Hornos de Cubilote Trabajo 2

65
1UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN FACULTAD DE INGENERIA METALURGICA Y QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE ING. METALURGICA “HORNO DE CUBILOTE” Alumno: Sota Grau Diego Tasayco Sota Roberto Llontop Mendoza Marcos Docente:

description

hornos de cubilote

Transcript of Hornos de Cubilote Trabajo 2

Page 1: Hornos de Cubilote Trabajo 2

1UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN

FACULTAD DE INGENERIA

METALURGICA Y QUIMICA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE ING.

METALURGICA

“HORNO DE CUBILOTE”

Alumno:

Sota Grau DiegoTasayco Sota Roberto

Llontop Mendoza Marcos

Docente:

Ing. Luna Quito Luis ErnestoIngeniero Metalúrgico.

Curso:

Page 2: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Hornos Metalúrgicos

Huacho – Perú

Octubre del 2015

Dedicatoria

Dedicatoria

Este trabajo quiero dedicarlo principalmente a Dios por

darnos salud y bienestar, en segundo lugar a mis padres y

familiares que hacen posible los avances académicos. Y

por último a los profesores y a nuestra universidad por

brindarme el conocimiento necesario para la formación

profesional.

Page 3: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Agradecimientos

Dedicatoria

Este trabajo quiero dedicarlo principalmente a Dios por

darnos salud y bienestar, en segundo lugar a mis padres y

familiares que hacen posible los avances académicos. Y

por último a los profesores y a nuestra universidad por

brindarme el conocimiento necesario para la formación

profesional.

Agradecimientos

A la Facultad de Ingeniería metalúrgica, que es la

casa que nos da los conocimientos y

herramientas, a través de su plana docente para

una buena formación profesional.

Page 4: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Resumen

Los hornos que se usan para fundir metales y sus aleaciones varían mucho en capacidad y

tamaño. El proceso de fundición que se llevó acabo en la vista que se hizo a la colonia la brigada

de parte de curso de metalurgia se realiza con por medio de un horno de cubilote vertical el cual

tiene modificaciones en cuanto con la capacidad para poder fundir acero.

Hornos de cubilote es el más sencillo y económico horno para trabajar con el propietario

de la Fundición pequeños. Hobby de metal lanzadores son siempre una mirada hacia fuera para

una alternativa más barata que proporcionan seguridad y el rendimiento de los resultados de

calidad y el horno de cubilote ofrece todo esto.

El aspecto común de un horno de cubilote es el de una chimenea. El horno puede ser de

casi cualquier tamaño que es ideal para ruedas de metal del patio trasero. Comúnmente, el horno

de cubilote se apoya en cuatro patas con un fondo de caída para eliminar los residuos del horno.

Este tipo de horno no utiliza un crisol para la máquina de colada de metal se coloque el metal

que se funde en el interior del horno.

La fuente de energía común para las cúpulas es el coque de piedra caliza que actúa como

un flujo. El aire puede ser bombeado para aumentar la quema de la coca. Cuando el coque está lo

suficientemente caliente de la aleación se introduce en la parte superior de la cúpula. Algunos

lugar la aleación después de coque y de aleación de nuevo y luego más. La aleación fundida

goteará a través de la coca que se acumulan en el pozo cerca de la piquera. Cuando el nivel de la

aleación fundida es suficientemente alto, la piquera se abre y se coloca en un crisol para poder

ser vertido en el molde el cual se desea fundir.

Page 5: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Abstract

The furnaces used to melt metals and alloys vary greatly in size and capacity. The casting

process that just took in the view that the colony became brigade metallurgy of course is done

through a vertical cupola furnace which is unchanged as the ability to melt steel.Cupola furnaces

is the easiest and most economical oven to work with the owner of the small foundry. Hobby

metal pitchers are always look out for a cheaper alternative to provide security and performance

quality results and the cupola furnace offers all this.

The common feature of a cupola furnace is a fireplace. The oven can be of almost any

size that is ideal for metal wheels backyard. Commonly, the cupola furnace is supported on all

fours with a background of falling to remove debris from the oven. This type of furnace does not

use a crucible for the metal casting machine that melts the metal in the oven is placed.The

common energy source for the domes is coke limestone acts as a flux. The air can be pumped to

increase the burning of coca.

When coke is hot enough alloy is introduced into the top of the dome. Some place after

coke alloy and alloy again and then again. The molten alloy drip through the coke that

accumulates in the well near the taphole. When the level of the molten alloy is high enough, the

taphole is opened and placed in a crucible to be poured into the mold which is desired melt.

Page 6: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Tabla de Contenidos

Capítulo 1 Generalidades.....................................................................................................11.1 Historia......................................................................................................................11.2 Descripcion................................................................................................................11.3 Partes del horno de cubilote.......................................................................................31.4 Funcionamiento.........................................................................................................61.5 Combustible...............................................................................................................7

1.5.1 El coque metalurgico..........................................................................................71.5.2 Fundente.............................................................................................................8

Capítulo 2 Parametros de dimensionamiento y operacion................................................112.1 Parametros de diseño...............................................................................................11

2.1.1 Altura del horno................................................................................................112.1.2 Toberas.............................................................................................................112.1.3 Conductores de aire..........................................................................................122.1.4 Zona del crisol..................................................................................................122.1.5 Antecrisol..........................................................................................................132.1.6 Puerta de carga y chimenea..............................................................................13

2.2 Parametros de operacion..........................................................................................142.2.1 Produccion horaria del horno............................................................................142.2.2 Altura de la cama..............................................................................................152.2.3 Suministro de aire.............................................................................................172.2.4 Emision de gases...............................................................................................19

Capítulo 3 Calor................................................................................................................203.1 Balance termico.......................................................................................................20

3.1.1 Eficiencia de fusion..........................................................................................213.1.2 Calor suministrado ...........................................................................................223.1.3 Oxidacion de Fe,Si,Mn.....................................................................................233.1.4 Calor sensible en el aire de solplado.................................................................243.1.5 Entrada total de calor por hora..........................................................................253.1.6 Formacion, fusiony sobrecalentamiento de la escoria......................................263.1.7 Descomposicion de la humedad en el aire soplado..........................................273.1.8 Calor sensible en los gases de escape...............................................................27

3.2 Radiacion del cubilote.............................................................................................283.3 Reacciones quimicas en el horno de cubilote..........................................................29

3.3.1 Reduccion directa.............................................................................................303.3.2Reduccion indirecta...........................................................................................30

Capítulo 4 Consideraciones..............................................................................................323.1 Ventajas...................................................................................................................323.2 Desventajas..............................................................................................................32

Conclusiones......................................................................................................................34Bibliografia........................................................................................................................35

Page 7: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Lista de tablas

Tabla 1. El título debe ser breve y descriptivo....................................................................3

