Horno de arco electrico

1. Horno de arco eléctrico Jacqueline Huerta O’Valle Mayka Alexia Maldonado Madrigal Mario Alberto Espinosa Villarreal

2. ¿ Qué es ? Un horno de arco eléctrico es aquel horno, que como su nombre lo dice, se calienta a travez de un arco eléctrico. Es el más versátil de todos los hornos para fabricar acero . No solo puede proporcionar temperaturas hasta 1930 C, sino que también puede controlarse eléctricamente con un alto grado de presición . Debido a que no emplea combustible alguno , no se introduce ningún tipo de impurezas . El resultado es un acero de lo más limpio .

3. Objetivo El objetivo del horno de arco eléctrico , es transformar la chatarra en acero industrial de alto grado.

4. Ventajas Instalación mas sencilla y menos costosa que la de cualquier horno utilizado para fabricar acero . Se obtienen temperaturas más elevadas . No se producen gases de combustión .

5. ¿ Qué produce? Puede producir todo tipo de aceros , desde aceros con regular contenido de carbono hasta aceros de alta aleación , tales como aceros para herramientos , inoxidables y aceros especiales . Su chatarra es cuidadosamente seleccionada . El arrabio fundido raramente se ocupa .

6. Tipos de Hornos Horno de arco eléctrico indirecto . Horno de arco eléctrico directo .

7. Horno de Arco Eléctrico Indirecto

8. En este tipo de horno se usa el sistema que se llama calentamiento en Stassano . El arco salta entre dos electrodos horizonaltes sin tocar baño y escoria . El calentamiento es indirecto , por radiación de arco al baño . Algunos hornos son rotativos ( Arctal , por ej .) con el cual el calor acumulado en la bóveda es devuelto al baño al girar y ponerse en contacto con él . Puede decirse que son una combiación de horno alto y de arco . Se utilizan básicamente para reducción carboeléctrica de óxidos y subsiguiente obtención de aceros y ferroaleaciones . También para colada de aleaciones no férreas o fundiciones para moldeo .

9. Hornos de arco eléctrico directo

10. Son los más usados en la industria del acero y fundición . En el monofásico (o de corriente continua) hay dos calentamientos . Uno es producido por el arco radiante indirecto , al igual que el Stassano , y el otro se deriva del efecto Joule producido por la corriente a su paso por el baño de acero hasta el electrodo de retorno . Pueden trabajar con el arco sumergido en la escorio , lo cual ahorra energía .

11. En el trifásico , por otro lado , el arco salta entre los tres electrodos a través del baño de acero . En este caso , hay un calentamiento por radiación del arco eléctrico al baño y otro Joule por el paso de la corriente por el propio baño . Puede trabajar tambien sumergido en la escoria .

12. Componentes La cuba : Es la parte del horno que contiene la puerta de carga y la colada. Esta hecha de planchas de acero dulce de 4mm de espesor . Boveda , paredes y solera : La boveda es la tapa del horno , construido con anillos metálicos refrigerados y revestidos con material refractario de alumina. Las paredes del horno son que las que están en contacto con la masa líquida hasta una determinada altura . Están revestidos de ladrillos de magnesita y cromo-magnesita según sea la parte que va a estar en contacto con la escoria y la masa fundida . Solera es la parte que contiene al metal fundido , esta revestido de ladrillos refractarios de magnesita o dolomita de 300 a 400 mm. Electrodos : Son de grafito y existen varios diametros y longitudes por ejemplo . 100 mm de diametro y 2m de longitud se sujetan con mordazas de cobre refrigeradas por agua a las barras longitudinales .

13. Mecanismo de basculación : Para efectos de vaciar el acero fundido a la cuchara de colada se tienen sistemas de basculación o giro hidraúlico

14. Capacidad del horno Existen hornos de diferente capacidad , los mismos que se seleccionan conforme los requirimientos del acero . Por ejemplo , si se necesita 4000 toneladas de acero líquido por año , la capacidad del horno sería de 4.87 t/colada.

