Hornos de fundicion
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Tipos de hornos usados para la fundición.
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- 1. TEMAS A TRATAR DURANTE LA PRESENTACION •Ventajas y limitaciones HORNO DE CUBILOTE INTRODUCCION Descripción y datos constructivos TIPOS DE HORNO PARA FUNDICION: Funcionamiento y zonas HORNO DE CRISOL Clasificación Horno de crisol fijo (no basculante) Horno de crisol Horno de crisol fijo (basculante) HORNO ELECTRICO Partes
- 4. HORNO DE CUBILOTE De las unidades de fusión actualmente empleadas, ésta es una de las más antiguas, ya que sus características básicas, datan desde el siglo XVIII. Principalmente se usa para fundir fundición gris y con la ayuda de metales añadidos al momento del sangrado denominados inoculantes se puede obtener fundición nodular.
- 5. Durante varias décadas el diseño del cubilote no experimento cambios radicales, pero hace poco tiempo a habido un continuo crecimiento en su uso, y por ende un creciente interés en la forma como efectúa su trabajo, Es un horno que funciona con combustible solido, su propósito es el aprovechamiento de las chatarras o pedaceria de hierro y acero. La carga metálica, el combustible están en contacto, lo que permite un intercambio térmico directo y activo.
- 6. Tradicionalmente, el combustible más utilizado en estas unidades es: el coque de fundición, metal y caliza. Es un tipo de horno cilíndrico vertical de aproximadamente 6m de alto, el cual lleva los metales en él colocados, hasta el estado líquido y permite su colado, el mismo puede ser utilizado para la fabricación de casi todas las aleaciones de hierro
- 7. VENTAJAS Y LIMITACIONES VENTAJAS LIMITACIONES Fusión continua Porcentajes de carbono con el hierro abajo del 2.8 %, son difíciles de obtener. Bajo costo de fusión Elementos de aleación, como cromo o molibdeno, son parcialmente oxidados. Control de la temperatura No es posible obtener temperaturas superiores a 1550 °C Control de la composición química
- 8. DESCRIPCIÓN Y DATOS CONSTRUCTIVOS DEL CUBILOTE a) CIMENTACION b) SOPORTE O PATAS c) PLACA DEL FONDO d) CORAZA e) CAJA DE VIENTOS f) TOBERAS g) PIQUERAS DE SANGRIA Y ESCORIA h) PUERTA DE CARGA i) CHIMENEA
- 10. La primera operación al preparar el cubilote consiste en limpiarlo. A continuación se repara cualquier zona dañada. Se giran las puertas del fondo a posición de cerrado En el piso de la solera se coloca una capa de arena negra de moldeo. FUNCIONAMIENTO Y ZONAS EN EL CUBILOTE
- 11. El encendido del cubilote se hace de 2 a 3 horas para que alcance una temperatura entre los 1200 y 1500 grados centígrados Se añade coque poco a poco hasta que la cama crece a una altura conveniente. Cuando la cama del coque esta encendida completamente se carga arrabio y la chatarra con una proporción de una parte de coque por 10 de hierro, esta relación es en masa. Tanto los cubilotes de aire frío como los de aire caliente están en uso.
- 12. Los gases del cubilote, a diversos niveles, consisten principalmente de CO2, CO, O2 y N2, con cantidades variables de H2O y H2, dependiendo de la humedad del aire soplado. El bióxido de carbono, el oxígeno y el vapor de agua, son gases oxidantes, mientras que el monóxido de carbono y el hidrógeno son gases reductores; el nitrógeno es un gas inerte, y su principal papel es el de ser un medio de transferencia de calor. En la cama de coque, el oxígeno consumido en el aire, soplado a nivel de las toberas, reacciona con el combustible incandescente, el contenido de oxígeno disminuirá rápidamente con la producción simultánea de CO2, el que en cambio, reacciona con el combustible para formar CO. Cualquier vapor de agua presente reaccionará simultáneamente con el combustible, para producir CO e H2.
- 13. Zona de oxidación o de combustión. Zona de reducción de la cama. Zona de fusión Zona de precalentamiento
- 14. HORNO DE CRISOL Es un depósito en forma de tronco cónica en el cual el metal esta completamente aislado del combustible, siendo su principal característica de presentar un envase con la parte superior descubierta lo cual permite la eliminación de los gases y la obtención del metal líquido.