Page 8: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Lista de figuras

Figura 1. Horno de cubilote UNJFSC..................................................................................3Figura 2. Partes de un horno de cubilote.............................................................................5Figura 3 Reacciones quimicas en un alto horno...............................................................29Figura 4. Diagrama de flujo de materiales en el horno......................................................31

Page 9: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Capítulo 1

GENERALIDADES

1.1. HISTORIA

Cubilotes se construyeron en China ya en el Período de los Reinos Combatientes,

aunque Donald Wagner escribe que algunos minerales de hierro fundido en el horno haya

sido lanzado directamente en los moldes. Durante la dinastía Han, la mayoría, si no todos,

de hierro fundido en el horno alto se vuelve a fundir en un horno de cúpula, que fue

diseñado para que un viento frío se inyecta en la parte inferior viajó a través de tubos de

toberas en la parte superior donde se descargó la carga, el aire convertirse en un chorro de

aire caliente antes de llegar a la parte inferior del horno, donde el hierro se funde y

después se coló en moldes apropiados para la fundición. Un horno de cúpula fue

realizada por Ren-Antoine Ferchault de Raumur alrededor de 1720.

1.2. DESCRIPCION

El cubilote consiste en un tubo de acero vertical con una altura de 10 metros,

aproximadamente y un diámetro que varía entre 4 y 6 metros, recubierto con material

refractario: Ladrillo refractario, con la disposición necesaria para introducirle una

corriente de aire cerca del fondo.

Todo el cubilote descansa sobre una placa circular que es soportada arriba del piso

mediante cuatro columnas separadas convenientemente para que las puertas abisagradas

puedan caer libremente. Estando en operación, estas puertas se giran hasta una posición

horizontal y se mantienen en su lugar por medio de una estaca vertical.

Page 10: Hornos de Cubilote Trabajo 2

La puerta de carga está localizada más o menos a la mitad de la cubierta vertical y la

parte superior del cubilote queda abierta, a excepción de una pantalla de metal o para

chispas. Las aberturas para introducir el aire a la cama de coque se conocen como

toberas. La práctica común es la de tener sólo una serie de toberas en una circunferencia

de la pared, aun cuando algunos cubilotes grandes tienen dos hileras. Las toberas de

forma acampanada, tienen el extremo mayor en el interior del horno para provocar que el

aire se difunda uniformemente, van distribuidas a distancias muy precisas unas de otras,

para obtener la distribución del aire tan uniforme como sea posible. El número de toberas

varía con el diámetro del cubilote, siendo desde cuatro en los cubilotes pequeños y hasta

ocho o más en los cubilotes grandes.

Alrededor del cubilote y en la zona de las toberas, se encuentra una caja, para el

suministro del aire. Opuestas a cada tobera se encuentran unas pequeñas ventanas

cubiertas con mica de tal forma que puedan inspeccionarse las condiciones dentro del

cubilote. El aire, suministrado por un ventilador centrífugo entra por un lado de la caja.

Opuesto al vertedero de colada, se encuentra otro vertedor para la escoria, en la parte

de atrás del cubilote. Esta abertura está colocada debajo de las toberas para evitar un

posible enfriamiento de la escoria, provocado por la corriente de aire.

Page 11: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Figura 1 – Horno de cubilote de la UNJFSC

1.3. PARTES DEL HORNO DE CUBILOTE

El cubilote es un horno que funciona con combustible sólido, en el cual la carga

metálica, el combustible y el comburente están en íntimo contacto entre sí. Esto permite

un intercambio térmico directo y activo, por lo tanto, un rendimiento elevado. Sin

embargo, por causa de este mismo contacto entre el metal, las cenizas y el oxígeno, el

hierro colado producido no puede ser rigurosamente controlado desde el punto de vista

metalúrgico.

Por lo general los hornos de cubilote están compuestos por las siguientes partes:

a) Chimenea y su correspondiente cobertura.- Ubicada en la parte superior, algunas

veces se añade un apaga-chispas.

b) Envoltura Cilíndrica del eje vertical, la cual es lámina de acero soldada.

Page 12: Hornos de Cubilote Trabajo 2

c) Revestimiento interno en material refractario.- Entre éste y la envoltura se deja

una capa intermedia de unos 2 cm aproximadamente, rellena de arena seca para

permitir las dilataciones radiales y axiales del refractario.

d) Cámara de Viento.- Es elaborada de plancha delgada, que circunda del todo o en

parte la envoltura y dentro de la cual pasa el aire o viento (enviado por una

ventilador) para la combustión.

e) Soporte de elevación.- Es un mecanismo que permite el ascenso y descenso de la

parte superior del horno mediante el movimiento de un volante ubicado en la parte

superior.

f) Placa del fondo.- Esta es una placa de acero grueso, con una abertura circular de

un diámetro igual a las dimensiones del revestimiento, posee una puerta que

permite la descarga del material para realizar la limpieza del horno, y esta se une

en la parte inferior con tubos los cuales están firmemente unidos al suelo.

g) Columnas de Apoyo.- Casi siempre son cuatro, son de hierro o fundición, y son

sostenidas a su vez por unos cimientos de ladrillo o de hormigón.

h) Piqueras de Sangría y escoria.- Es elaborado de plancha de acero, revestido de

masa refractaria. Parte de la piquera y con una gran inclinación (10°C

aproximadamente) hace caer el hierro fundido en el caldero de colada. En la parte

posterior a este canal se encuentra el Evacuador de Escoria, el cual es una abertura

dispuesta a unos 15 a 20 cm, aproximadamente, por debajo del plano de las tobera

i) Toberas.- Son ductos que permiten observar el proceso de la obtención del

Page 13: Hornos de Cubilote Trabajo 2

metal y por los cuales se pueden controlar el mismo.

j) Intercambiador de Calor.- Permite calentar el aire que ingresará a la zona de fusión, el

cual utiliza glp para su funcionamiento.

Figura 2 – Partes de un horno de cubilote

Page 14: Hornos de Cubilote Trabajo 2

1.4. FUNCIONAMIENTO

Se inicia la marcha colocando por la boca de carga coque para formar la cama, que va

desde el piso hasta algo encima de las toberas; Antes de iniciar la colada, debe ser

perfectamente encendida y llevada a la altura correcta. Posteriormente, se introducen

alternativamente cargas metálicas y no metálicas (coque y caliza) en un número de 4-5

pares hasta alcanzar el nivel de la boca de carga

Al insuflar aire por las toberas hace subir la temperatura por la combustión del

coque, provocando la fusión del metal. Este cae en gotas a través del coque, que lo

carbura y calienta aún más, llegando al piso del horno.

