Hornos Industriales

UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ.

ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL.

VALENCIA.EDO, CARABOBO.

AUTOR: Navarro. R. María. Lisbeth.

AUTOR: Luis F. Sidorovas G.

INTRODUCCIÓN:

Los Hornos industriales son equipos o dispositivos utilizados en la industria, en los que se calienta los materiales y las piezas o los elementos colocados en su interior por encima de la temperatura ambiente.

Las operaciones industriales abarcan una amplia gama de temperaturas, las cuales dependen del material a calentar, también del objeto del proceso de calentamiento y de las operaciones subsiguientes.

El propósito de este breve trabajo es analizar y describir los aspectos básicos relacionados a los hornos. En el área industrial, y para límites de este trabajo, nos referimos a los hornos como un equipo de transferencia de energía a fuego directo, que se encuentra dentro de la extensa clasificación de los intercambiadores de calor. Estos equipos poseen gran importancia en la industria puesto que su función principal es elevar la temperatura de ciertos cuerpos, permitiendo la obtención de diversos productos, subproductos y materias primas para procesos posteriores.

OBJETIVOS:

Alcanzar la temperatura necesaria para que se produzcan las reacciones químicas para obtener un determinado producto.

Cambios de estado (fusión de los metales y vaporización).

Ablandar para una operación de conformado posterior.

Tratar térmicamente para impartir determinadas propiedades.

Recubrir las piezas con otros elementos, vitrificado de los productos cerámicos (〖T>T〗_amb).

Determinar la procedencia de la energía calórica requerida para el calentamiento.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

La industria es el conjunto de procesos y actividades que tienen como finalidad transformar las materias primas en productos elaborados. Por su parte La manufactura es la forma más elemental de la industria; la palabra significa "hacer a mano" pero en economía significa transformar la materia prima en un producto de utilidad concreta. Casi todo lo que usamos es un fruto de este proceso, y casi todo lo que se manufactura se elabora en grandes fábricas.

La importancia de la industria es el desarrollo de los países en la cual está establecida, por ejemplo la industria hace que un país se convierta en potencia económica ya que se valoriza su moneda, el estado se vuelve más fuerte y el desarrollo aumenta.

Por ello, nos vimos en la necesidad de estudiar los hornos industriales y todo lo referente a ellos, desde su clasificación, procesos, partes, estructura y producción. Ya que, los mismos son de gran significación en toda industria o empresa implicando técnicas de manufactura, pues abarcan procesos que involucran condiciones tecno-económicas respecto a la producción de materiales.

CLASIFICACIÓN.

ALTO HORNO.

CONVERTIDOR DE OXÍGENO.

HORNOS ELÉCTRICOS.

REDUCCIÓN DIRECTA.

HORNOS ROTATIVOS.

HORNOS ESPECIALES.

CONCLUSIÓN.

RECOMENDACIONES.

ALTO HORNO:

Es el horno destinado dentro de la siderurgia a realizar la primera transformación de los minerales de hierro hacia su forma de productos semielaborados de acero, que luego serán manufacturados por la industria metalmecánica para darle sus múltiples y diferentes acabados para ser utilizados por el hombre. Se trata del primer eslabón del proceso tradicional (reducción indirecta) que elabora el acero por la vía de materiales líquidos fundidos.

Es un horno de cuba, a combustión y continuo, que funciona en contracorriente entre la carga sólidos que desciende y el gas reductor que asciende.

El horno se carga con materiales sólidos:

a) Carga metálica (aportante de hierro), que está constituida por una mezcla de minerales de hierro calibrados, sinter y pellets, en proporciones variables según las condiciones técnico-económico de la operación en cada planta.

b) Coque, que actúa como combustible, generador del gas reductor (CO) y sostén de carga.

c) Fundente, cuya función es reaccionar con la ganga para eliminarlas en forma de escoria.

Usualmente es caliza ya que la ganga es de características ácidas.

También por las toberas se inyecta aire caliente para producir la combustión del coque.

Los productos obtenidos son líquidos:

a) Arrabio o hierro de primera fusión (material con elevado tenor de carbono).

b) Escoria, de menor densidad que el arrabio, que sobrenada a este último.

