UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

Procesos de manufactura

Ingeniería Industrial

Molina Elizalde Luis Angel 414071391

Grupo: 1506

Prof. Sergio Durán

Tipos de Hornos

Fecha: 26 Agosto 2015

Semestre 2016-I

Objetivo___________________________________________________________

El objetivo principal de realizar este trabajo es conocer algunos de los diversos hornos que son utilizados para la fundición de hierro dentro de la industrial

Desarrollo ___________________________________________________________

Horno eléctrico

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. Además, existen hornos de laboratorio y usados por dentistas que tienen una capacidad de apenas doce gramos.

La temperatura en el interior de un horno de arco eléctrico puede alcanzar los 3800 grados Celsius.

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). Por lo tanto, dicho horno de arco eléctrico de 300 toneladas y 300 MVA requeriría aproximadamente de 132 MWh de energía para fundir el acero, y un "tiempo de encendido" (el tiempo que el acero se funde con un arco) de aproximadamente 37 minutos. La fabricación de acero con arco eléctrico es sólo rentable donde hay electricidad abundante, con una red eléctrica bien desarrollada.

Una acería eléctrica produce acero a partir de un horno eléctrico de arco, partiendo de chatarra principalmente sin necesitar de otras instalaciones propias del proceso siderúrgico integral (baterías de coque, sinterizado y horno alto).

La energía empleada para la fusión de la chatarra se logra con un arco eléctrico que se hace saltar entre electrodos que se introducen por la parte superior.

Funcionamiento

La carga del horno eléctrico está constituida de chatarra principalmente. En el baño se lleva a cabo una reacción de oxidación – reducción (proceso redox). Durante la fusión oxidante se elimina el fósforo y durante la reductora el óxido de hierro disuelto en el baño y el azufre. Controlar el tipo de atmósfera en el baño es fácil.

El calor se encuentra en la parte superior de la carga, siendo necesario en general usar bobinas electromagnéticas a fin de inducir a una agitación en el recipiente para que el material más frío del fondo alcance la parte superior igualándose de esta forma la temperatura y la composición química.

Para generar escoria se añade cal, caliza, etc. El contenido en nitrógeno suele ser elevado debido a las altas temperaturas generadas inmediatamente por debajo de los electrodos (3500 ºC) aunque se mantiene a un nivel aceptable para la mayoría de los aceros.

Las ferroaleaciones se añaden tanto al horno eléctrico como en horno olla, siendo este proceso el más adecuado para la fabricación de los aceros especiales. Aunque a veces pueden surgir problemas con el carbono desprendido de los electrodos de alta pureza, cocidos al vacío y de alta conductividad. Su tamaño es de 20-75 cm de diámetro y 1,5-3 m de longitud. Según se van quemando se va añadiendo nuevo electrodo a su extremo opuesto.

El arco opera de forma similar sobre una masa fría de chatarra o sobre la superficie del metal líquido. Este hecho y la facilidad de carga del recipiente lo convierten en el sistema idóneo para fundir chatarra de baja densidad tales como carrocerías compactas de coches o virutas y desechos procedentes de tornos y talleres mecánicos.

Ventajas

Alta Pureza

Gran Eficiencia térmica

Se puede controlar la temperatura dentro de intervalos muy precisos

Desventajas

Producción en menor escala que el horno alto

Posibilidad de contaminar el acero con elementos residuales de la chatarra

Elevado consumo eléctrico: en España la industria del acero es la de mayor consumo de energía eléctrica con un 6 % del consumo

Horno de cubilote

Un cubilote es un horno cilíndrico vertical de acero recubierto de refractario, es el más usado en la fundición de hierro colado. 

La carga que utiliza está constituida por hierro, coque, fundente y otros elementos de aleación que se cargan a través de una puerta ubicada en la parte superior. El coque constituye el combustible para calentar el horno a través de las aberturas cerca del fondo de la carcasa, se introduce aire forzado para la combustión del coque. 

El fundante es cal, compuesto alcalino que reacciona con la ceniza de coque y otras impurezas para formar la escoria, que sirve para cubrir la fundición, protegiéndola de reaccionar con la atmosfera interior del cubilote y reduciendo las pérdidas de calor. Los cubilotes operan de manera continua, tiene elevadas velocidades de fusión y producen grandes cantidades de metal líquido.

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 está 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.

Conclusiones___________________________________________________________

Un punto importante dentro esta investigación fue el que jamás había escuchado acerca de los tipos de horno que se usaban para la fundición, por lo cual resulto de bastante utilidad el hecho de conocer esta información.

De igual manera fui ligando la investigación anterior sobre el carbón coque con esta ya que dentro de este procedimiento se utiliza este mineral.

Bibliografía___________________________________________________________

http://www.quiminet.com/articulos/las-rocas-calizas-y-sus-usos-comunes-4228.htm

Aceros, metalurgia física, selección y diseño. Jose Antonio Pero-Sanz

http://www.sites.upiicsa.ipn.mx/polilibros/portal/polilibros/P_terminados/procmanuf-p-admon-Malpica/231.htm