ESQUEMA DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DEL HORNO DE INDUCCIÓN

bomba

T d control

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CALDERA

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Este tipo de horno es utilizado para hacer pruebas químicas en los laboratorios petroleros, también para tratamientos del mismo

CALDERA VAPOR

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Este horno es utilizado para generar transferencia de calor por medio de vapor a otro implementos industriales como: Ollas, Tanques batidores, Secadores.

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HORNOS INTERMITENTES Y HORNOS CONTINUOS

Los Hornos intermitentes el fuego se apaga cuando este no esta cargado y se enciende cuando se carga.

En los hornos continuos el horno permanece encendido cuando esta y no cargado.

Empresas que utilizan este tipo de horno en la provincia:Cemento chimborazo, Ecua cerámica.

Horno intermitente Horno Contínuo

HORNOS DE PRODUCCIÓN,FUSIÓN Y TRATAMIENTOS TÉRMICOS DEL ACERO

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Alto Horno, para la producción del acero a partir de tierra o minerales.

Horno de Cubilote, fusión del acero a partir de chatarra.Horno de Revenido, proporciona tratamiento térmico n a

una pieza después del temple.

Alto Horno Horno de Cubilote Horno de Revenido

HORNOS DE COCCIÓN

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Horno de cocción para hacer pan.(Panificadora Brito, parque industrial Riobamba)

Este horno trabaja con electricidad y Diesel, actualmente no funciona su sistema eléctrico ya que este data de una frecuencia de 50Hz, es importado desde España.

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HORNO DE SECADO (ELÉCTRICO Y DE CARBON)

Estos dos tipos de hornos son usados para producir artesanías cerámicas en nuestro país.

Horno de secado eléctrico, utilizado por productores de artesanías en barro al por mayor.

Horno de secado al carbón, para elaborar artesanías en barro, muy utilizado en Manabí y otras provincias para secar vasijas, en la provincia de chimborazo se destaca su uso en ciudades como chambo para secar ladrillos

Horno eléctrico de secado Horno de secado al carbónProducto artesanal secado

HORNO DE SINTERIZACIÓN PARA VIDRIO

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Es eléctrico y muy utilizado en nuestras industrias, trabaja con una potencia de 7,5kVA.

Este horno funde las partículas de arena y de SiO2

para la obtención del vidrio en láminas.

ESPOCHESPOCHFACULTAD DE MECÁNICAFACULTAD DE MECÁNICAESCUELA DE INGENIERIA INDUSTRIALESCUELA DE INGENIERIA INDUSTRIAL

MATERIALES

INVESTIGACIÓN DE CAMPO

TEMA:

“HORNOS Y CUBILOTES”

INTEGRANTES:•BARRIONUEVO CARLOS•LEONES PEDRO

DOCENTE:ING. FERNANDO GONZALES

2007-2008

1.-TEMA: 1.-TEMA:

2.-FUNDAMENTO:2.-FUNDAMENTO:

“Hornos y cubilotes”

La empresa de chimboracense esta inmiscuida mucho en la utilización de los hornos de aplicación industrial, nos planteamos con esta investigación d campo el averiguar que tipos de hornos se utilizan y en que sectores se aplica.

3.-OBJETIVO GENERAL:3.-OBJETIVO GENERAL:

Realizar un estudio de los diferentes tipos de hornos existentes en la provincia y el país, conocer su empleo y proceso al que están inmersos.

4.-OBJETIVOS ESPECÍFICOS:4.-OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Dar a conocer los diferentes tipos de hornos existentes relacionados con la producción de nuestro país y la provincia.

Mostrar la utilidad de dichos hornos.

Mostrar la estructura y proceso de funcionamiento de los hornos aplicados a la industria de producción del acero.

5.-METODOLOGÍA DE 5.-METODOLOGÍA DE TRABAJOTRABAJO

A través de este proyecto nos planteamos la posibilidad de que personas interesadas en el tema puedan mejorar su conocimiento sobre el mismo, para ello hemos diseñado esta presentación en power point la cual data del contenido esencial de nuestra investigación.

Para la elaboración de dicho proyecto nos hemos valido de recursos tanto humanos como materiales, entre estos tenemos:

•Libros(información explicita)•Internet(documentos y fotos)•computadores(edición de la investigación)•Relaciones sociales( nos permitieron visitar empresas con facilidad)•Teléfonos celulares(Comunicación, fotos y videos)•Ficha técnica para visitas(Nos permitió una entrevista objetiva y ágil)

Todo esto con la finalidad de llegar a mostrar una información ágil y de calidad

6.-DESTINATARIOS :6.-DESTINATARIOS :

Esta investigación de campo va dirigida directamente a estudiantes de las cátedras de Materiales, procesos industriales, fundición y otras materias afines al tema.Dirigido también indirectamente a personas interesadas en el tema.

