En este trabajo definiremos el concepto, clasificación y rendimiento térmico de los hornos de fusión, los cuales tienen un rol muy importante en las industrias metalúrgicas y por consiguiente en el desarrollo económico de la sociedad

INTRODUCCIÓN

HORNOS DE FUSION

CONCEPTO

SELECCIÓN

SEGURIDAD

Los hornos de fusión son aquellos hornos utilizados

para fundir de materiales de diversas composiciones en los talleres de fundición de hierro, acero y de metales.

En estos hornos no sólo se lleva a cabo la fusión de los metales, sino también el control del material, de las composiciones y, por consiguiente, tendrá que disponer del personal y los medios que hagan posibles estas tareas.

CONCEPTO

Consideraciones económicas

La composición y el punto de fusión de la aleación a fundir

El control de la atmosfera del horno

La capacidad y la rapidez de fusión requeridas.

Consideraciones de tipo ecológico

Suministro de energía y su disponibilidad así como el costo de combustibles.

Facilidad de sobrecalentamiento del metal.

Tipo de material de carga que es posible utilizar.

SELECCIÓN: Factores

El polvo de la arena u otros compuestos utilizados en

el colado.

Los humos de los metales fundidos, así como las salpicaduras del metal fundido durante las transferencias y el vaciado en los moldes.

La presencia de combustibles para los hornos, el control de su presión y la operación correcta de válvulas, etc.

La presencia de agua y humedad en crisoles, moldes y otros sitios de la planta (se transforma en vapor).

SEGURIDAD: Consideraciones

El manejo inadecuado de fundentes, que son higroscópicos y son un peligro al absorber humedad.

Inspección de crisoles, herramientas y otro equipo en busca de desgaste, grietas, etc.

Inspección de equipo, como los pirómetros en función de su precisión y calibración adecuadas.

La necesidad de un adecuado equipo de seguridad personal como guantes, delantales, batas, mandil, protectores faciales y zapatos.

CLASIFICACIÓN

Tipos de Hornos

Hornos de crisol

Se funde el metal sin entrar en contacto directo con los gases de combustión y por esa razón se llaman algunas veces hornos calentados indirectamente.

Se dividen en 3: Horno de crisol móvil, horno de crisol estacionario, horno de crisol basculante

Hornos eléctricos

Producen temperaturas muy elevadas y son los más indicados para la desulfuración y desfosforacion de la fundición y para la obtención de aceros especiales.

Hornos por inducción

Usa corriente alterna a través de una bobina que genera un campo magnético en el metal; esto causa un rápido calentamiento y la fusión del metal de alta calidad y pureza.

Horno de arco eléctrico

La carga se funde por el calor generado de 3 electrodos gigantes, el consumo de potencia es alto y pueden diseñarse para altas capacidades de fusión y se usa principalmente para la fundición de acero, una vez que el material esta fundido el horno se inclina para verter el acero fundido en una olla.

Horno basculante

Son hornos móviles apoyados sobre un sistema de sustentación, usualmente se les utiliza cuando es necesaria una producción relativamente grande de una aleación determinada.

Horno de cubilote

Consiste en un tubo de más de 4 metros de longitud y pueden tener desde 0,8 a 1,4 metros de diámetro, se carga por la parte superior con chatarra de hierro, coque y piedra caliza y se utilizan para hacer fundición de hierros colados.

Horno rotativo

Se compone de una envuelta cilíndrica de acero, revestido con material refractario y puede girar lentamente alrededor de su eje principal este horno es usado para la fundición de cobre, bronce, latón y aluminio.

Hornos de aire

Está integrado por un crisol de arcilla y grafito los que son extremadamente frágiles, estos crisoles se colocan dentro de un confinamiento que puede contener algún combustible sólido como carbón o los productos de la combustión.

RENDIMIENTO TÉRMICO

La elección de tipo de horno, su capacidad, tipo de calefacción y forma de

operar, debe siempre realizarse mediante un estudio técnico-económico, optimizando el diseño para adecuarlo al objetivo

Siempre que sea posible debe pasarse del trabajo discontinuo a continuo. En los hornos de funcionamiento intermitente debe programarse el trabajo de tal forma que los tiempo de espera sean mínimos.

Una buena estanqueidad del horno evita entradas de aire incontroladas.

El empleo de materiales altamente refractarios permite temperaturas más altas de llama, con la consiguiente mejora de la eficacia

Diseño y utilización del horno

Debe trabajarse, siempre que sea posible, a plena capacidad de la instalación.

Debe automatizarse al máximo el control del proceso, así como las operaciones de carga y

descarga, evitando operaciones erróneas.

Aprovechar la energía desprendida en los procesos exotérmicos.

No operar nunca a temperaturas más altas de lo necesario.

Emplear aire enriquecido y precalentado para mejorar la cinética del proceso y el balance térmico.

Emplear oxígeno puro como comburente para minimizar el volumen de gases de combustión.

Recuperar los efluentes valiosos y aprovechar térmicamente el carbono y el monóxido de carbono para producir, mediante su combustión, vapor para proceso.

Utilizar quemadores recuperativos o regenerativos.

Proceso

Evitar una excesiva humedad en el producto.

Estudiar el almacenamiento de las materias primas, evitando, para las que

capten fácilmente humedad, tiempos prolongados a la intemperie.

Mejorar el proceso químico y el intercambio térmico mediante la utilización de materias primas con granulometrías adecuadas.

Utilizar materiales semielaborados procedentes de procesos en los que se obtienen con una eficacia térmica mayor, que la que se consigue en el proceso principal.

Utilizar fundentes con el fin de rebajar la temperatura de operación.

Alimentación

Optimizar la combustión utilizando equipos de

análisis de gases y regulándola automáticamente.

Utilización de combustibles precalentados.

Trabajar a una temperatura de llama tan próxima a la teórica como sea posible.

Combustión

No refrigerar, o no dejar enfriar, los productos intermedios que

posteriormente deban ser calentados.

La temperatura de salida de gases y productos más adecuada es la necesaria para la etapa siguiente.

Si la temperatura de los efluentes es mayor que la requerida, pueden utilizarse para precalentar la carga, el aire de combustión, el combustible, utilizándolo en otra parte del mismo proceso o instalar una caldera de recuperación.

Si la temperatura de los gases de calentamiento es más alta de la requerida, recircular parte de los gases efluentes para disminuir el exceso de aire, limitando la temperatura en la cámara de combustión y aumentando la velocidad del gas en las zonas de precalefacción y calefacción

Efluentes

Programar el mantenimiento preventivo para evitar paradas

imprevistas.

Calcular el empleo óptimo de los aislantes para evitar temperaturas de pared excesivas.

Eliminar la visión desde el exterior de las zonas rojas del horno con el fin de cortar pérdidas por radiación.

Utilizar el calor de las refrigeraciones para usos diversos, tales como calefacción, vaporización al vacío, etc.

Acortar el tiempo de las paradas, evitando perder todo el calor

acumulado.

Mantenimiento y pérdidas

HALLAR LA EFICIENCIA TÉRMICA

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CONCLUSIONES