- 15. •Una de las ventajas en fundir metales no ferrosos con crisol es que se tiene una aleación mas limpia, los tiempos de mantenimiento son mas rápidos y el control de energía es mas preciso. Se cuentan con diferentes formas como tipo barril, jofaina, con pico entre otros. Los hornos de crisol suelen dividirse en tres clases, según el procedimiento empleado para colar el caldo contenido en los crisoles : Crisol es una cavidad en los hornos que recibe el metal fundido. El crisol es un aparato que normalmente está hecho de grafito con cierto contenido de arcilla y que puede soportar elementos a altas temperaturas, ya sea el oro derretido o cualquier otro metal, normalmente a más de 500 °C. Algunos crisoles aguantan temperaturas que superan los 1500 °C.
- 16. HORNO DE CRISOL En los hornos de crisol propiamente dichos, los crisoles están totalmente dentro de la cámara del horno y se extraen de ella para coser el metal Pueden ser hornos de foso, hornos a nivel del suelo o bien hornos levantados respecto al suelo. El tipo de foso, suele calentarse por coque que se carga alrededor y por encima de los crisoles (que se sierran con una tapa de refractario) para producir la fusión y el sobrecalentamiento sin necesidad de cargar mas coque. El combustible descansa sobre una parrilla bajo la cuál hay un cenicero y foso de cenizas.
- 17. Estos hornos se emplean también para fabricar acero al crisol. El tiro puede ser natural o forzado, es decir, producido por una chimenea o mediante un pequeño ventilador. El último método es preferible para controlar mejor el calor y la atmósfera del horno. El espacio destinado al coque entre los crisoles y el revestimiento del foso debe ser de por lo menos 75mm, y entre el fondo de los crisoles y las caras de la parrilla suelen haber aproximadamente 180mm. El borde de los crisoles debe quedar debajo de la salida de humos. Las parrillas y todas las entradas de aire deben mantenerse libres de productos sintetizados para que el aire pueda circular libremente a fin de conseguir una combustión completa y una atmósfera ligeramente oxidante.
- 18. Los crisoles son de capacidad variable, pueden contener hasta aproximadamente 160 Kg. de acero, aunque son mas corrientes las capacidades de 49 a 90 Kg.: Los crisoles grandes exigen algún mecanismo de elevación que permita sacarlos del horno, mientras los mas pequeños pueden ser manejados con tenazas por uno o dos hombres. En algunos casos se han usado en estos hornos crisoles de hasta 180 Kg. de capacidad; la ventaja que se les admite es que hay menos perturbaciones y menos salpicaduras del caldo cuando se le transfiere desde la unidad de fusión hasta los moldes. •Crisol móvil: el crisol se coloca dentro del horno y una vez fundida la carga el crisol se levanta y saca del horno y se usa como cuchara de colada. •Crisol estacionario: posee un quemador integrado y el crisol no se mueve. Una vez fundida la carga esta se saca con cucharas fuera del recipiente.
- 19. HORNO DE CRISOL FIJO (NO BASCULABLE) En los hornos de crisol fijo no basculables (hornos estáticos de crisol fijo) existe un solo crisol fijo al horno y que sobresale de la cámara de calefacción, por lo que los gases de combustión no pueden tener ningún contacto con el caldo: como no es posible bascularlos para colar, su contenido de caldo solo puede pasarse a los moldes sacándolo del crisol del horno con una cuchara.
- 20. Como no pueden bascularse para verter el contenido del crisol, es necesario extraer el caldo con una cuchara; son adecuados cuando se necesita tomar pequeñas cantidades de metal a intervalos frecuentes, como, p.ej., cuando se cuela en coquillas. Pueden emplearse como hornos de espera con la sola misión de mantener el metal en estado líquido, pero en algunos casos también se efectúa en ellos la fusión. Su rendimiento térmico es mas bajo para la fusión, sobretodo cuando se trabaja a temperaturas altas, pero representan una verdadera unidad de fusión, de no mucha capacidad, que sirve para una gran variedad de trabajos.
- 21. HORNO DE CRISOL FIJO (BASCULABLE) Los hornos basculables de crisol fijo son análogos a los anteriores, pero toda la estructura del horno puede inclinarse para colar el caldo por vertido en cucharas o directamente a los moldes; el eje de rotación del horno puede ser central o transversal a la piquera de colada y situada precisamente en el pico de ésta; en este último caso el contenido del crisol del horno se vierte íntegramente en la cuchara sin mover ésta. O bien directamente en los moldes.