El coque consumido por la combustión y carburación, es sustituido por el cargado

entre cada carga metálica, manteniendo la altura ideal de la cama. La arena arrastrada por

los materiales de carga, el refractario que se funde y oxidación del metal, producen una

escoria ácida y viscosa. Para neutralizarla y hacerla más fluida, se agrega caliza junto con

el coque. En la medida que va fundiendo el metal, baja la carga y se va restituyendo con

nuevas cargas metálicas y de coque.

La conducción del horno cubilote, exige una experiencia muy grande, y se debe

controlar constantemente su marcha. Esta debe ser continua; si se para, al reiniciar

suceden descontrol de composición química y caída de temperatura, proporcional al

tiempo de parada.

Page 15: Hornos de Cubilote Trabajo 2

1.5. COMBUSTIBLE

1.5.1 El coque metalúrgico

El coque metalúrgico es utilizado como combustible y reductor en distintas industrias,

pero su principal empleo es en el horno (coque siderúrgico).

El coque cumple tres papeles principales en el horno de cubilote:

(I) Como combustible, proporcionando calor para los requerimientos endotérmicos de

las reacciones químicas, y para la fusión de la escoria y del metal. Este papel ha perdido

cierta importancia debido a las adiciones de fuel y gas por las toberas y, recientemente,

por la inyección de carbón.

(II) Como reductor que produce y regenera los gases para la reducción de los óxidos de

hierro.

(III) Como soporte de la carga y responsable de la permeabilidad de la misma. Este

papel es cada vez más importante, a medida que aumenta el tamaño de los hornos altos.

Que generalmente es carbón de coque. Recuerda que este carbón se obtiene por

destilación del carbón de hulla y tiene alto poder calorífico. El carbón de coque, además

de actuar como combustible provoca la reducción del mineral de hierro, es decir, provoca

que el metal hierro se separe del oxígeno.

1.5.1.1 Fabricación de coque

El CARBÓN es la materia prima para obtener COQUE. Sólo son aptas las hullas

grasas y semigrasas de llama corta, con contenido en materias volátiles entre 22% y

30%, azufre <1% y cenizas <9%

Page 16: Hornos de Cubilote Trabajo 2

1.5.1.2 Misión del coque en el proceso siderúrgico:

Producir por combustión el calor necesario para la reacción de reducción

(eliminar oxígeno) y fundir la mena dentro del horno.

Soportar las cargas en el alto horno

Producir el gas reductor (CO) que transforma los óxidos en arrabio.

¿Cómo se obtiene el coque?

Calentando a >1000 ºC las hullas.

Características de un buen coque:

Buena resistencia al aplastamiento

Baja humedad (<3%)

Bajo contenido en azufre (<1%)

Bajo contenido en cenizas (<9%)

Alto poder calorífico (6500 – 8750 Kcal/kg)

Mínimo contenido en fósforo y azufre (hacen frágil la fundición.)

1.5.2 FUNDENTE

Mineral que neutraliza la ganga, dando escoria que debe tener bajo punto de fusión y

densidad menor que el metal fundido. El fundente de la carga del horno se emplea como

fuente adicional de monóxido de carbono y como sustancia fundente. Este material se

combina con la sílice presente en el mineral (que no se funde a las temperaturas del

horno) para formar silicato cálcico (escoria), cuyo punto de fusión es menor. Sin la caliza

Page 17: Hornos de Cubilote Trabajo 2

se formaría silicato de hierro, con lo que se perdería hierro metálico. La escoria flota

sobre el metal fundido en la parte inferior del horno (superior del crisol).

Puede ser piedra caliza o arcilla. El fundente se combina químicamente con la ganga

para formar escoria, que queda flotando sobre el hierro líquido, por lo que se puede

separar. Además ayuda a disminuir el punto de fusión de la mezcla. El mineral de hierro,

el carbón de coque y los materiales fundentes se mezclan y se tratan previamente, antes

de introducirlos en el alto horno

El resultado es un material poroso llamado sínter. Se introduce el sínter por la parte

más alta de la cuba. La mezcla arde con la ayuda de una inyección de aire caliente

(oxígeno), de forma que, a medida que baja, su temperatura aumenta hasta que llega al

etalaje.

El resultado es un material poroso llamado sínter. Las proporciones del sínter son:

1. Mineral de hierro. ........2 Toneladas.2. Carbón de coque..........1 Tonelada.3. Fundente........................½ Tonelada

1.5.2.1 Tipos de fundentes finalidades y aplicaciones

Industria siderometalúrgica Para este sector de aplicación, se suministra

principalmente cal viva, dolomía calcinada y dolomía sinterizada (dolomía: Carbonato

magnésico). Desde el año 2001, Se está diversificando una gama de productos gracias a

la incorporación de Refractarios, refractarios básicos y no básicos utilizados tanto en

acerías de oxígeno como en acerías eléctricas en sus dos versiones de corriente (alterna o

continua).

Page 18: Hornos de Cubilote Trabajo 2

La cal viva se añade en convertidores (A.O.D.) (El proceso AOD se basa en el

soplado con argón y oxígeno para descarburar el baño de acero evitando que se produzca

una oxidación metálica relevante, protegiendo así el cromo). Y en los hornos eléctricos

(E.A.F. Horno Eléctrico de Arco) como fundente y escorificantes de las impurezas que

perjudican la calidad del metal.

Para la obtención de mayores rendimientos y resultados en estos procesos, se

suministra cales vivas de alta pureza y alta reactividad controlando los contenidos en

azufre y fósforo donde las aplicaciones lo requieren.

1.5.2.2 Clases de fundentes

OXIDANTE: como los nitrato de sodio y potasio y los óxidos de plomo y manganeso.

En general son caros y de empleo muy especial, origina escorias que pueden ser

peligrosas si llegan a sobrepasar un cierto límite de plomo y manganeso.

REDUCTORES: como los cianuros, cuyo uso resulta en la práctica, aún más limitado

que las anteriores. Por otra parte se comprende que su utilización puede resolver

problemas metalúrgicos creando a la par, otros ecológicos nada desdeñables.

NEUTROS: Como la fluorita, con los problemas inherentes al empleo de flúor que puede

pasar como contaminante a la atmósfera o a las escorias

El fundente tiene fundamentalmente la finalidad de eliminar los óxidos presentes en las

superficies de los materiales e impedir su nueva formación de óxidos durante el proceso

de reducción.

Page 19: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Capítulo 2

PARAMETROS DE DIMENSIONAMIENTO Y OPERACION

2.1. PARÁMETROS DE DISEÑO.

2.1.1 Altura del horno.

El principal parámetro de diseño del horno es su diámetro interior (D), medido al

nivel de tobera. De él depende la altura efectiva (He), que va desde el nivel de toberas a

la puerta de carga y la altura (H), que es la distancia de la solera a la puerta de carga. La

experiencia demuestra que ambos parámetros deben variar en los límites siguientes:

H=57

D; H =46

D 2.1.2 Toberas.

