FUNDICION DEL METAL

MATERIALES NECESARIOS PARA EL PROCEDIMIENTO:

- Chatarra de Acero recolectado- Electroimanes (facilitan el transporte de la chatarra)- Horno de arco eléctrico- Electrodos de Grafito (Para realizar el calentamiento)- Coque, grafito o antracita (Para carburar)- Moldes de acuerdo al Requerimiento (Lingotes)

PROCESO:

1) Para poder realizar la fundición del acero, lo primero es seleccionarlo en función de sus características, así como su peso.

2) La próxima tarea es llevar la chatarra a una cuba que posteriormente se verterá en el horno. Para realizar esta operación se utilizan electroimanes que gracias a la atracción magnética entre el imán y la chatarra pueden recoger y verter grandes cantidades rápidamente.

3) El horno de arco eléctrico está formado por una cuba en la cual se introduce la chatarra a la que se denomina crisol.

4) La chatarra tiene que verterse de una manera estratégica; en el inferior del crisol del horno estarán las partes más densas de chatarra y en la parte superior las de menor densidad

5) Una vez introducida la chatarra se procede al calentamiento del horno. El calentamiento se realiza mediante electrodos de grafito o carbono para resistir las altas temperaturas y permitir la conducción de electricidad, con ello podemos generar unos 1600°C.

6) Una vez fundida toda la chatarra, en el interior del horno tenemos hierro fundido y escoria. La escoria está formada por todos aquellos materiales que no han sido evaporados a 1600 °C.

7) Llega el momento de realizar un análisis químico para saber si el material fundido reúne las cualidades requeridas.

8) Para ello se analiza la escoria ya que la calidad de la escoria nos reflejara la calidad del hierro fundido.

9) En caso que no se adecuen las cualidades del metal se deberá introducir carbono para enriquecer la fundición y dotarle de las propiedades que necesita para reunir las cualidades necesarias para su posterior utilización.

10) Si la temperatura es correcta se trasvasa el material al molde.

ESQUEMA GENERAL DEL PROCESO:

ESQUEMA GENERAL DEL HORNO ELECTRICO:

a) HORNOS ELECTRICOS

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.

i. USO DEL HORNO ELECTRICO:

1) Se coloca la carga de chatarra y fundente que contienen cal y espato-flúor. (entre 60 y 70 toneladas). Se añade antracita en el caso de que se necesite recarburar.

2) En caso de que se quiera añadir níquel o molibdeno se añaden en esta fase.

3) La fusión de esta carga se realiza por medio de los electrodos. Este periodo de fusión dura una hora.

4) Se insufla oxígeno creando la atmósfera oxidante que permite la eliminación del fósforo. En esta fase se forma CO que agita el baño facilitando la reacción. Esta fase dura unos 40 minutos.

5) Se toman muestras para ajustar la dosificación y se elimina la escoria añadiendo coque o grafito si hay que carburar.

6) Se inicia el periodo reductor con la adición de una nueva escoria para eliminar el azufre. Este periodo dura media hora.

7) Se produce la eliminación del oxígeno de la escoria mediante polvo de coque y ferrosilicio. Se toma otra muestra para el ajuste final de los componentes. Si la temperatura es correcta se trasvasa el material

ii. 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.

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:

Instalación más sencilla y menos costosa que la que cualquier horno utilizados para fabricar aceros.

Se obtienen temperaturas más 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 más fácil y libre.

Es menor también la absorción de gases por la masa liquida.

Hay dos tipos de hornos eléctricos de arco son:

Horno eléctrico de arco indirecto.

Horno eléctrico de arco directo.

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.

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:

iii. PARTES DEL HORNO DE ARCO ELECTRICO:

El horno eléctrico está constituido de las siguientes partes principales:

a) LA CUBA

b) BOVEDA, PAREDES Y SOLERA

c) ELECTRODOS

d) MECANISMO DE BASCULACION

CUBA: Es la parte del horno que contiene la puerta de carga y la colada. Está hecha de planchas de acero dulce de 4mm de espesor.

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, está revestido de ladrillos refractarios de magnesita o dolomita de 300 a 400mm.

HORNO ELECTRICO DE ARCO MONOFASICO

HORNO ELETRICO DE ARCO TRIFASICO

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.

Mecanismo de Basculación: Para efectos de vaciar el acero fundido a la cuchara de colada, se tienen sistemas de basculación o giro hidráulico.

iv. MATERIAS PRIMAS USADAS EN LOS HORNOS ELÉCTRICOS DE ARCO:

Chatarra de hierro fundido.

Chatarra de acero dulce.

Fe – Mn de alto carbono.

Como elementos de adicción en el horno: mineral de fe, arrabio, Clinker, grafito en trozos, carburo de calcio, aluminio, sílice, coque, etc.

Ferroaleaciones al final del proceso: Fe-Si, Fe-Mn, Fe-Mo, Fe-Cr, etc.

HORNOS DE INDUCCION

Es un horno eléctrico en el que el calor es generado por calentamiento por la inducción eléctrica de un medio conductivo, un metal) en un crisol alrededor del cual se encuentran enrolladas bobinas magnéticas.

Los hornos de inducción se pueden clasificar por su frecuencia de trabajo, como:

Hornos de baja frecuencia: 50 ó 60 Hz.

Hornos de media frecuencia: 200 a 10000 Hz.

Hornos de alta frecuencia: sobre 10000 Hz.

LOS HORNOS DE BAJA FRECUENCIA: son utilizados para la fusión, mantenimiento y sobrecalentamiento de fierro y sus aleaciones, aluminio y sus aleaciones, bronce, latón, etc. Normalmente estos hornos mantienen metal líquido los fines de semana, trabajando a baja potencia, pues la partida con carga sólida es muy lenta.

LOS HORNOS DE MEDIA FRECUENCIA: Pueden ser utilizados para la fusión de cualquier tipo de aleaciones, tanto ferrosas como no ferrosas (fundiciones, aceros al carbono y especiales, Al y sus aleaciones, Cu y sus aleaciones, oro, plata y sus aleaciones,

aleaciones nobles, etc.), siempre utilizado en refusión (no puede ser usado para fundir minerales).

LOS HORNOS DE ALTA FRECUENCIA: son utilizados en laboratorio y en calentamiento de piezas para tratamiento térmico.

b) GRAFITO EN LA INDUSTRIA DEL ACERO:

Electrodos de grafito para hornos eléctricos de arco en la fabricación de acero, productor de coque tipo aguja, materia prima básica para la fabricación de electrodos.

Contamos con electrodos de 2" hasta 28" de diámetro y longitudes desde 60" hasta 110". 

c) MOLDES EN FORMA DE LINGOTES:

La llamada arena verde es simplemente arena que no se ha curado, es decir, que no se ha endurecido por horneado. El color natural de la arena va desde el blanco hasta el canela claro, pero con el uso se va ennegreciendo. La arena no tiene suficiente resistencia para conservar su forma, por ello se mezcla con un aglutinante para darle resistencia; luego se agrega un poco de agua para que se adhiera. Esta arena se puede volver a emplear solo añadiendo una cantidad determinada de aglutinante cuando se considere necesario.