7.-ARGUMENTO7.-ARGUMENTOHORNO

ELEMENTO INDUSTRIAL

PROCESO PRINCIPAL

DETERMINADOS TRABAJOS

Transferencia de calor por vapor: Calderas

Producción y fusión de metales

Ejm:El Acero

Calentamiento, Cocción y secado

8.- DESARROLLO DE LA 8.- DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN :INVESTIGACIÓN :

“Hornos y cubilotes”

8.1- MARCO TEÓRICO REFERENCIAL :8.1- MARCO TEÓRICO REFERENCIAL :

Es un aparato cerrado donde se produce calor por la combustión de un material, por la resistencia de un conductor, o por otras fuentes de calor, utilizado para someter a transformaciones físicas o químicas a los objetos que se introducen en ellos.

¿Qué es un horno?

Fig1.vista de la tobera del cubilote(ESPOL)

¿Qué es un horno industrial?

Es un horno aplicado a la industria generalmente en grandes proporciones, hay muchas que utilizan hornos de diferentes tipos para realizar transformaciones en sus materias primas. Entre estas destacan las industrias:

•Panificadora•Petroquímica•Metalúrgica•Cerámica•Vidrio.

8.2.- APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA ECUATORIANAEn nuestra industria tenemos la aplicación de

hornos en los siguientes sectores.Sector Horno Imagen

Petroquímico CalderA(Caldera) Imagen1

Agroindustrial

Hogar Caldero(Caldera), hogar secador. Imagen2

Cerámico Hornos intermitentes y continuos(Calentamientos) Imagen3

Metalúrgico Hornos de: Producción, Fusión y tratamientos térmicos. Imagen4

Panificación Hornos de cocción(diesel, gas y eléctrico) Imagen5

Artesanal Secado(eléctricos), Secado Artesanal(Carbón) Imagen6

De vidrio Hornos de sinterización para vidrio( laminado,curvado) Imagen7

8.3.- PRODUCCION Y FUSION DE METALES(ACERO)

Los altos hornos de carbón vegetal ya se utilizaban hace 600 años en la producción de hierro y en épocas más modernas se construyen estructuras cilíndricas deacero que alcanzan cerca de 10 metros de ancho en su base y 30 de altura. Como resultado final seconsigue material para fundirse en lingotes y para la fabricación de acero, una aleación de hierro queresulta más dura, presenta una mayor resistencia a la corrosión y tiene mejor maleabilidad.

8.3.1- PRODUCCIÓN DEL ACERO - EL ALTO HORNO

PROCEDIMIENTOS EN EL ALTO HORNO

OBTENCIÓN DEL MATERIALEn el alto horno, cuya chimenea se recubre de ladrillo refractario, el hierro se expone a una alta temperatura, pierde el oxígeno y se obtiene el arrabio, quecontiene un 96% de mineral. Con un montacargas inclinado, se echa una mezcla del material con carbón.

El hierro cuando sale de la mina debe de pasar por una serie de procesos lo cual le ayudan a conseguir mayor pureza en el mineral estos son:

•Trituración.- los pedazos de mineral se trituran hasta tener un tamaño mínimo de 5cm para el siguiente paso

FUNCIONAMIENTOLa mezcla se funde y el hierro, más pesado que la escoria, cae al fondo del horno y se extrae. Por la parte superior salen gases que limpian sus impurezas en los serpentines y calientan el alto horno.

LLENADO Y ENCENDIDOLa mezcla cae al alto horno a través de dos campanas que se abren. Debajo, unas toberas inyectan aire a 1.000 o C que quema el carbón.

•Enriquecimiento.- se procede a separar dos tipos de mineral

•Sinterización.- El polvo de mineral se funde con cal y carbón para formar trozos mayores que se puedan usar en un alto horno.

8.3.2- FUSIÓN DEL ACERO

En nuestro país y en la provincia de Chimborazo, los hornos mas usados y conocidos para realizar fundiciones de acero son:

•El horno de inducción•El horno de cubilote

En otros países se lo hace con el horno de arco eléctrico

8.3.2.1- HORNO DE INDUCCIÓN(FUSIÓN DEL ACERO)

Este es eléctrico, su funcionamiento consiste en que la carga(material a fundir), es cortada por un campo magnético producido por bobinas enrolladlas alrededor del crisol, el enrolladlo produce una fuerza electromotriz inducida que genera calor calentando la carga hasta su fusión.