El cuerpo del alto horno está constituido en chapas de acero recubierto en su interior por ladrillos refractarios, esencialmente consiste en dos troncos de cono unidos por su base mayor, constituyendo la cuba, etalaje y vientre, más un sector inferior cilíndrico, el crisol, en el cual se acumula el arrabio y la escoria hasta su colado secuencial (aproximadamente cada hora). En los grandes altos hornos el colado se realiza casi continuamente pues tienen varias piqueras y pasados 10-15 minutos después de cerrar una piquera se abre la otra.

Respecto a la playa de colado, ésta es una superficie que se construye unos metros elevada por sobre el terreno, a nivel de las piqueras de colado del horno, y es la que permite el laboreo frente a las piqueras, tanto el taponamiento de las mismas como su perforado en el momento del colado; además tiene premoldeados los canales por donde corre el arrabio hacia los carros torpedos durante la sangría del horno y otros por lo que corre la escoria que saliendo de las escorieras es llevado a través de estos canales hacia una gran pileta con agua en donde se produce su granulado. Este proceso se realiza con la escoria para que luego pueda ser usado en la fabricación del cemento, otorgando así un mayor valor a este subproducto.

CONVERTIDOR DE OXÍGENO:

CONVERTIDOR LD

En 1855 Henry Bessemer inventó el convertidor que lleva su apellido. Es un método neumático, dónde se obtiene acero líquido a partir de un arrabio también líquido.

En la figura superior, se observa que el reactor posee un fondo perforado por el que se insufla aire a presión. La corriente de aire atraviesa la masa de arrabio produciendo la oxidación de los metaloides que el mismo contiene (C, Si, Mn). Los óxidos resultantes se escorifican o escapan a la atmósfera como gases.

El calor necesario para mantener el baño metálico líquido se genera solamente con las mismas reacciones exotérmicas de oxidación y escorificación, es decir que no necesita aporte calórico externo.

Para disminuir el contenido de nitrógeno en el acero obtenido en el convertidor Thomas (reemplazó parte del proceso de Bessemer), entre los años 1935 y 1945 se intentaron diversas técnicas de inyección, enriqueciendo el aire soplado de oxígeno. Se llegó a trabajar con adiciones de hasta 35% de oxígeno, mejorando notablemente la calidad del acero. Sin embargo, la elevada temperatura que se producía a la salida de la tobera (hasta 2300 ° C) deterioraba sensiblemente el refractario de fondo. Ello, sumado al elevado precio que tenía el oxígeno en aquella época, hizo que estas técnicas no llegaran a afianzarse definitivamente. En la medida que se fueron desarrollando procesos para obtener oxígeno a bajo costo, se estudiaron métodos basados en la inyección de oxígeno puro por una lanza que se introducía por la boca del convertidor. Podemos dividir dichos procesos en dos técnicas básicas:

1. Convertidor con lanza LD.

2. Convertidor rotativo con lanza inclinada Kaldo o Rotor.

El método de convertidor LD consiste en inyectar oxígeno gaseoso puro (99.5 %) a alta presión, sobre un baño líquido de arrabio mediante una lanza que penetra por la boca del convertidor. Sin embargo, el valor del fósforo en el arrabio no debía ser mayor del 0.5 %, para ser afinado con la técnica de una escoria. Para tenores de fósforo superiores, existen variantes del método LD que permiten procesarlos (LD-AC y OLP) y que consisten en soplar oxígeno con una suspensión de pequeñas partículas de cal.

La otra tecnología de soplado de oxígeno con lanza corresponde a los convertidores Rotativo y Kaldo. Se trata de reactores que rotan alrededor de su eje a gran velocidad.

Revestimiento Refractario para el convertidor LD: Durante el periodo de afino tiene lugar una gran agitación del baño metálico, formación de escorias líquidas y espumosas que suben hasta el borde superior del recinto del convertidor, ataques de fluoruro de calcio producción de altas temperaturas (aproximadamente 2600°C en los puntos de impacto de los chorros de oxígeno) y salida de gases portadores de partículas sólidas (1500°Calasalidaporlapartesuperiordelconvertido).

El convertidor LD es un recipiente cuya porción inferior es cilíndrica (denominada barril) y la porción superior es abierta en forma de cono. En uno de sus lados posee un agujero

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