HORNOS DE FUNDICION

Introducción

Un horno de fundición es una maquina usada para crear metales a partir de una forma mineral. Un horno de fundición rudimentario también puede usarse para crear hierro y bronce; sin embargo, un horno de fundición es necesario para crear aluminio o acero. Aunque el horno de fundición lleve más recurso y tiempo para construir que su contra parte primitiva, y no puede construirse en el exterior, procesa los recursos de forma más eficiente, siendo necesario menos ingredientes para crear la misma cantidad de metal.

Los hornos que se usan para fundir metales y sus aleaciones varían mucho en capacidad y tamaño, varían desde los pequeños hornos de crisol que contienen unos cuantos kilogramos de metal a hornos de hogar abierto que soportan hasta 200 toneladas de capacidad. El tipo de horno usado para un proceso de fundición queda determinado por los siguientes factores:

• La necesidad de fundir la aleación tan rápidamente como sea posible y elevarla a temperatura de vaciado requerida.

• La necesidad de mantener tanto la pureza de la carga, como precisión de su composición.

• La producción requerida del horno.

• El costo de operación del horno.

1. Tipos de Horno de fundición

Pueden clasificarse convenientemente en cuatro grupos principales, según el grado de contacto que tenga lugar entre la carga y combustible.

• Hornos en los cuales la carga se encuentra en contacto íntimo con el combustible y los productos de combustión. El horno más importante en este grupo es el de cubilote.

• Hornos en los que la carga está aislada del combustible pero en contacto con los productos de la combustión. Este tipo de hornos es el horno hogar abierto para la fabricación de acero.

• Hornos en que la carga se encuentra aislada tanto del combustible como de los productos de la combustión. El principal es el horno que se emplea un crisol que puede calentarse ya sea por coque, gas o petróleo.

• Hornos eléctricos. Pueden ser de tipo de acero o de inducción.

En algunos casos se puede emplear un mismo tipo de horno tanto para aleaciones férreas como no férreas. En los casos en que es conveniente, se señalan las aplicaciones particulares de los hornos descritos a continuación.

1.1 Cubilotes

Los cubilotes son hornos de forma cilíndrica vertical que tienen una envoltura formada por una chapa de acero recubierta por el interior con una capa de material refractario de unos 25 cm. de espesor. El horno se sustenta sobre unos pilares que se denominan pies de sostén. Este sistema se emplea en fundiciones donde se necesite de un golpe una gran cantidad de hierro líquido, asegurándose una colada continua y evitándose las sangrías a intervalos, lo que representa siempre una pérdida de tiempo.

En el fondo llevan unas compuertas que van a abrirse después de las coladas y por ellas se arrojan al exterior las escorias que se van acumulando. En el frente y cerca del fondo tienen un agujero denominado piquera de colada para la extracción del metal fundido. Ese agujero da a un canal de chapa recubierto también con material refractario que conduce el metal líquido a las cucharas de colada o al antecrisol.

En la parte posterior del horno hay otro agujero, denominado piquera de escoria o escorial, por el que también se extraen las escorias.

Por encima del plano de la piquera de escorias está el plano de toberas, que es por donde va a entrar el aire para facilitar la combustión. Las toberas están separadas unas de otras regularmente y se sitúan alrededor de todo el cubilote. A veces puede haber dos planos de toberas dispuestos de tal manera, que el aire puede entrar al cubilote por un plano, por el otro o por los dos. Este sistema de doble plano es muy aconsejable, ya que las toberas suelen obstruirse con cierta facilidad.

Por encima del plano de toberas se encuentra la caja de viento, que es un sistema propio de ventiladores de tipo centrífugo encargados de proporcionar el caudal de aire necesario a cada tobera.

Por encima hay una plataforma con una puerta de carga llamada tragante, por donde suministramos al horno todo lo necesario, es decir, la carga de metal y coque que a su vez tendrá una mezcla de fundentes (CaCO3).

En la parte superior nos encontramos una cámara de forma cilíndrica llamada cámara de chispas que suele tener un sombrerete. Esta cámara trata de evitar que salgan partículas sólidas e incandescentes que son arrastradas por los gases al exterior.

El tamaño de los cubilotes puede variar y, dependiendo de él, está su capacidad de producción:

P = 6D2

Donde D = diámetro interior (m) y P = producción (Tm/h).

Estos hornos van refrigerados por agua y es necesaria para evitar el desgaste del material refractario.

1.1.1 Carga del cubilote

La carga del cubilote no es homogénea, sino que puede tener diversos componentes (chatarra, arrabios,…). La carga de coque depende de la carga metálica, puesto que cada metal necesita más o menos coque. El tamaño de las piezas debe ser, como mucho, ⅓ del diámetro del cubilote. Hay que tener en cuenta que la cantidad de caliza también depende de la cantidad de carga metálica.

1.1.2 Marcha del cubilote

A medida que se vayan haciendo sangrías tendremos que ir recargando el horno. Estas quedan espaciadas en torno a una hora y serán más o menos grandes en función de las necesidades. Una vez que no se necesita el horno, no se apaga, sino que se deja mantenido. En el caso en que no se prevean más necesidades próximas, se procede a apagarlo.

Cuando se apaga el horno hay que realizar ciertas operaciones:

1. Eliminar los residuos

2. Regar con agua

3. Separar el coque que no se haya quemado

1.1.3 Funcionamiento del cubilote

Como consecuencia del calor producido por la combustión del coque y el oxígeno del aire se produce dióxido de carbono: C + O2 → CO2.

El dióxido de carbono que sube de la zona de combustión se encuentra con el coque encendido en la zona de fusión y se reduce según la reacción: CO2 + C → 2CO.

A la vez que esta reacción, se dan también otras como son la oxidación del silicio y el manganeso e, incluso, de partes del hierro. Estos óxidos de hierro y magnesio reaccionan con la sílice, produciendo silicatos, que, a su vez, reaccionan con la cal y, en cierto modo, van a ser responsables del control adecuado de la fusión y la desulfuración del metal.

1.2 Horno de reverbero

Son un tipo de horno que se utiliza para piezas de gran tamaño. Son más largos que altos. El horno

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