PARTES DEL HORNO DE INDUCCIÓN

1. Crisol Refractario.

2. Protección Refractaria.

3. Aislamiento Térmico.

4. Bobina Inductora.

5. Piquera de Colada.

Entre la bobina y el crisol tenemos granos de sílice, se protege la bobina del agua con advesto.

SISTEMAS QUE CONTIENE

•Sistema hidráulico de volteo.- costa de un par de gatos hidráulicos en cada lado.

Horno de inducción(ESPOCH)

•Sistema de control energético.- contiene amperímetros, voltímetros, vatímetros, seguido de los Diodos y Tiristores(Controladores de Bobina)

•Sistema de enfriamiento por agua.- Contiene controladores de presión, bomba de agua de 1hp y una torre de enfriamiento.

ESQUEMA

[FICHA TÉCNICA]

Horno cilíndrico vertical, de chapa de hierro, revestido interiormente con ladrillos refractarios, se lo utiliza para la obtención de colada de fundición a partir de chatarra y lingotes de arrabio.

8.3.2.2- EL CUBILOTE(FUSIÓN DEL ACERO)

Laboratorio de fundición(Universidad de Santiago de chile)

PARTES DEL HORNO DE CUBILOTE

Zona de Fusión del cubilote ( Fundinor. Santo domingo de los

colorados)

SISTEMA DE INSUFLACIÓN DE VIENTO CALIENTE

•Este es un sistema de calentamiento y precalentamiento, el cual permite aprovechar las cantidades de calor de los gases expulsados por el mismo cubilote.

•Se encuentra en la parte superior del horno, el ventilador centrifugo envía una corriente de aire frio que empuja al aire caliente conduciéndolo hacia las toberas del horno.

•Este viento es soplado a mas de 400ºC y permite alcanzar temperaturas hasta de 1500ºC

REVESTIMENTO REFRACTARIO

El cubilote utiliza un revestimiento refractario en su interior, en base a ladrillo teniendo así los siguientes:

•Dina•Chamota•Magnesita•Cromita•Cromo-magnesita•Dolomita•Alúmina

El Material refractario tiene la función de aislar a las bóvedas de los horno del calor, impidiendo que estas se fundan y evitando perdidas de calor haciendo consecuentemente a los hornos mas eficientes y resistentes.

PROCEDIMEINTO DE FUSIÓN

•Se fabrican los moldes con arena de cuarzo ó sílice, estos tienen dos partes: Molde Macho, Molde Hembra.•Se cierra la puerta del fondo•Se llena de arena de moldeo elevando un nivel horizontal bien compacto de 12cm de altura. De esta manera se protege la tapa de fondo, sellan posibles fugas de colada y de esta esta bien compacta soporta la caída del material.•Se introduce leña, madera, para realizar el precalentamiento.•Se hace una cama de coque aproximadamente 1m de altura sobre el nivel de la vista de la tobera(para ello 3qq de coque) , los pedazos deben de ser de aproximadamente de 10cm x10cm.•La carga de Chatarra, coque, y caliza debe de llevar el siguiente orden

•Se tapan todos los picos de salida.•Se enciende la turbina centrifuga.•La primera colada sale de la 3ra a 4ta hora de haberse encendido el horno.

Gráfico de composición de carga

•Se separa la escoria del acero abriendo la piquera de la misma, luego se abre la piquera de la colada.•Se vierte la colada en la cuchara precalentada para luego ser vertida en los moldes.

• Taponamiento de orificio de Taponamiento de orificio de sangrado o escoria por sangrado o escoria por solidificación solidificación

• Abovedamiento Abovedamiento

• Fugas de Hierro por el fondoFugas de Hierro por el fondo

Algunos Algunos problemasproblemas

Precalentamiento de la cuchara..3gp

Taponamiento piquera de la colada.3gp

Carga del horno.3gp

Salida de la escoria.3gp

Colada en moldes.3gp

Procedimiento de fundición del cubilote(videos), ficha técnica

[Ficha Técnica]

hornos bessemer     hornos bessemer     Es un horno en forma de pera que está forrado con refractario de línea

ácida o básica. El convertidor se carga con chatarra fría y se le vacía arrabio derretido, posteriormente se le inyecta aire a alta presión con lo que se eleva la temperatura por arriba del punto de fusión del hierro, haciendo que este hierva. Con lo anterior las impurezas son eliminadas y se obtiene acero de alta calidad. Este horno ha sido substituido por el BOF, el que a continuación se describe.

