HORNO SIEMENS

La mayor parte del acero fabricado en el mundo durante los 70 años comprendidos entre 1898 y 1968 fue fabricado en horno siemens. El horno siemens puede considerarse como la instalación más importante que ha existido en la primera mitad del siglo xx para fabricar acero.

William Siemens

En 1861 William Siemens construyo un gasogeno de parrilla inclinada que producía un gas combustible de uso más cómodo que el carbón, que hasta entonces era el combustible que se empleaba en hornos metalúrgicos.

William Siemens patento en 1867 su procedimiento de fabricación de acero que fue conocido con la denominación “pig and ore process” (proceso de fundición de mineral)

Se trata de cargar el horno con mezclas de lingote de hierro y carriles, y el metal fundido que obtenían de muy elevado contenido de carbono, era descarburado por adiciones de mineral que oxidaba el baño y lo transformaba en acero al disminuir su porcentaje en carbono hasta el límite conveniente.

Pierre Martin

Pierre Martin tuvo la idea de fundir mezclas de chatarra y lingote de hierro en un horno reverbero, al que había aplicado los regeneradores de calor inventados por Siemens.

Martin intento obtener hierro empleando mezclas de chatarra, desperdicios de hierro que hasta entonces no tenían valor, estorbaban y deseaban eliminar, y Siemens en cambio , pretendía obtener acero fundido oxidando la fundición con adiciones de mineral de hierro.

Con el transcurso de los años se modificaron ambos procedimientos y posteriormente los métodos de trabajo que se han empleado pueden considerarse como métodos mixtos denominado “marcha de una operación Martin-Siemens básica” con cargas con 70% de chatarra y 30% de lingote de hierro.

Martin-Siemens

Este proceso consta de un horno de reverbero, rectangular y con techo abovedado, con un revestimiento acido, básico o neutro, según sea la composición de la carga, la cual consta de chatarra, arrabio y mineral de hierro.

El principio del proceso es oxidar el carbono y las impurezas de la carga, con oxígeno proveniente del óxido de hierro (mineral de hierro), gracias a la elevada temperatura producida por la insuflación de aire precalentado en unos recuperadores y a la llama producida por un quemador.

Hornos Siemens Ácidos y Básicos

El gran desarrollo de los hornos siemens se inició realmente cuando se comenzaron a construir estos hornos con revestimientos básicos hacia 1880. Hasta entonces el convertidor Bessemer ofrecía sobre el horno Siemens la gran ventaja de su rapidez. Una operación Bessemer duraba 20 min mientras que un Martin-Siemens de 6 a 8 Hr. Desde que el horno Siemens se pudo eliminar el P, y parte del S y se

comprobó que el acero era mejor que el Bessemer y Thomas y se podían encajar con una mayor precisión las composiciones por ser más lento el proceso, fueron preferidos los hornos Siemens para fabricar aceros de calidad.

Materia Prima que se suelen utilizar para la carga de Hornos Siemens

Una de las ventajas de estos hornos es que pueden utilizar cargas con composiciones variadas, a comparación de los convertidores.

Las empresas que disponen de poca fundición y pueden adquirir con facilidad chatarra prefieren emplear en grandes cantidades esta. No es posible fijar por lo tanto, para los hornos Siemens una carga de composición fija como ocurre en los procedimientos Bessemer y Thomas y los métodos de trabajo se modifican según las circunstancias para la mejor utilización de las materias primas disponibles

Principales partes de un Horno Siemens

Los elementos más importantes de esta clase de hornos son:

Cámara del horno Quemadores Escorieros Regeneradores de calor. Conductos de gases y humos. Válvulas. Chimenea.

Cámara del Horno

Es el lugar donde se funde la carga metálica y donde realmente se fabrica el acero, su planta es rectangular, su altura es menor que el fondo y ambos varían entre 3 a 6 m, tienen de 8 a 25 m de frente. Todas estas dimensiones dependen, de su capacidad que oscila entre 30 y 400 toneladas por colada.

El calentamiento de esta cámara se consigue por la acción de una gran llama que alternativamente sale por el lado izquierdo o derecho.

Quemadores

Son las bocas en las paredes laterales, por las que llega la cámara del horno combustible el aire que se queman en su interior.

En los hornos hay 3 tipos principales de quemadores los siemens, tipo maerz y los quemadores de fuel-oíl.

Escorieros

Debajo del horno hay unas cámaras de recogida de escoria en las que se obliga a cambiar la dirección a los gases y sirve para que se deposite la escoria y el metal que escapa de con los humos. La cámara del horno comunica con los escoriaros por medio de los conductos verticales de humos.

Regeneradores de Calor

Las cámaras de regeneradores para el aire son poco mayores que las del gas, por ser necesario para una buena combustión un volumen de aire ligeramente superior al del gas. Las temperaturas mínimas y máximas de los emparrillados, en los sucesivos enfriamientos y calentamientos, suele variar de 1100 a 1300 °C.

Cuando el calentamiento se hace con fuel-oíl se usa solamente cámaras de regeneración para el aire. Entonces hay solo dos cámaras. Una está en periodo de calentamiento de la cámara y la otra está calentando el aire.

Conductos de Gases y Valvulas

Las maniobras de cambio de dirección de los gases y de los humos se hacen por medio de válvulas especiales de mariposa, campana o guillotina, que se maniobran desde la plancha del horno.

Las de guillotina son las más utilizadas por ocasionar menos perdida de carga y facilita el tiro.

GASÓGENOS

Gas de aire

Una de las novedades que presento el horno siemens con respecto a los antiguos fue la utilización de combustible gaseoso en vez de emplear carbón para el calentamiento del horno.

En las primeras instalaciones, el gas combustible se obtenía en un gasógeno elemental inventado por Siemens. Producía “gas de aire” constituido por CO y N.

Gasógeno Morgan de Gas mixto

Después del descubrimiento del gas de aire se mejoró su calidad inyectando, junto al aire pequeñas cantidades de vapor que impedían la fusión de las escorias del carbón para la formación de CO.

Combustibles

En los hornos Siemens fue abandonado el uso del gas de aire y mixto proen 1945 se comenzó a emplear fuel-oíl en lugar de gas y en la actualidad, el fuel-oíl ha desplazado al gas de gasógeno. Cuando se emplea fuel basta con que el horno tenga solo dos recuperadores de calor en vez de4 que deben tener los hornos en que se utilizan combustibles gaseosos de baja potencia calorífica.