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EL HORNO DE ARCO ELECTRICO

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by

cruz del carmen

on 24 February 2014

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Transcript of EL HORNO DE ARCO ELECTRICO

EL HORNO DE ARCO ELECTRICO
características generales del horno eléctrico
Proceso
Se trata de una caldera de acero con una tapa gigante forrada con material refractario de cerámica resistente al calor.
• Su tapa se levanta para la carga con chatarra. La tapa también contiene los tres electrodos de grafito que crean el arco eléctrico para fundir la chatarra en acero nuevo.
• Después de la carga, se bajan los electrodos en la chatarra y se alimenta de energía al horno.
• La electricidad se arquea entre los electrodos generando el calor necesario para fundir la chatarra de acero.
• Los compuestos fundentes eliminan las impurezas. Para obtener más calor, las siderúrgicas inyectan carbón pulverizado y el oxígeno para complementar el calor eléctrico. Aproximadamente un tercio del calor en los hornos de arco eléctrico proviene de la inyección de combustible y del oxígeno.

Requerimientos de energía eléctrica
• 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.
¿Qué es?
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 utilizado 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 1800 grados Celsius.

ANTECEDENTES
• El primer horno eléctrico de arco se desarrolló por el francés Paul Hérault, con una planta comercial establecida en EE. UU en 1907.
Construcción de un Horno Eléctrico.
• El horno de arco eléctrico para acería consiste en un recipiente refractario alargado, refrigerado por agua para tamaños grandes, cubierto con una bóveda también refractaria y que a través de la cual uno o más electrodos de grafito están alojados dentro del horno.

• El horno está compuesto principalmente de tres partes:

• El armazón, que consiste en las paredes refractarias y la cimentación.
• El hogar, que consiste en el lecho refractario que bordea la cimentación
• La bóveda o cubierta, de aspecto esférico o de frustrum (de sección cónica), cubre el horno con material refractario. Puede estar refrigerada con agua. La bóveda está construida con materiales de alta resistencia piroscópica (generalmente hormigón refractario) para soportar grandes choques térmicos y en la que se encuentran los electrodos de grafito que producen el arco eléctrico

PARTES DEL HORNO DE ARCO ELECTRICO
 En los hornos de arco eléctrico, utilizados en la fabricación de ferroaleaciones, carburo de calcio, silicio metal, producción de acero, etc. Los electrodos están sumergidos en el baño de material fundido y el calentamiento se realiza realmente por resistencia directa del material, aunque pueden producirse pequeños arcos entre los electrodos y la superficie de la carga o incluso dentro de la carga.
Los hornos modernos
En talleres de fundición modernos, el horno suele levantarse del suelo, así la cuba y los vertederos y las cucharas de colada pueden maniobrar sobre la base del horno. Separado de la estructura del horno está el sistema eléctrico y el soporte del electrodo, además de la plataforma basculante sobre la que descansa el horno.
• Un moderno horno de fabricación de acero de tamaño mediano tiene un transformador de 60 MVA de potencia, con una tensión secundaria entre 400 y 900 voltios y una corriente secundaria de más de 44.000 amperios.
• En un taller moderno, un horno debería producir una cantidad de 80 toneladas métricas de acero líquido en aproximadamente 60 minutos de carga con chatarra fría para aprovechar el horno.


Mezclas
En los hornos eléctricos de arco eléctrico se funde una mezcla compuesta por:
• Chatarra de acero: es la más importante de las materias primas.
• Hierro fundido: sirve para carbonizar el metal.
• Mineral de hierro: se agrega para oxidar las impurezas.
• Fundentes: se usa cal, con el objetivo de producir escorias básicas.
• Desoxidantes: se usan ferrosilicio, ferromanganeso, aluminio.
• Ferroaleaciones: para la obtención de aceros aleados, introduciendo: cromo, níquel, volframio, etc.

• En el s. XIX, el horno de arco eléctrico se empezó a emplear en la fundición de hierro. Sir Humphrey Davy llevó a cabo una demostración experimental del horno en 1810; el método de soldadura por arco eléctrico fue investigado por Pepys en1815; Pinchon itentó crear un horno electrotérmico en 1853; y, en 1878 - 79, Wilhelm Siemens patentó el horno de arco eléctrico.
• Los hornos de arco eléctrico fueron utilizados en la Segunda Guerra Mundial .
Cuando Nucor-ahora uno de los mayores productores de acero en Estados Unidos-decidió entrar en el mercado de productos largos en 1969, se optó por poner en marcha un mini-molino, con un horno eléctrico de arco como su horno de fabricación de acero, pronto seguido por otros fabricantes
Fases del proceso
 Fase de fusión
 Fase de oxidación
 Fase de reducción
 Fase de laminación o moldeado

Pros y contras del arco eléctrico
Un horno de arco eléctrico proporciona un control preciso de la atmósfera y la temperatura interna. Emite casi ninguna contaminación. Debido a que comienza con chatarra, un horno de arco eléctrico es económico en comparación con otros procesos de fabricación de acero para la fabricación de acero en lotes pequeños. Éstos pueden hacer económicamente lotes de acero tan pequeños como de 1 tonelada. Pero, los hornos de arco eléctrico requieren acceso a la electricidad excesiva lo que se convierte en algo muy peligroso para los trabajadores; y los accesos ferroviarios para traer un suministro constante de chatarra de metal.
Hornos de inducción
Un Horno de inducción es un horno eléctrico en el que el calor es generado por calentamiento, por la inducción eléctrica de un medio conductivo (un metal) en un crisol, alrededor del cual se encuentran enrolladas bobinas magnéticas. Estos hornos funcionan con corriente a una frecuencia de 500 a 2000 Hz.
Componentes del horno de inducción
Tipos de hornos de inducción
 Horno sin núcleo.
Horno sin núcleo, de alta frecuencia, el cual consta en un crisol totalmente rodeado de una bobina de cobre, enfriada por agua, a través de la cual pasa la corriente que genera el campo magnético lo que calienta el crisol y funde el metal en su interior.

 Horno de núcleo o de canal
Estos hornos son de baja frecuencia (60 Hz), estos equipos tienen una bobina que rodea una pequeña porción de la unidad; es decir, la bobina o bobinas hacen las veces de primaria y el bucle, o movimiento cerrado del propio metal fundido.

Ventajas
Una ventaja del horno de inducción es que es limpio, eficiente desde el punto de vista energético, y es un proceso de fundición y de tratamiento de metales más controlable que con la mayoría de los demás modos de calentamiento.
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