El aire para quemar el coque hace su entrada al horno a través del sistema de toberas.

En Cuba predomina el sistema de colocar todas las toberas en un mismo plano. En ese

caso, el área total (S1) de las mismas debe ser de 1/4 a 1/8 del área de la sección interior

del horno (F), medido a nivel de toberas. El valor más empleado es 1/4 (25 %). La

práctica inglesa recomienda colocar una tobera cada 15 cm de diámetro interior del

horno. Su número siempre debe ser par y no menor de 4

Otras recomendaciones son:

. Para cubilotes grandes----------S1=F/(5 6)

Para cubilotes pequeños------- S1=F/(4 5)

2.1.3 Conductores de aire

Page 20: Hornos de Cubilote Trabajo 2

La ubicación de las toberas está en dependencia de la capacidad del crisol del horno.

Una recomendación puede ser la siguiente: la hilera de toberas debe colocarse a 30 cm

aproximadamente del fondo de la solera del horno, si este se opera por colada continua y

de 90 a 120 cm, si este se opera por picadas.

La tubería, desde el ventilador hasta la caja de aire del horno, debe ser recta y de

sección circular. El área de su sección (S2) debe ser el doble de la sección de salida del

ventilador. La tubería, debe entrar tangencialmente en la caja de aire, de sección (S3).

Debe cumplirse que:

S3= (2.5 3) S2 donde: S3 = Área de la sección de la caja de aire.

a=  dónde: a = Altura de la caja de aire.

2.1.4 Zona del crisol

Las dimensiones del crisol también dependen del diámetro interior del horno (D).

Para hornos intermitentes, por picada, la altura del crisol (hcrisol) se puede tomar como:

H crisol = (0.8 1) D

En el crisol se estima que el metal líquido ocupa el 46 % del volumen. En nuestro

caso todos los hornos evaluados emplean sifón, por lo tanto son de sangrado continuo. En

este tipo de horno, la altura promedio del crisol es de 30 cm, en tanto no se acumula

metal dentro del horno (en el crisol), y este fluye constantemente hacia el exterior.

La piquera de escoria se recomienda colocarla de 15 a 20 cm por debajo del nivel de

tobera y siempre situarla entre dos toberas, con inclinación suficiente para que corra la

escoria libremente por ella. El diámetro de orificio debe ser de 30 a 50 mm. La piquera de

Page 21: Hornos de Cubilote Trabajo 2

colada se coloca al nivel de la solera del horno, debe tener una inclinación de 10º, el

diámetro del orificio debe ser alrededor de 15 a 25 mm.

2.1.5 Antecrisol

El antecrisol se utiliza cuando el horno opera por picada continua. La capacidad del

antecrisol, en toneladas por hora, debe ser de 0.5 a 1.0 veces la capacidad del horno. Por

lo general el valor más empleado es de 0.8. El diámetro interior del antecrisol se toma de

1.0 a 1.3 veces el diámetro interior del horno al nivel de tobera. La altura del antecrisol se

toma igual que su diámetro.

2.1.6 Puerta de carga y chimenea

La puerta de carga se coloca a 180º respecto a la piquera de colada. Se sitúa a partir

de la altura efectiva del horno. El tamaño de la puerta de carga depende del sistema de

carga empleado.

La chimenea debe sobresalir por el techo del edificio. En el extremo se añade el

apagachispas. La chimenea del horno debe quedar a no menos de 30 a 50 metros del

edificio de plantillería, para evitar incendios.

Page 22: Hornos de Cubilote Trabajo 2

2.2. PARAMETROS DE OPERACIÓN

2.2.1 Producción horaria del horno

Al igual que en su diseño, el parámetro fundamental de operación del horno es su

diámetro interior (D, medido a nivel de toberas). De él depende la producción horaria del

horno:

D =

donde: P = producción horaria, en Kg/hr.

D = diámetro interior del horno a nivel de tobera, en dm.

Al respecto existen discrepancias en la literatura científica. Por ello se han propuesto

otras formas de calcular la producción del horno. Entre ellas se encuentra la llamada

producción por el factor de corrección del horno, en ton/hr. La misma se obtiene

multiplicando el área de la sección del horno a nivel de toberas por un factor, que

depende de la relación Fe/coque (Capello, 1974), o sea:

Relación Fe/coque Factor:

6/1 ---------------- 0.0477/1 ---------------- 0.05467.5/1 ---------------- 0.0578.1 ---------------- 0.0622

8.3/1 ---------------- 0.06449/1 ---------------- 0.069610/1 ---------------- 0.077

P= F x Factor para la relación Fe/coque que le corresponda.

Page 23: Hornos de Cubilote Trabajo 2

La productividad real se puede calcular teniendo los siguientes datos: volumen de

cazuela (Vcaz), densidad del hierro fundido (ÞHo/Fo) y el número de cazuela en una hora

(Nocaz).

P=Vcaz x ÞHo/Fo x Nocaz

Un cubilote operado adecuadamente debe producir 75 Kg de hierro fundido por hora

y por decímetro cuadrado de sección (medida a nivel de toberas o su equivalente de

10lb/hora x pul 2 (Heine, Loper, Rosentral, 1967). Esto es lo que se conoce como

producción específica del horno. De igual forma, debe fundir a un ritmo promedio de

aproximadamente 10 cargas por hora.

2.2.2 Altura de la cama

Otro parámetro importante en la operación del horno es lo que se denomina altura de

la cama del horno (hc). Se entiende por tal, la distancia medida a partir del nivel de

toberas y que representa el nivel máximo a que habrá de llegar el coque encargado de

producir la combustión dentro del horno. Esta altura depende de la presión con que es

soplado el aire (Pa) dentro del horno. Su cálculo se efectúa mediante fórmulas empíricas

avaladas por la experiencia práctica (A.F.S. 1954).

hc= x 10.5 + 6donde :

hc = altura de la cama, en pulgadasPa= presión de la caja de aire, en onzas/pulg2

(1onza/pulg2= 44mmH2O)