- 22. Cuando se encienden los hornos de crisol basculables se calienta el crisol vacío, al principio suavemente, con la menor llama posible que puedan dar los quemadores durante los primeros 10 min. Después se aumenta por etapas la velocidad de calentamiento hasta, que el crisol se ponga al rojo, en cuyo momento se le carga y se pone el quemador al máximo. El tiempo necesario para llevar los crisoles al rojo debe ser de, aproximadamente 30 min. para capacidades de hasta 300 Kg. de latón, 45 min. para 450 a 700 Kg. de latón o 225 Kg. de aluminio y de 75min para 450 Kg. de aluminio. Los crisoles deben cargarse con el horno vertical, empleando tenazas suficientemente largas para que puedan llegar al fondo del crisol.
- 23. HORNO ELECTRICO El primitivo desarrollo del acero eléctrico y la aplicación de los hornos eléctricos a la metalurgia del acero, fue principalmente estimulada por el deseo de obtener un producto que compitiera con el acero al crisol, bastante caro. El horno eléctrico obtuvo gran éxito. La idea de la construcción de hornos eléctricos comenzó a tomar forma a mitad del siglo XVIII. Su utilización efectiva a escala industrial se inició solamente después de 1900 (Siglo XX), es también utilizado para la fabricación de importantes cantidades de acero de calidad corriente.
- 24. CLASIFICACION DE LOS HORNOS ELECTRICOS Los varios tipos de hornos eléctricos usados actualmente en las industrias metalúrgicas pueden clasificarse como sigue: 1) Hornos de arco eléctrico 2) Hornos de inducción 3) Hornos de resistencia Para la fabricación de aceros, el horno de arco es el tipo más utilizado; le siguen los hornos de inducción. Los hornos de resistencia no se utilizan debido a las altas temperaturas involucradas pero si para el calentamiento de otros metales.
- 25. Horno Eléctrico de Arco: Es el reactor principal que se usa para la fabricación de los aceros especiales. Utiliza el calor generado por un arco eléctrico para fundir la carga que se encuentra depositado en el crisol. Tiene ventajas respectos a otros hornos como son: VENTAJAS Instalación mas sencilla y menos costosa que la que cualquier horno utilizados para fabricar aceros. Se obtienen temperaturas mas elevadas, del orden de los 3500ºC No se producen gases de combustión, polvos ni humos ni son necesarios chimeneas, recuperadores, etc El aprovisionamiento de materia prima es mas fácil y libre
- 26. Hay dos tipos de hornos eléctricos de arco son: Horno eléctrico de arco indirecto. Horno eléctrico de arco directo. a) Horno eléctrico de Arco Indirecto (electrodo x electrodo): En estos hornos el calentamiento directo es por radiación. Los hornos pueden ser del tipo Basculante rotativo o Basculante oscilante, siendo el más común el oscilante. Debido al esfuerzo de flexión y choques mecánicos a que están sujetos los electrodos, estos hornos tienen una capacidad limitada a un máximo de 2000 Kg. carga sólida a 4000 Kg. carga líquida.
- 27. b) Horno eléctrico de Arco Directo (electrodo x baño x electrodo): Son los hornos de arco más usados en la industria del acero y fundición. Existen dos tipos: Horno eléctrico de arco directo trifásico Horno eléctrico de arco directo monofásico
- 28. PARTES DEL HORNO DE ARCO ELECTRICO El horno eléctrico esta constituido de las siguientes partes principales: a) LA CUBA b) ELECTRODOS c) BOVEDA, PAREDES Y SOLERA d) MECANISMO DE BASCULACION CUBA: Es la parte del horno que contiene la puerta de carga y la colada. Esta hecha de planchas de acero dulce de 4mm de espesor Electrodos: Son de grafito existen varios diámetros y longitudes por ejemplo. 100mm de diámetro y 2m de longitud, se sujetan con mordazas de cobre, refrigeradas por agua, a las barras longitudinales.
- 29. BOVEDA, PAREDES Y SOLERA: La bóveda es la tapa del horno, construido con anillos metálicos refrigerados y revestidos con material refractario de alúmina. Las paredes del horno, son las que están en contacto con la masa liquida hasta una determinada altura. Están revestidos de ladrillos de magnesita y cromo-magnesita según sea la parte que va estar en contacto con la escoria y la masa fundida. Solera, es la parte que contiene al metal fundido, esta revestido de ladrillos refractarios de magnesita o dolomita de 300 a 400mm. Mecanismo de Basculación: Para efectos de vaciar el acero fundido a la cuchara de colada, se tienen sistemas de basculación o giro hidráulico
- 32. GRACIAS