15. Diametro de electrodos y cuba De acuerdo a la capacidad de los hornos se obtiene el diámetro de la cuba y de los electrodos que han de usarse . Mediante curvas experimentales se determina lo señalado .

16. Potencia eléctrica De la misma manera , la potencia resulta de acuerdo al diámetro de los electrodos . Es evidente que a mayor diámetro , mayor se debe aplicar una potencia eléctrica . La variación de la potencia está en relación a la capacidad de los hornos y duración de la colada.

17. Un ciclo de funcionamiento del horno puede tener los siguientes tiempos : Preparación de los electrodos : 15 min Carga : 30 min Fusión : 75 min Colada: 15 min Total:135 min

18. Materiales de carga Chatarra . Es el componente básico de la carga . Entre las cualidades deseadas están : Lo mas gruesa y masiva posible . La mejor suele ser la que prodece de astilleros , desguace de buques , maquinario , calderería pesadas y ferrocarriles . Son preferibles aceros al carbono o de muy baja aleación para acortar la duración oxidante de la colada y evitar problemas de laminación . Que estén limpias y libres de óxido , scidad , pinturas , aceites . Etc.

19. Prerreducidos : Que son los pellets, briquetas , hierro esponja , los cuáles son productos obetnidos por reducción directa en estado sólido , mediante carb-on o hidrocarburos , de minerales muy puros y casi exentos de ganga. Aportan la ventaja de que son prácticamente hierro puro , por ello su presencia es favorable como diluyente de elementos perjudiciales .

20. Se cargan de diferentes formas : Añandiendolos a la cesta de carga . Mediante agujeros practicados en la bóveda o cuba . Inyectada en la cuba mediante equipos especiales .

21. Otros materiales de carga : Aveces se carga arrabia o fundición (3-5% de carbono ) o carbón ( preferiblemente coque ) para aumentar el contenido de carbono que favorezca el hervido y la escorio espumosa .

22. Proceso de fundición Lo primero es seleccionar la chatarra en función de sus características , así como su peso. Después, se lleva la chatarra (por medio de electroimanes) a una cuba que posteriormente se verterá en el horno. El paso siguiente es cuando se vierte la chatarra (que ahora se le denomina crisol) a la cuba del horno. Hay un método para llenar la cuba; primero que nada se introducen los materiales mas pesados en el fondo y los mas livianos en la parte superior, para que los electrodos puedan perforar mas fácilmente y asi poder derretir los materiales mas pesados del fondo.

23. El horno de arco eléctrico esta formado por una cuba en la cual se introduce la chatarra a la que se denomina crisol . Una vez introducida la chatarra se procede al calentamiento del horno . El calentamiento se realiza mediante los electrodos de grafito o carbono para resistir altas temperaturas y permitir la conducción de electricidad .

24. En esta caso, usaremos de ejempló el horno de arco eléctrico directo trifásico, que contiene tres electrodos que cuando llegan a la caldera descargan 115000000 de wats de electricidad. El arco eléctrico funciona mediante el arco de electricidad que salta entre ellos. Cada electrodo los separa un gas ( el aire que respiramos) ( 78% nitrógeno) (21% oxigeno) el grafito conduce electricidad asi que salta de un electrodo a otro. Esta es la que derrite la carga de chatarra con acero. Se puede generar hasta 1600 C.

25. Una vez fundida toda la chatarra , en el interior del horno tenemos hierro fundido y escoria . La escoria está formada por todos aquéllos materiales que no han sido evaporados a 1600 C. Llega el momento de realizar un análisis química para saber si el material fundido reúne las cualidades requeridas .

26. Para ello , se analiza la escoria ya que la calidad de la escoria nos reflejará la calidad del hierro fundido . En caso de que no se adecuen las cualidades del metal se deberá introducir carbono para enriquecer la fundición y dotarle de las propiedades necesarias para su posterior utilización .