.Dicha altura debe mantenerse constante durante toda la operación del horno y esa es

la función de las cargas de coque que acompañan a las cargas metálicas. El coque

Page 24: Hornos de Cubilote Trabajo 2

empleado en producir la cama del horno debe ser de la mayor calidad posible y el tamaño

de los trozos, debe oscilar entre 1/10 y 1/12 del diámetro interior del horno. Una regla

empírica muy efectiva consiste en lo siguiente: si la altura de la cama del horno está bien

calculada, el primer hierro fundido líquido (se considera frío y no se utiliza), debe salir

por la piquera de colada entre 6 y 9 minutos después de iniciada la marcha del horno. El

coque para formar la cama del horno debe calcularse a razón de 140 Kg/m2 de sección

del horno y en capas que alcancen aproximadamente 32 cm por la altura del horno. Antes

de añadirse una nueva capa de coque, para formar la cama, hay que asegurarse de que el

coque añadido anteriormente esté bien encendido. Después de alcanzada la altura

definitiva de la cama (en muchas fundiciones se hace por experiencia), se debe soplar aire

durante 4 o 5 minutos. De esa forma se desulfura el coque. A la cama del horno se le

puede o debe añadir 5 a 10 % de piedra caliza (fundente) (AFS, 1954), para desulfurar el

coque. El coque que se emplea en el cubilote y particularmente en la cama, debe poseer

buena resistencia mecánica, ya que tiene que soportar el peso de las cargas metálicas que

se introducen por la puerta de carga. Un valor adecuado de resistencia mecánica se

considera el siguiente: 15 MPa. El término resistencia mecánica aquí también puede

entenderse como la mayor o menor tendencia al fraccionamiento de los trozos de coque.

De ahí que en algunas normasestatales, este valor se exprese en función del porciento de

trozos retenidos sobre una malla, después de someter el coque a un tratamiento mecánico

dentro de un tambor giratorio. En esas condiciones, la fracción menuda, en un buen

coque, no debe sobrepasar el 15 % de la muestra.

Page 25: Hornos de Cubilote Trabajo 2

2.2.3 Suministro de aire

El aire que se sopla dentro del horno, por lo general proviene de un ventilador

centrífugo o de un ventilador de émbolos rotatorios (tipo Root). En las fundiciones

cubanas más antiguas predomina este último. Cualquiera que este sea, debe garantizar la

presión y el volumen de aire necesarios. El ventilador centrífugo, como se sabe, es más

elástico a los efectos de su regulación y más ventajoso desde el punto de vista económico.

El de émbolos rotatorios, en cambio, garantiza una presión constante, lo cual posee

particular importancia para un horno de cubilote, dado que la permeabilidad al aire y

los gases dentro del horno puede variar durante la operación del mismo. (Variación en el

tamaño del coque y los trozos de la carga metálica).

Los instrumentos de medición de la presión y el flujo de aire deben estar instalados

en una porción recta del conducto de aire, sobre una distancia no menor de 14 veces el

diámetro. El conducto de aire debe ser de sección circular y de un diámetro tal, que

la velocidad lineal del flujo sea menor a 15 m/s. La cantidad de aire que se inyecta a un

horno de cubilote, viene dada por la relación hierro/coque que se emplea (dicha relación

oscila normalmente entre 6/1 y 15/1) y determina, junto con el diámetro interior del

horno, la producción horaria del mismo (t/h). Un cubilote debe consumir

aproximadamente 100 metros cúbicos de aire por cada metro cuadrado de sección

transversal del horno (a nivel de toberas).

La instalación de las máquinas soplantes resulta a menudo inadecuada. Dos errores

muy frecuentes son: demasiado próximas a los hornos (lo cual no permite la instalación

de los instrumentos de medición según las normas vigentes) y a un nivel diferente al de la

Page 26: Hornos de Cubilote Trabajo 2

caja de aire del horno. Algunas de las recomendaciones que deben seguirse son las

siguientes: la entrada del conducto del aire a la caja de aire del horno debe ser tangencial;

la válvula de regulación del flujo (solo para ventiladores centrífugos), debe estar alejada

de los equipos de medición (metro orificio, Venturi, etc.); el equipo de soplado debe estar

en un lugar aireado, sin comunicación con el ambiente polvoriento de la fundición y

finalmente, como ya se señaló, ninguna sección del conducto puede ser menor que el

diámetro de salida del equipo soplador.

Como hemos visto, calidad del coque, presión del aire y altura de la cama del horno,

son parámetros esenciales para el buen funcionamiento del mismo. Es difícil dar una guía

segura sobre la presión del aire que se suministra al horno, ya que depende de muchos

factores, entre ellos: dimensiones de las toberas, tamaño promedio de los trozos de coque,

características de los materiales de la carga y otros. En condiciones normales de

operación suelen ser frecuentes los valores siguientes (Vetishka, 1981):

Diámetro interior del horno (cm): 60-75 76-100 101-125 126-150

Presión (cm de columna de agua): 30-40 41-55 56-70 71-90

Un aspecto importante y al cual no se le presta siempre la debida atención, es el

referido a la humedad relativa del aire que se sopla en el horno. Se ha demostrado que en

un horno que funde a razón de 14 t/h, y 25ºC y 75 % de humedad relativa del aire que se

sopla, se introducen en el horno aproximadamente 192 Kg de agua por hora. Esto

representa un consumo adicional de 230 Kg de coque por hora (San Solo, 1999).

Page 27: Hornos de Cubilote Trabajo 2

2.2.4 Emisión de los gases

En ningún momento se debe olvidar que desde el punto de vista ambiental, el horno

de cubilote es un emisor de gases nocivos. De ahí la importancia de conocer

adecuadamente la composición de los gases de escape del horno. Se considera que un

horno de cubilote opera correctamente, como proceso de combustión, cuando la

composición de los gases de escape, medidos en la puerta de carga del horno, es

aproximadamente la siguiente: CO2 -15% y CO -9%. Lo anterior, sin embargo, debe

considerarse como valores teóricos, ya que en la práctica pueden variar dichos contenidos

en límites más amplios.

Por ejemplo, para cubilotes de soplo frío, empleando una relación hierro/coque de

10/1, son normales los valores siguientes: 12-15% de CO2 y 8-12% de CO (Sujarchuk,

Judkin, 1989). En cualquier caso, el contenido de CO2 en los gases de escape debe

mantenerse entre el 50 y el 65% del total. Aunque son grandes variaciones en la relación

hierro/coque, este valor puede descender hasta 33%. La ausencia de llamas en la puerta

de carga del horno es uno de los índices que indican una operación normal del mismo.

Algunos autores consideran que se pueden predecir fallas en el funcionamiento del horno,

mediante la observación del tipo de llama que se tiene en la puerta de carga

Page 28: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Capitulo 3

3.1 BALANCE TERMICO

El cálculo de un balance térmico para una operación de cubilote requiere

conocimiento de las fuentes y disposición de calor. La entrada y salida de calor pueden

resumirse como sigue:

Entrada de calor (o calor absorbido):

1.- Calor potencial en el coque (poder calorífico del coque).

2.- Oxidación del hierro, silicio y manganeso.

3.- Calor sensible en el aire de soplado.

Salida de calor (o calor desprendido):

1.- Calentamiento, fusión y sobrecalentamiento del hierro.

