¿Qué es?

Un horno de arco eléctrico es aquel horno, que como su nombre lo dice, se calienta a travez de un arco eléctrico.

Es el más versátil de todos los hornos para fabricaracero. No solo puede proporcionar temperaturashasta 1930 C, sino que también puede controlarseeléctricamente con un alto grado de presición. Debido a que no emplea combustible alguno, no se introduce ningún tipo de impurezas. El resultado esun acero de lo más limpio.

Objetivo

El objetivo del horno de arco eléctrico , es

transformar la chatarra en acero industrial de

alto grado.

Ventajas

Instalación mas sencilla y menos costosa que la de

cualquier horno utilizado para fabricar acero.

Se obtienen temperaturas más elevadas.

No se producen gases de combustión.

¿Qué produce?

Puede producir todo tipo de aceros, desde aceros

con regular contenido de carbono hasta aceros de

alta aleación, tales como aceros para herramientos,

inoxidables y aceros especiales.

Su chatarra es cuidadosamente seleccionada. El

arrabio fundido raramente se ocupa.

Tipos de Hornos

Horno de arco eléctrico indirecto.

Horno de arco eléctrico directo.

Horno de Arco Eléctrico

Indirecto

En este tipo de horno se usa el sistema que se llama calentamiento en Stassano. El arco salta entre dos electrodos horizonaltes sin tocar baño y escoria. El calentamiento es indirecto, por radiación de arco al baño. Algunos hornos son rotativos (Arctal, por ej.) con el cualel calor acumulado en la bóveda es devuelto al baño al girar y ponerse en contacto con él. Puede decirse queson una combiación de horno alto y de arco. Se utilizanbásicamente para reducción carboeléctrica de óxidos y subsiguiente obtención de aceros y ferroaleaciones. También para colada de aleaciones no férreas o fundiciones para moldeo.

Hornos de arco eléctrico

directo

Son los más usados en la industria del acero y fundición.

En el monofásico (o de corriente continua) hay dos calentamientos. Uno es producido por el arcoradiante indirecto, al igual que el Stassano, y el otrose deriva del efecto Joule producido por la corrientea su paso por el baño de acero hasta el electrodo de retorno.

Pueden trabajar con el arco sumergido en la escorio, lo cual ahorra energía.

En el trifásico, por otro lado, el arco salta entre los

tres electrodos a través del baño de acero. En este

caso, hay un calentamiento por radiación del arco

eléctrico al baño y otro Joule por el paso de la

corriente por el propio baño. Puede trabajar tambien

sumergido en la escoria.

Componentes

La 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.

Boveda, paredes y solera: La boveda es la tapa del horno, construido con anillos metálicos refrigerados y revestidos con material refractario de alumina. Las paredes del horno son que lasque están en contacto con la masa líquida hasta una determinadaaltura. Están revestidos de ladrillos de magnesita y cromo-magnesita según sea la parte que va a 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 magnesitao dolomita de 300 a 400 mm.

Electrodos: Son de grafito y existen varios diametros y longitudes por ejemplo. 100 mm de diametro y 2m de longitud se sujetancon mordazas de cobre refrigeradas por agua a las barraslongitudinales.

Mecanismo de basculación: Para efectos de vaciar

el acero fundido a la cuchara de colada se tienen

sistemas de basculación o giro hidraúlico

Capacidad del horno

Existen hornos de diferente capacidad, los mismos

que se seleccionan conforme los requirimientos del

acero.

Por ejemplo, si se necesita 4000 toneladas de acero

líquido por año, la capacidad del horno sería de 4.87

t/colada.

Diametro de electrodos y

cuba

De acuerdo a la capacidad de los hornos se obtiene

el diámetro de la cuba y de los electrodos que han

de usarse. Mediante curvas experimentales se

determina lo señalado.

Potencia eléctrica

De la misma manera, la potencia resulta de acuerdo

al diámetro de los electrodos. Es evidente que a

mayor diámetro, mayor se debe aplicar una potencia

eléctrica. La variación de la potencia está en

relación a la capacidad de los hornos y duración de

la colada.

Un ciclo de funcionamiento del horno puede tener los siguientes tiempos:

Preparación de los electrodos: 15 min

Carga: 30 min

Fusión: 75 min

Colada: 15 min

Total:135 min

Materiales de carga

Chatarra.

Es el componente básico de la carga. Entre las cualidadesdeseadas están:

Lo mas gruesa y masiva posible. La mejor suele ser la queprodece de astilleros, desguace de buques, maquinario, calderería pesadas y ferrocarriles.

Son preferibles aceros al carbono o de muy baja aleación paraacortar la duración oxidante de la colada y evitar problemas de laminación.

Que estén limpias y libres de óxido, scidad, pinturas, aceites. Etc.

Prerreducidos:

Que son los pellets, briquetas, hierro esponja, los

cuáles son productos obetnidos por reducción

directa en estado sólido, mediante carb-on o

hidrocarburos, de minerales muy puros y casi

exentos de ganga. Aportan la ventaja de que son

prácticamente hierro puro, por ello su presencia es

favorable como diluyente de elementos

perjudiciales.

Se cargan de diferentes formas:

Añandiendolos a la cesta de carga.

Mediante agujeros practicados en la bóveda o cuba.

Inyectada en la cuba mediante equipos especiales.

Otros materiales de carga:

Aveces se carga arrabia o fundición (3-5% de

carbono) o carbón (preferiblemente coque) para

aumentar el contenido de carbono que favorezca el

hervido y la escorio espumosa.

Proceso de fundición

Lo primero es seleccionar la chatarra en función de suscaracterísticas, así como su peso.

Después, se lleva la chatarra (por medio de electroimanes) a una cuba que posteriormente se verterá en el horno.

El paso siguiente es cuando se vierte la chatarra (que ahora se le denomina crisol) a la cuba del horno.

Hay un método para llenar la cuba; primero que nada se introducen los materiales mas pesados en el fondo y los mas livianos en la parte superior, para que los electrodos puedan perforar mas fácilmente y asi poder derretir los materiales mas pesados del fondo.

El horno de arco eléctrico esta formado por una

cuba en la cual se introduce la chatarra a la que se

denomina crisol.

Una vez introducida la chatarra se procede al

calentamiento del horno. El calentamiento se realiza

mediante los electrodos de grafito o carbono para

resistir altas temperaturas y permitir la conducción

de electricidad.

En esta caso, usaremos de ejempló el horno de arco eléctrico directo trifásico, que contiene tres electrodos que cuando llegan a la caldera descargan 115000000 de wats de electricidad. El arco eléctrico funciona mediante el arco de electricidad que salta entre ellos. Cada electrodo los separa un gas ( el aire que respiramos) ( 78% nitrógeno) (21% oxigeno) el grafito conduce electricidad asi que salta de un electrodo a otro. Esta es la que derrite la carga de chatarra con acero.

Se puede generar hasta 1600 C.

Una vez fundida toda la chatarra, en el interior del

horno tenemos hierro fundido y escoria. La escoria

está formada por todos aquéllos materiales que no

han sido evaporados a 1600 C.

Llega el momento de realizar un análisis química

para saber si el material fundido reúne las

cualidades requeridas.

Para ello, se analiza la escoria ya que la calidad de

la escoria nos reflejará la calidad del hierro fundido.

En caso de que no se adecuen las cualidades del

metal se deberá introducir carbono para enriquecer

la fundición y dotarle de las propiedades necesarias

para su posterior utilización.