Tipos De Hornos De Fundicion

HORNOS ELÉCTRICO

Producen temperaturas muy elevadas y son los mas indicados para la desulfuración y desfosforacion de la fundición y para la obtención de aceros especiales, porque en ellos el metal que se elabora se haya libre de todo cuerpo extraño (aire, gas, carbón, etc.).

Pueden usarse para el afinamiento de la fundición cargándolos de trozos de hierro, virutas, etc... Y haciendo luego la adicción de los elementos necesarios. La potencia de los hornos eléctricos se expresa por el Kw de corriente absorbida, que en los hornos de gran capacidad sobrepasan el millar. La cantidad de calor que produce un Kw-hora de corriente se obtiene por la formula Q=0,00024. 1000. 3600=864 calorías. Los hornos eléctricos pueden ser de resistencia, de arco y de inducción. Horno de resistencia: Se basa en el principio de que un cuerpo conductor atravesado por la corriente eléctrica se calienta hasta fundirse. Prácticamente estos hornos (construidos con materiales de alta resistencia eléctrica) se usan hoy mas bien para producir temperatura hasta 1000° para los distintos tratamientos térmicos, y muy pocos para fusión de acero. De arco voltaico: Es un flujo de chispas entre dos conductores eléctricos aproximados, que da una luz vivísima y una temperatura de 3000°. Un polo esta constituido por electrodos de grafito o de carbón y el otro es el mismo acero que se quiere fundir. En este sistema, que es el mas empleado, la corriente pasa a través del material y se llama por esto arco directo, mientras que si e arco se establece entre los extremos se llama arco indirecto.

Existen y funcionan hornos de arco de varios tipos (Stassano, Heroul, Girod, Fiat, etc.)formados por un recipiente cilíndrico de chapas y perfilados de hierro revestido de material refractario cubiertos de un cielo raza que los cierra completamente. En la parte delantera hay una puerta para la carga del material y el agujero de colada; en el cielo raso se encuentran tres agujeros para el paso de los electrodos. La base es curva y apoya sobre los rieles de manera que se puede inclinar para verter la colada. Los hornos de arco funcionan con un voltaje muy bajo (150 voltios) y fuerte amperaje (2500 a 4000 amperios),y la regulación de los electrodos de automática. De inducción: No es mas que un gran transformador en el cual el circuito secundario esta constituido por material a elaborar. En ellos la corriente de la líneas que circula en las bobinas es de poca intensidad y de gran voltaje, mientras que la corriente inducida en el circuito secundario, formado por el material metálico colocado en la solera o crisol del horno y es de poco voltaje y gran intensidad. Es este fuerte amperaje lo que determina en el horno este fuerte aumento de temperatura que funde el acero colocado en el crisol. Para iniciar el trabajo en esta clase de hornos hay que depositar en la solera una chapa bien caliente sobre la cual se hace luego la carga del material a tratar. Aunque mas costosos que los hornos a combustión, los eléctricos son preferidos por la uniformidad de calentamiento y por la pureza y homogeneidad de los aceros obtenidos

Ventajas

La principal ventaja de este tipo de hornos frente a los hornos de gas es el mayor rendimiento energético que se consigue en los eléctricos, ya que la electricidad es una forma de energía de alta calidad.

Los hornos eléctricos producen gases, pero no de combustión (por ejemplo, CO2 en la descarburización del acero), por lo que las emisiones son menos peligrosas para el medioambiente y los volúmenes muchos menores.

Los hornos eléctricos permiten calentar partes de una pieza aisladamente, mediante inducción por ejemplo, mientras que en los hornos de combustión esto no es posible, y la pieza ha de entrar en el horno entera.

Desventajas

Los consumos energéticos varían mucho de un tipo de horno a otro, influyendo factores tales como el combustible o la morfología del horno.

Horno de inducción

Las muchas variantes existentes de hornos de inducción no es posible en la actualidad clasificarlos rígidamente por la frecuencia de la corriente usada. Los hornos que trabajan a frecuencias superiores a los 500 ciclos por segundo tienen un baño en forma de crisol cilíndrico y no llevan un núcleo de hierro. Estos hornos se llaman corrientemente hornos de inducción sin núcleo. En los últimos años se han construido muchos hornos de este tipo que trabajan a 50 ciclos por segundo, es decir, la frecuencia normal de las redes de suministro. Los primitivos hornos de inducción tenían un canal de fusión que formaba el secundario en cortocircuito de un transformador; estos se pueden denominar hornos de inducción de canal.