 

horno básico de oxígeno (BOF)  horno básico de oxígeno (BOF)  Es un horno muy parecido al Bessemer con la gran diferencia que a este horno en lugar de inyectar aire a presión se le inyecta oxígeno a presión, con lo que se eleva mucho más la temperatura que en el Bessemer y en un tiempo muy reducido. El nombre del horno se debe a que tiene un recubrimiento de refractario de la línea básica y a la inyección del oxígeno.

8.3.- OTROS HORNOS PARA LA PRODUCCION Y

FUSION DE METALES

Horno básico de oxígenoHorno básico de oxígeno

Es uno de los hornos más populares en los procesos de producción del acero. Un horno de este tipo puede contener entre 10 y 540 toneladas de metal en su interior. Tiene un fondo poco profundo y la flama da directamente sobre la carga, por lo que es considerado como un horno de reverbero. Su combustible puede ser gas, brea o petróleo, por lo regular estos hornos tienen chimeneas laterales las que además de expulsar los gases sirven para calentar al aire y al combustible, por lo que se consideran como hornos regenerativos.

Los recubrimientos de los hornos de hogar abrierto por lo regular son de línea básica sin embargo existen también los de línea ácida ((ladrillos con sílice y paredes de arcilla). Las ventajas de una línea básica de refractario, sobre una ácida son que con la primera se pueden controlar o eliminar el fósforo, el azufre, el silicio, el magnesio y el carbono y con la línea ácida sólo se puede controlar al carbono. El costo de la línea básica es mayor que el de la ácida.

horno de hogar abierto horno de hogar abierto

horno de arco eléctrico horno de arco eléctrico

Por lo regular son hornos que sólo se cargan con chatarra de acero de alta calidad. Son utilizados para la fusión de aceros para herramientas, de alta calidad, de resistencia a la temperatura o inoxidables. Considerando que estos hornos son para la producción de aceros de alta calidad siempre están recubiertos con ladrillos de la línea básica.

Estos equipos tienen un crisol o cuerpo de placa de acero forrado con refractario y su bóveda es de refractario también sostenida por un cincho de acero, por lo regular enfriado con agua. Para la carga del horno los electrodos y la bóveda se mueven dejando descubierto al crisol, en el que se deposita la carga por medio de una grúa viajera.

Estos equipos son los más utilizados en industrias de tamaño mediano y pequeño, en donde la producción del acero es para un fin determinado, como varilla corrugada, aleaciones especiales, etc.

horno de aire o crisol horno de aire o crisol Es el proceso más

antiguo que existe en la fundición, también se le conoce como horno de aire. Este equipo se integra por un crisol de arcilla y grafito, los que son extremadamente frágiles, los crisoles se colocan dentro de un confinamiento que puede contener algún combustible sólido como carbón o los productos de la combustión.

Horno de aire ó crisol(IMSA, Parque industrial Riobamba-Ecuador)

9.-RESULTADO DE HORNOS:9.-RESULTADO DE HORNOS:• En el país se encontraron mas de 150 empresas

dedicadas al sector de fundición estas están subscritas en internet, se cuentan también un promedio de 60 empresas que no están inscritas formalmente a este sector, ya que funcionan como empresas que tienen nombres de personas naturales ó empresas que están inscritas en las categorías: Talleres de metalmecánica y talleres industriales.

• Este es el caso de la provincia de Chimborazo en donde no se registra ninguna empresa dedicada a la fundición de metales, los resultados son en la ciudad de Riobamba; Metalmecánica Chafla, IMSA talleres de metalmecánica, ESPOCH.

10.-BIBLIOGRAFÍA:10.-BIBLIOGRAFÍA:

J. ASTIGARRAGA. HORNOS INDUSTRIALES DE RESISTENCIA,ED MCGRAW HILL, PAG. 14-23; 177-231.www. Impactos ambientales-Fabricación de hierro y acero - Wikilibros.comwww. Hierro y acero.com.htmwww. Gerdau.comwww.monografias.comwww.elprisma.comwww.consultecnia.comwww.elemresario.com.

11.-AGRADECIMIENTOS:11.-AGRADECIMIENTOS:

•Al señor Carlos Barrionuevo por facilitarnos contactos de fundidoras.•Al Ingeniero Jimmy Noroña Gerente propietario de “JNB” y “FUNDINOR”•Al ingeniero Jorge Días operador de la planta de fundición de FUNDINOR

•Al señor Víctor Moreta, técnico de el taller de fundición de la ESPOCH, por habernos brindado valiosa información sobre los procedimientos y características de los hornos de cubilote e inducción.

•Al Ingeniero Marco Puertas, por su colaboración en el tema “El Cubilote”