com.pe/books?id=_e0h1WvbEpYC&pg=PA51&lpg=PA51&dq=HORNO+VOLTAICO&
source=bl&ots=YhNYI1_jGh&sig=LvmTqwnng8kpmXSQzgPiuKbY9Uc&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwjIvrX
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