Horno De Afino Electrico

Afino del acero: Hornos eléctricos

El hierro en estado puro no posee la resistencia y dureza necesarias para las aplicaciones de uso común. Sin embargo, cuando se combina con pequeñas cantidades de carbono se obtiene un metal denominado acero, cuyas propiedades varían en función de su contenido en carbono y de otros elementos en aleación, tales como el manganeso, el cromo, el silicio o el aluminio, entre otros.

El acero se puede obtener a partir de dos materias primas fundamentales:

- el arrabio, obtenido a partir de mineral en instalaciones dotadas de alto horno

- chatarras férricas, que condicionan el proceso de fabricación.

En líneas generales, para fabricar acero a partir de arrabio se utiliza el convertidor con oxígeno, mientras que partiendo de chatarra como única materia prima se utiliza exclusivamente el horno eléctrico (proceso electrosiderúrgico).

Existen distintos tipos de hornos eléctricos: de resistencia, de inducción, electrolítico, de arco voltaico; pero éste último es el empleado para el afino del acero.

Estructura del horno eléctrico:

El horno eléctrico consiste en un gran recipiente cilíndrico de chapa gruesa (15 a 30 mm de espesor) forrado de material refractario que forma la solera que alberga el baño de acero líquido y escoria. El resto del horno está formado por paneles refrigerados por agua. La bóveda es desplazable para permitir la carga de la chatarra a través de unas cestas adecuadas.

La bóveda está dotada de una serie de orificios por los que se introducen los electrodos, generalmente tres, que son gruesas barras de grafito de hasta 700mm de diámetro. Los electrodos se desplazan de forma que se puede regular su distancia a la carga a medida que se van consumiendo. Otro orificio practicado en la bóveda permite la captación de humos, que son depurados convenientemente para evitar contaminar la atmósfera.

El horno va montado sobre una estructura oscilante que le permite bascular para proceder al sangrado de la escoria y el vaciado del baño.

Funcionamiento del horno eléctrico:

Los hornos eléctricos son sobre todo útiles para producir acero inoxidable y aceros aleados que deben ser fabricados según unas especificaciones muy exigentes.

La fabricación del acero en horno eléctrico se base en la fusión de las chatarras por medio de una corriente eléctrica, y al afino posterior del baño fundido.

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. El control del 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.

El refinado se produce en una cámara hermética, donde la temperatura y otras condiciones se controlan de forma rigurosa mediante dispositivos automáticos. En las primeras fases de este proceso de refinado se inyecta oxígeno de alta pureza a través de una lanza, lo que aumenta la temperatura del horno y disminuye el tiempo necesario para producir el acero. La cantidad de oxígeno que entra en el horno puede regularse con precisión en todo momento, lo que evita reacciones de oxidación no deseadas.

Para la generación de 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 (3500ºC) aunque se mantiene a un nivel aceptable para la mayoría de los aceros.

Las ferroaleaciones se añaden tanto al horno eléctrico como en cuchara, 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. 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 le 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 del horno eléctrico:

• Independencia del arrabio líquido

• Alta productividad: de 20 a 80 t/h

• Costes totales muy reducidos

• Fácil extracción de la escoria

• Fácil control de temperatura

• Mejor reducción del acero al operar en ausencia de aire

• Menor cantidad de humos

• Programación y automatización de las tareas

Inconvenientes del horno eléctrico:

• Producción en menor escala que Alto horno

• Posibilidad de contaminar el acero con elementos residuales de la chatarra

• Elevado

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