2.- Calcinación de la piedra caliza.

3.- Formación, fusión y sobrecalentamiento de escoria.

4.- Descomposición de humedad en el aire de soplado.

5.- Calor sensible en los gases de escape.

6.- Calor latente en los gases de escape.

7.- Pérdidas de radiación del cubilote.

Se usan dos relaciones para expresar la eficiencia térmica de un cubilote. La primera

es llamada “eficiencia de fusión”, y está basada en la cantidad de calor potencial total de

entrada que es recuperado en la forma de hierro caliente.

Page 29: Hornos de Cubilote Trabajo 2

3.1.1 Eficiencia de fusión (%)

Calor presente enel hierro X 100(calor potencial enel coque )+¿ (calor de la oxidaciónde hierro , silicio ymanganeso )+¿(calor sensible enel aire de soplado)

La segunda relación que expresa la eficiencia térmica es llamada “eficiencia de

combustión”, y se refiere solamente a la eficiencia con que es quemado el coque. El calor

latente en los gases de escape nunca es generado como calor útil, y siempre representa

una pérdida térmica en el cubilote.

Calor latente Eficiencia de combustión (%) =

(Calor pot . enel coque) – en el gasde derrame¿ ¿calor potencial enel coquex100

La eficiencia de fusión de un cubilote está usualmente entre 30 y 50 %, comparada

con 20-30 %, en hornos regenerativos de hogar abierto, en los que el metal es fundido

fuera del contacto directo con el combustible.

Datos de un horno cubilote:

1.- Peso de la carga de metal, kg................................................... 9,090 kg 2.- Peso de la carga de coque, kg...................................................... 818 kg 3.- Peso de la carga de caliza, kg.................................................... ..105 kg 4.- Régimen de fusión, toneladas de hierro cargadas por hora.......... 19.88 5.- Régimen de consumo del coque, kg por hora............................... 2,068 6.- Caliza cargada, kg por hora............................................................. 300 7.- Contenido de CaCO2 de la caliza, %........................................... .97.15 8.- Régimen de soplado, m3/minuto................................................. 220.87 9.- Volumen de soplado, m3 por hora.............................................. 13,253 10.- Temperatura del aire de soplado,℃............................................ …315 11.- Temperatura de bulbo seco, ℃ ........................................................ 30 12.- Temperatura de bulbo húmedo, ℃ .................................................. 23 13.- Presión barométrica, mm.Hg.......................................................... 755 14.- Temperatura promedio de sangría, ℃ .......................................... 1513

Page 30: Hornos de Cubilote Trabajo 2

15.- Contenido de carbono fijo en el coque (por análisis), %............... 91.0 16.- Contenido de carbono en el hierro cargado, %............................. 2.50 17.- Contenido de carbono en el hierro sangrado, %........................... 3.10 18.- Contenido de silicio en la carga, %.............................................. 0.66 19.- Contenido de silicio en el hierro sangrado, %.............................. 0.58 20.- Contenido de manganeso en la carga, %...................................... 0.75 21.- Contenido de manganeso en el hierro sangrado, %......................0.52 22.- Contenido de CO2 en el gas de derrame (por análisis), %........... 13.0 23.- Temperatura de los gases de derrame (antes de su incendio), o C 563 24.- Contenido de CaO en la escoria, %............................................. 20.52 25.- Contenido de FeO en la escoria, %................................................. 2.0

Datos obtenidos durante un período de tiempo en que la operación del cubilote era estable y uniforme

3.1.2. Calor sumistrado

Peso de coque, kg por hora 2,068 kg Carbono fijo en el coque 91.0 % Peso del carbono fijo: 2,068 x 0.91 1,881.88 kg Calor al quemar a CO2 1 kg de C 8,028.9 Kcal Calor potencial: 1881.88 x 8028.9 = 15, 109,426.33 Kcal Carga de hierro, por hora: 19.88 toneladas métricas 19,880 kg Contenido de carbono del hierro cargado 2.50 % Contenido de carbono del hierro sangrado 3.10 % Pérdida de carbono cedido al hierro 0.60 % o sea, 19880 x 0.0060 = 119.28

kg En este momento es necesario conocer la cantidad de carbono perdido en la

descomposición de humedad. Esto será calculado más tarde, pero puede ser estimado

usando la relación de que el porcentaje de carbono perdido es aproximadamente el mismo

numéricamente que el número de granos de agua por pie cúbico (Véase descomposición

de la humedad).

Pérdida aproximada de carbono en la descomposición de la humedad

(1881.88 kg = 4,148.79 lb) → 4148.79 x 0.039 = 161.80 lb

Page 31: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Carbono total perdido (119.28 kg = 262.96 lb) →262.96 + 161.80 = 424.76 lb

Carbono potencial de este carbono (424.76 lb = 192.67 kg)

→ 192.67 x 8028.9 = 1, 546,928.16 Kcal

Calor potencial neto = 15, 109,426.33 – 1, 546,928.16 = 13, 562,498.17 Kcal

3.1.3 Oxidación de hierro, silicio y manganeso:

a) Oxidación de hierro: Peso de la escoria formada por hora 796.78 kg

FeO contenido en la escoria 2 % o sea, 796.78 x 0.020 = 15.94 kg

Calor de formación de FeO, por kg 887 Kcal

Calor producido por oxidación de hierro = 887 x 15.94 = 14,138.78 Kcal

b) Oxidación de silicio: Silicio en la carga 0.66 %

Silicio en el hierro fundido 0.58 %

Silicio oxidado 0.08 %

Hierro cargado por hora 19,880 kg

Silicio oxidado 19,880 x 0.0008 = 16 kg

Calor de formación de SiO2, por molkg 205100 Kcal

Calor de formación de SiO2, por kg de silicio 205100 / 28.0855 = 7,302.70 Kcal

Calor producido por oxidación de silicio = 16 x 7302.70 = 116,843.2 Kcal

c) Oxidación de manganeso:Manganeso en la carga 0.75 %

Manganeso en el hierro fundido 0.52 %

Manganeso oxidado 0.75 - 0.52 0.23 %

Hierro cargado por hora 19,880 kg

Manganeso oxidado 19880 x 0.0023 = 46 kg

Calor de formación de MnO, por molkg 92,000 Kcal

Calor de formación de MnO, por kg Mn: 92000 / 54.93 = 1,674.85 Kcal

Calor producido por oxidación de Manganeso = 46 x 1674.85 = 77,043.1 Kcal

Page 32: Hornos de Cubilote Trabajo 2

3.1.3 Calor sensible en el aire de soplado

Análisis de los gases de escape:

CO2 13 %

CO 13.2 %

N2 73.8 %

Puesto que volúmenes iguales de gas contienen el mismo número de moléculas, 1 mol de

gas de escape contiene:

