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Hornos eléctricos La idea de aprovechar la ley de Joule (fenómenos térmicos de la corriente eléctrica) surgió a mediados del siglo XIX, pero solo en 1879 se consigue fabricar el primer horno eléctrico experimental de uso industrial. Lo construyo el ingeniero William Siemens. En 1887, Ferranti construyo un horno eléctrico a inducción, que si bien no tuvo aplicaciones industriales, dejo sentado un precedente. Entre 1890 y 1898, Colby y Stassano desarrollaron sus propios modelos. El último puede considerarse el precursor de los hornos eléctricos industriales. El desarrollo actual de la electrosiderurgia es muy avanzado, especialmente en los países donde la energía eléctrica tiene un costo económico muy bajo. La corriente eléctrica destinada a producir calor puede ser tanto continua como alterna. Los Hornos Eléctricos se usan para: - Alcanzar la temperatura necesaria para que se produzcan las reacciones químicas necesarias para la obtención de un determinado producto. - Cambios de estado (Fusión de los metales y vaporización). - Secado (en este caso suelen llamarse estufas y trabajan a temperaturas menores a 500º C) - Ablandar para una operación de conformado posterior. - Tratar térmicamente para impartir determinadas propiedades. - Recubrir las piezas con otros elementos, operación que se facilita frecuentemente operando a temperatura superior a la del ambiente (Vitrificado de los productos cerámicos). Las ventajas de un horno eléctrico pueden resumirse en: 1) Menor inversión amortización más rápida. 2) Menor mano de obra y mantenimiento. 3) Mayor rendimiento que otros hornos (oscila entre un 70 y 80%). 4) Mayor temperatura (3000 a 3500 °C) comparado con un Martin-Siemens (2000 °C) facilidad para desulfurar. 5) Ocupa poco espacio. 6) Ausencia de humos y polvos. No se necesitan conductos, chimeneas ni instalaciones para recuperar calor ni polvos. 7) No necesita cámaras recuperadoras ni de combustión. 8) Es de fácil manejo y regulación en cualquier etapa. 9) Tiene poca perdida de calor, debido a que este se produce interna y directamente sobre la masa en fusión y no desde el exterior. 10) No hay agentes externos (gases, combustibles, etc.) que reaccionen con el baño no lo contaminan. 11) Se obtienen aceros homogéneos en toda la sección del lingote, sin escorias ni gases. 12) Se consiguen mejores propiedades mecánicas: a igual r con aceros obtenidos por otros métodos, estos tienen mayor A %, y, a igual composición química, mejores propiedades mecánicas. 13) Posibilidad de integrarlos a procesos de colada continua. Modos de obtención de acero en Hornos Eléctricos a) Por fusión : se calienta acero solido hasta licuarlo y luego se procede a colarlo en moldes. b) Por fusión y afino : 1) se funde la chatarra y simultáneamente se agregan los elementos oxidantes para el control de aquellos otros cuyos porcentajes se tienen que ajustar (C, Si, Mn, etc.). se elimina la escoria formada y comienza el afino. 2) el afino consiste en agregar C (si es necesario recarburar), cal (para defosforar y desulfurar), FeSi y FeMn. c) Por refinación : se usan aceros obtenidos por otros métodos y luego se hacen los agregados necesarios para mejorarlos o producir aceros de aleación.

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  • Hornos elctricos

    La idea de aprovechar la ley de Joule (fenmenos trmicos de la corriente elctrica) surgi a

    mediados del siglo XIX, pero solo en 1879 se consigue fabricar el primer horno elctrico

    experimental de uso industrial. Lo construyo el ingeniero William Siemens.

    En 1887, Ferranti construyo un horno elctrico a induccin, que si bien no tuvo aplicaciones

    industriales, dejo sentado un precedente.

    Entre 1890 y 1898, Colby y Stassano desarrollaron sus propios modelos. El ltimo puede

    considerarse el precursor de los hornos elctricos industriales.

    El desarrollo actual de la electrosiderurgia es muy avanzado, especialmente en los pases donde la

    energa elctrica tiene un costo econmico muy bajo.

    La corriente elctrica destinada a producir calor puede ser tanto continua como alterna.

    Los Hornos Elctricos se usan para:

    - Alcanzar la temperatura necesaria para que se produzcan las reacciones qumicas necesarias para

    la obtencin de un determinado producto.

