Alto horno en metalúrgia

1. HORNO DE CUBA
O
CUBILOTE

2. Introducción
El horno de cuba, también conocido como cubilote,
es un tipo de horno utilizado en la fundición de
metales, especialmente en la producción de hierro
fundido y acero. El proceso de fundición en cubilote
es uno de los métodos más antiguos y tradicionales
utilizados en la industria minera.

3. Proceso de fundicion
El proceso de fundición en cubilote
comienza con la carga de los
materiales en el horno. Los materiales
incluyen hierro fundido, chatarra de
hierro, chatarra de acero y otros
materiales auxiliares como cal, carbón
y coque. El horno se calienta a una
temperatura muy alta, generalmente
entre 1200 y 1500 °C.

4. PROCESO DE FUNDICION
Carga del horno: El horno se carga con mineral
de hierro, coque y piedra caliza. La carga se
coloca en capas alternas en el horno.
Calentamiento del horno: Se inyecta aire
caliente a través de toberas en la parte inferior
del horno. El aire caliente se mezcla con el
coque y se quema para producir monóxido de
carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2), que
luego reaccionan con el mineral de hierro para
producir hierro líquido.
Reducción del mineral de hierro: El mineral de
hierro se reduce con el CO producido por la
combustión del coque. Como resultado de esta
reacción, se produce hierro metálico (Fe) y
dióxido de carbono (CO2).

5. PROCESO DE FUNDICION
Formación de la escoria: La piedra caliza se
descompone en óxido de calcio (CaO) y dióxido de
carbono (CO2) debido a la alta temperatura en el
horno de cuba. El óxido de calcio reacciona con
los componentes de la escoria y forma la escoria
líquida.
Descarga del horno: Una vez que se ha
producido suficiente hierro líquido, el horno se
detiene y se permite que el hierro líquido y la
escoria se separen en diferentes compartimentos
del horno. El hierro líquido se extrae del horno a
través de un orificio en la parte inferior del mismo.
Vertido del hierro líquido: El hierro líquido se
vierte en moldes para darle la forma deseada y se
deja enfriar y solidificar. Luego, el objeto de hierro
fundido se retira del molde y se somete a procesos
posteriores de acabado y tratamiento térmico.

6. ESCORIAS Y RESIDUOS
Las escorias son un subproducto del proceso
de fundición en cubilote. Son una mezcla de
impurezas y materiales auxiliares que no se
incorporan en la aleación líquida. Las escorias
son retiradas del horno y se enfrían, y se
utilizan comúnmente en la construcción de
carreteras y otros proyectos de construcción.
Los gases de escape, como el dióxido de
carbono y el monóxido de carbono, también
son un subproducto del proceso de fundición
en cubilote. Estos gases son eliminados a
través de un sistema de ventilación y limpieza
para reducir su impacto ambiental.

7. TEMPERATURAS
El proceso de fundición en cubilote se lleva a
cabo a temperaturas muy altas. El horno se
calienta a una temperatura de entre 1200 y
1500 °C para fundir los materiales y producir
la aleación líquida. Las temperaturas tan altas
son necesarias para llevar a cabo las
reacciones químicas necesarias para producir
el hierro fundido y el acero.

8. REACCIONES QUIMICAS
Durante el proceso de fundición en
cubilote, se llevan a cabo varias
reacciones químicas. Una de las
reacciones más importantes es la
oxidación de las impurezas en los
materiales. El oxígeno en el aire reacciona
con las impurezas para formar óxidos, que
se combinan con la cal y el carbón para
formar escorias.
También se llevan a cabo otras reacciones
químicas, como la reducción de los óxidos
de hierro y otros metales en la aleación
líquida. Estas reacciones químicas son
altamente exotérmicas, lo que significa
que liberan una gran cantidad de energía
en forma de calor.

9. El revestimiento del horno de cuba es una parte esencial
del proceso de fundición. Se utiliza para proteger la carcasa
del horno de la corrosión y el desgaste causado por la carga
y las altas temperaturas. El revestimiento también ayuda a
retener el calor dentro del horno y a mantener la
temperatura adecuada para la fundición.
El revestimiento se compone de diferentes capas de
materiales refractarios, que son capaces de soportar altas
temperaturas sin sufrir deformación ni fractura. Los
materiales refractarios comúnmente utilizados en el
revestimiento del horno de cuba incluyen ladrillos de
arcilla, ladrillos de sílice y concreto refractario.
REVESTIMIENTO

10. REVESTIMIENTO
La capa más interna del revestimiento se
llama ladrillo de crisol, y está hecho de
materiales refractarios de alta calidad
que son capaces de soportar las
temperaturas extremadamente altas en el
interior del horno. El ladrillo de crisol se
moldea para adaptarse a la forma del
interior del horno y se fija a la carcasa
del horno utilizando mortero refractario.
En la parte superior del horno, se
coloca un conjunto de placas
refractarias, conocidas como
"coronas", que forman la bóveda
del horno. Las coronas son
especialmente importantes porque
ayudan a retener el calor y
proteger el interior del horno de la
corrosión.