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.

El principio de calentamiento de un metal por medio de la inducción fue descubierto por Michael Faraday en 1831 mientras se encontraba experimentando en su laboratorio.

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. Otra de sus ventajas es la capacidad para generar una gran cantidad de calor de manera rápida. Los principales componentes de un sistema de calentamiento por inducción son: la bobina de inducción, la fuente de alimentación, la etapa de acoplamiento de la carga, una estación de enfriamiento y la pieza a ser tratada.[1]

Las fundiciones más modernas utilizan este tipo de horno y cada vez más fundiciones están sustituyendo los altos hornos por los de inducción, debido a que aquellos generaban mucho polvo entre otros contaminantes. El rango de capacidades de los hornos de inducción abarca desde menos de un kilogramo hasta cien toneladas y son utilizados para fundir hierro y acero, cobre, aluminio y metales preciosos. Uno de los principales inconvenientes de estos hornos es la imposibilidad de refinamiento; la carga de materiales ha de estar libre de productos oxidantes y ser de una composición conocida y algunas aleaciones pueden perderse debido a la oxidación (y deben ser re-añadidos)

El rango de frecuencias de operación va desde la frecuencia de red (50 ó 60 Hz) hasta los 10 KHz, en función del metal que se quiere fundir, la capacidad del horno y la velocidad de fundición deseada - normalmente un horno de frecuencia elevada (más de 3000 Hz) es más rápido, siendo utilizados generalmente en la fundición aceros, dado que la elevada frecuencia disminuye la turbulencia y evita la oxidación. Frecuencias menores generan más turbulencias en el metal, reduciendo la potencia que puede aplicarse al metal fundido.

En la actualidad los hornos de frecuencia de línea (50 ó 60 Hz, según país) han quedado en desuso, ya que los mismos poseían muy poca eficiencia energética y además cargaban con un alto coste de mantenimiento, dado que contenían una gran cantidad de elementos electromecánicos. En las últimas décadas (aproximadamente desde finales del 70') se han incorporado equipos de estado sólido, conformados en su etapa de potencia con componentes tales como tiristores (diodos SCR) y transistores de potencia tipo IGBT, con lo que el rendimiento y eficiencia de estos equipos ha aumentado considerablemente.

Un horno para una tonelada precalentado puede fundir una carga fría en menos de una hora. En la práctica se considera que se necesitan 600 Kw para fundir una tonelada de hierro en una hora.

Un horno de inducción en funcionamiento normalmente emite un zumbido, silbido o chirrido (debido a la magnetostricción), cuya frecuencia puede ser utilizada por los operarios con experiencia para saber si el horno funciona correctamente o a qué potencia lo está haciendo.

Hornos de inducción de canales

Los primeros hornos de este tipo consistían de un anillo de metal que formaba un anillo secundario de un transformador de una sola espira. El baño de estos hornos era de forma poco conveniente. La capacidad estaba limitada por razones eléctricas, pero se encontró que el bucle del metal en corto circuito quedaba sumergido bajo un baño y se eliminaban muchos inconvenientes. Uno de los primeros hornos así concebidos (figura 10) el canal secundario de una V y el baño principal encima de los palos de la V, pero por efectos eléctricos y térmicos se produce una rápida circulación que sirve para calentar el baño de encima. Es esencial mantener el horno siempre lleno hasta un tercio de su capacidad con un metal, añadiéndose el metal a fundir al charco de metal líquido. Estos hornos se han empleado para fundir latón para lingotes y hoy se utilizan para aleaciones de aluminio coladas en coquilla y para fundición en hierro.

La sección de un horno de inducción de baja frecuencia del tipo Ajax- wyatt. El metal (A) se calienta por una bovina de cobre (B) que actúa como primario de un transformador. El secundario esta formado por un estrecho canal en forma de V de metal fundido.

Los otros tipos de hornos no tienen el canal secundario en forma de V; por ejemplo un tipo tiene dos cámaras separadas, una para la fusión y otra para mantener el metal hasta el momento de la colada, y estas cámaras están conectadas por 2 canales inclinados. El arrollamiento primario y el yugo de hierro del transformador están situados en canales. Se emplea este tipo de horno para fundir aleaciones de aluminio para colar en coquilla y para latones. El metal frío se carga en una de las cámaras mientras la otra sirve como baño de espera desde el que el metal se saca con

...