CO2 0.130 moles

CO 0.132 moles

N2 0.738 moles

1 mol de gas de escape es producido por 0.130 + 0.132 = 0.262 mole de C

O sea, 0.262 x 12 = 3.14 kg de carbono

Coque cargado por hora, 2068 kg

Carbono cargado por hora 1,881.88 kg

Carbono perdido en la descomposición de humedad 192.67 kg

Carbono quemado por hora 1881.88 – 192.67 = 1,689.21 kg

Moles de gas de escape producido por hora 1689.21 / 3.14 = 537.96 moles

El gas de escape contiene:

CO2 = 537.96 x 0.130 = 69.94 moles ó 69.94 x 44 = 3,077.36 kg

CO = 537.96 x 0.132 = 71.01 moles ó 71.01 x 28 = 1,988.28 kg

N2 = 537.96 x 0.738 = 397.01 moles ó 397.01 x 28 = 11,116.28 kg

Oxigeno necesario para CO2 69.94 moles para CO 69.94 / 2 = 34.97 moles total =

104.91 moles

Aire necesario 104.91 / 0.21 = 499.57 moles que contiene

O2 = 104.91 moles, o 104.91 x 32 = 3,357.12 kg

N2 = 397.01 moles, o 397.01 x 28 = 11,116.28 kg

Peso total de aire empleado = 14,473.40 kg

Peso de la humedad en el aire de soplado 108.80 kg

Calores específicos medios de 25oa 315 ℃

Page 33: Hornos de Cubilote Trabajo 2

O2 = 0.2270 Kcal/kg oC

N2 = 0.2505 Kcal/kgC

H2O = 0.4581 Kcal/kg o

Calor contenido (calor sensible) del aire soplado a 315 ℃

O2 = 3357.12 x 0.2270 x 152 = 115,834.07 Kcal

N2 = 11116.28 x 0.2505 x 152 = 423,263.48 Kcal

H2O = 108.80 x 0.4581 x 152 = 7,575.87 Kcal

Total = 546,673.42 Kcal

3.1.4 Entrada total de calor por hora

Potencial neto en el coque 13, 562,498.17 Kcal

Oxidación de los elementos:

Fe = 14,138.78 Kcal

Si = 116,843.2 Kcal

Mn = 77,043.1 Kcal

Total = 208,025.08 Kcal

Calor sensible en el aire de soplado = 546,673.42 Kcal

Entrada total de calor por hora = 14, 317,196.67 Kcal

Calor gastado

Calentamiento, fusión y sobrecalentamiento del hierro:

Hierro cargado por hora = 19,880 kg

Peso de FeO en la escoria = 15.94 kg

Peso de Fe oxidado a FeO = 15.94 x 55.8 / 71.8 = 12.39 kg

Hierro sangrado = 19880 – 12.39 = 19,867.61 kg

Temperatura del hierro cargado = 30 ℃

Temperatura del hierro sangrado = 1,513 ℃

Contenido de carbono del hierro sangrado = 3.10 %

Calor específico medio de 30°a 1513 = 0.2089 Kcal/k℃

Page 34: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Contenido de calor del hierro a la temperatura de sangría: 1483 x 0.208919867.61 = 6,

154,959.75 Kcal

Calcinación de la piedra caliza:

Peso de piedra caliza cargada por hora = 300 kg

Contenido de CaCO3 de la piedra caliza = 97.15 %

Peso de CaCO3 Cargado = 291.45 kg

Calor de descomposición del CaCO3 por kg CaCO3 = 424.4 Kcal

Calor para calcinar la caliza, por hora = 123,691.38 Kcal

3.1.5 Formación, fusión y sobrecalentamiento de la escoria

a) Peso de CaCO3 en la caliza

Peso de CaCO3 cargado (iguales moles de CaO formados) 291.45 / 100 =

2.9145 moles

Peso de CaCO en la escoria 2.9145 x 56.1 = 163.50 kg

CaO contenido en la escoria = 20.52 %

Peso de escoria formada por hora = 163.50 x 0.2052 = 796.78 kg

b) Calor de las reacciones en la escoria

Las reacciones de la escoria pueden estar representadas por:

Calores de formación

CaO SiO2 CaO SiO2

151900 Kcal + 205100 Kcal = 378,000 Kcal

Calor de reacción = 378000 - 357000 = 21,000 Kcal

Peso de CaCO3 necesario para formar un mol de CaO SiO2 100.9 kg

Calor de las reacciones de escoriado por kg CaCO3 210 Kcal

Calor de las reacciones de la escoria = 210 x 291.45 = 61,204.5 Kcal

c) Calor contenido en la escoria a 1,513 ℃

Calor medio específico de la escoria de 30° a 1513 ℃ = 0.3210 Kcal/kg ℃

Page 35: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Peso de la escoria formada por hora = 796.78 kg

Contenido de calor de la escoria fundida 796.78 x 0.3210 x 1483 =379,301.54Kcal

Calor disponible de las reacciones de la escoria = 61,204.50 Kcal

Calor neto necesario para la escoria = 318,097.04 Kcal

3.1.6 Descomposición de la humedad en el aire de soplado

Peso de aire seco empleado = 14,473.40 kg

Temperatura de bulbo seco = 30℃

Temperatura de bulbo húmedo = 23 ℃

Presión barométrica = 755 mm Hg

Humedad por lb de aire seco = 53 x 755 /760 = 52.65 granos

Granos por libra = 7,000

Humedad total en el aire soplado por hora 14,473.40 kg x 2.2046 = 31,908.06 lb

(31908.06 x 52.65) / 7000 = 240 lb

Puesto que se necesita un mol de carbono (12 lb) para descomponer un mol de agua (18

lb), el carbono necesario es:

(240 x 12) / 18 = 160 lb Calor necesario por lb H2O (Anexo 3) 2,898 Btu

Calor necesario para descomposición del agua en el aire de = 240 x 2898 = 695,520 Btu

= 175,193.95 Kcal

3.1.7 Calor sensible en los gases de escape:

El gas de escape contiene

CO2 → 3,077.36 kg

CO → 1,988.28 kg

N2 → 11,116.28 kg

N2 → (240 x 2) / 18 = 26.67 lb = 12.10 kg

Temperatura de los gases de escape 563 ℃

Calor específico medio de los gases de 25° a 563° C

CO2 → 0.2465 Kcal / kg ℃

Page 36: Hornos de Cubilote Trabajo 2

CO → 0.2580 Kcal / kg ℃

N2 → 0.2558 Kcal / kg℃

H2 3.470 Kcal / kg ℃

Contenido de calor de los gases de escape

CO2 → 3,077.36 x 0.2465 x 429 = 325,426.20Kcal

CO → 1,988.28 x 0.2580 x 429 = 220,066.81 Kcal

N2 → 11,116.28 x 0.2558 x 429 = 1,219,880.56 Kcal

H2 → 12.10 x 3.470 x 429 = 18,012.42 Kcal

Total = 1, 783,385.99 Kcal

3.2 Radiación del cubilote

Desprendimiento total de calor por causa de:

Calentamiento, fusión y sobrecalentamiento del hierro → 6, 154,959.75 Kcal

Calcinación de la piedra caliza → 123,691.38 Kcal

Formación, fusión y sobrecalentamiento de la escoria → 318,097.04 Kcal

Descomposición de la humedad del aire de soplado → 175,193.95 Kcal

Calor sensible en los gases de escape → 1, 783,385.99 Kcal

Calor latente en los gases de escape → 4, 800,105.58 Kcal

Total = 13, 355,433.69 Kcal

Entrada de calor, total por hora → 14, 317,196.67 Kcal

Pérdidas de radiación del cubilote (por diferencia) → 961,762.98 Kcal

3.3 REACCIONES QUIMICAS EN EL HORNO DE CUBILOTE

Page 37: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Por debajo de 983 ℃ solo el CO reduce el FeO; a temperaturas superiores a 983 ℃,

el C reduce al FeO. Esencialmente, el CO gaseoso a altas temperaturas tiene una mayor

atracción por el oxígeno presente en el mineral de hierro (Fe₂O₃) que el hierro mismo, de

modo que reaccionará con él para liberarlo. Químicamente entonces, el hierro se ha

reducido en el mineral.

Figura 3 – Reacciones químicas en un alto horno

3.3.1. Reducción directa

Page 38: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Parte baja de la cuba.

Fe ₂ O ₃ + 3 C0 ⇛ 2 Fe + 3 CO ₂

2 Fe ₂ O ₃ + 3 C ⇛ 4 Fe + 3 CO ₂

Fe O + CO ⇛ Fe + CO ₂

2 Fe O + C ⇛ 2 Fe + CO ₂

La piedra caliza se disocia por el calor:

CO ₃ Ca ⇛ Ca O + CO ₂ los óxidos de calcio y manganeso reaccionan con la sílice para

formar la escoria. SiO ₂ + CaO ⇛ SiO ₃ Ca SiO ₂ + MnO ⇛ SiO ₃ Mn .

En la zona del vientre, el hierro se encuentra en estado pastoso, en el etalaje, se produce

la fusión final y el hierro absorbe carbono.

3.3.2. Reducción Directa

3Fe ₂ O ₃ (Hematita) + CO ⇛ 2 Fe ₃ O ₄ (Magnetita)+ CO ₂

Fe ₃ O ₄ (Magnetita) + CO ⇛ 3 FeO (Wustite) + CO ₂

FeO (Wustite) + CO ⇛ Fe + CO ₂

Por debajo de 983 ℃ solo el CO reduce el FeO; a temperaturas superiores a 983

℃, el C reduce al FeO. Esencialmente, el CO gaseoso a altas temperaturas tiene una

mayor atracción por el oxígeno presente en el mineral de hierro (Fe ₂ O ₃) que el hierro

mismo, de modo que reaccionará con él para liberarlo. Químicamente entonces, el hierro

se ha reducido en el mineral.

Page 39: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Figura 4 - Diagrama esquemático mostrando el flujo de materiales en el horno de cubilote

Page 40: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Capítulo 4

4.1. VENTAJAS

Muy baja inversión si no es imprescindible el equipo depurador de gases exigido

en las zonas urbanas

Alta eficiencia térmica, por trabajar a contracorriente la carga y los gases que la

atraviesan. Si de algún modo económico se precalientan el aire con el calor latente

de los gases, se mejora dicha eficiencia.

Elevada producción horaria; un horno de 600 mm. de diámetro interno, produce 2

- 2,5 ton/hora. Uno de 1200, 11-12 ton/hora

Con materiales seleccionados y una correcta marcha, se obtiene muy buena

calidad de fundición gris y nodular comunes y levemente aleadas. Estos

representan en volumen, el 80 % de los metales obtenidos por moldeo.

4.2. DESVENTAJAS

La contaminación atmosférica es la principal, por la producción de humos y gases

tóxicos. En zonas urbanas se hace imposible pensar en su utilización, y como

dijimos los depuradores son prohibitivos económicamente.

Exige una complicada y correcta programación de los moldes, para evitar por

todos los medios interrumpir la marcha del horno. Toda parada, provoca

desequilibrios en la composición química y caída de la temperatura difíciles de

corregir.

Page 41: Hornos de Cubilote Trabajo 2

No permite corregir sensiblemente la composición química, ni elevar la

temperatura. Al agregar aleantes, ésta cae aún más. Si del horno sale material

defectuoso para lo programado, queda como única alternativa disponer de moldes

con otras características donde se pueda colar de inmediato

Cuando se pone en marcha el horno, produce continuamente y sin interrupción un

volumen grande de metal por varias horas; simultáneamente, deben producirse

varias tareas como colado de las piezas, producción de nuevos moldes, cambiar

los contrapesos en ellos para contrarrestar la presión ferrostática, cargar de

material al horno, desmolde de lo ya colado, y otras tareas y movimientos

paralelos.

Cuando no se produce gran volumen todos los días, demandan mucho personal

simultáneamente, y se debe recurrir a personal de otros sectores como rebaba y

noyería, que deben interrumpir sus actividades. Con horno inducción, el metal

sale en forma intermitente, y permite desarrollar las tareas con el personal

específico a cada tarea sin interrumpir otras.

Page 42: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Conclusiones

Page 43: Hornos de Cubilote Trabajo 2

Bibliografia

Educacion Tecnologica. (s.f.). Recuperado el 23 de Noviembre de 2014, de

http://siempretecnologia.wordpress.com/3%C2%B0-ano/alto-horno/

Pulido, A. (24 de Enero de 2009). Recuperado el 24 de Noviembre de 2014, de

http://aprendemostecnologia.org/2009/01/24/partes-de-un-horno-alto-tecnologia-

industrial/

American Foundrymen’s Society. El Horno de Cubilote y su Operación. México:

Editorial Continental. 1977. pp. 297- 305, 423-427, 387-410.

Biedermann y L. M. Hassekieff. Fundición del Hierro y del Acero. Argentina: Editorial

Macagno, Landa y Cía. 1957. pp. 339-357, 362, 363.

Ruano Pérez, José Arturo. Hornos Industriales. Guatemala. Trabajo de graduación USAC. 1975. pp. 3-17, 32-35, 68-73.

http://www.aceroplatea.es/docs/documento157.pdf

http://es.slideshare.net/NaySalazar/alto-horno-proceso

www.buenastareas.com/materias/horno-cubilote/0