    - Cambios de estado (Fusin de los metales y vaporizacin).

    - Secado (en este caso suelen llamarse estufas y trabajan a temperaturas menores a 500 C)

    - Ablandar para una operacin de conformado posterior.

    - Tratar trmicamente para impartir determinadas propiedades.

    - Recubrir las piezas con otros elementos, operacin que se facilita frecuentemente operando a

    temperatura superior a la del ambiente (Vitrificado de los productos cermicos).

    Las ventajas de un horno elctrico pueden resumirse en:

    1) Menor inversin amortizacin ms rpida.

    2) Menor mano de obra y mantenimiento.

    3) Mayor rendimiento que otros hornos (oscila entre un 70 y 80%).

    4) Mayor temperatura (3000 a 3500 C) comparado con un Martin-Siemens (2000 C) facilidad

    para desulfurar.

    5) Ocupa poco espacio.

    6) Ausencia de humos y polvos. No se necesitan conductos, chimeneas ni instalaciones para

    recuperar calor ni polvos.

    7) No necesita cmaras recuperadoras ni de combustin.

    8) Es de fcil manejo y regulacin en cualquier etapa.

    9) Tiene poca perdida de calor, debido a que este se produce interna y directamente sobre la masa

    en fusin y no desde el exterior.

    10) No hay agentes externos (gases, combustibles, etc.) que reaccionen con el bao no lo

    contaminan.

    11) Se obtienen aceros homogneos en toda la seccin del lingote, sin escorias ni gases.

    12) Se consiguen mejores propiedades mecnicas: a igual r con aceros obtenidos por otros

    mtodos, estos tienen mayor A %, y, a igual composicin qumica, mejores propiedades

    mecnicas.

    13) Posibilidad de integrarlos a procesos de colada continua.

    Modos de obtencin de acero en Hornos Elctricos

    a) Por fusin: se calienta acero solido hasta licuarlo y luego se procede a colarlo en moldes.

    b) Por fusin y afino: 1) se funde la chatarra y simultneamente se agregan los elementos

    oxidantes para el control de aquellos otros cuyos porcentajes se tienen que ajustar (C, Si, Mn, etc.).

    se elimina la escoria formada y comienza el afino.

    2) el afino consiste en agregar C (si es necesario recarburar), cal (para

    defosforar y desulfurar), FeSi y FeMn.

    c) Por refinacin: se usan aceros obtenidos por otros mtodos y luego se hacen los agregados

    necesarios para mejorarlos o producir aceros de aleacin.

  • d) Por afino de la fundicin: se usa arrabio lquido proveniente de un mezclador. El resto de la

    operacin es similar a la anterior. Solo se usa para eliminar azufre, no para defosforar.

    Tipos de Hornos Elctricos

    1) arco independiente (tipo Stassano).

    a) a arco 2) arco dependiente (tipo Heroult).

    3) solera incluida (tipo Girod).

    Hornos Elctricos b) a induccin 1) con ncleo (baja frecuencia)

    2) sin ncleo (alta frecuencia)

    c) resistencia (casi sin uso)

    Ley de Joule Q = 0,24 . r . i2 Q = 0,24 . e2 / r

    Donde:

    i : intensidad de corriente (en amperes), e: tensin (en voltios), r: resistencia elctrica (en ohms).

    A) A arco

    La fuente de calor es el arco voltaico.

    a1) Arco independiente

    Fig. 1

  • Como puede apreciarse, los electrodos se mueven horizontalmente por medio de un tornillo sin

    fin. Trabajan por encima del bao metlico aportando calor por irradiacin. El arco se forma entre

    los electrodos.

    Se conecta a cualquier red de corriente alterna monofsica o trifsica.

    Sus desventajas son el gran consumo de electrodos, que aumenta el porcentaje de C en el bao

    Tiene aplicacin en fundicin de metales de color y sus aleaciones. A veces, hlerro fundido y

    acero.

    a2) Arco dependiente

    El arco se forma entre los electrodos y el bao metlico. Los electrodos se disponen verticalmente

    y el recorrido de la corriente es electrodo-arco-escoria-metal-escoria-arco-electrodo.

    La corriente no atraviesa la solera.

    Al formarse el arco mas lejos de las paredes y de la bveda que en el caso anterior, aumenta la

    vida del revestimiento en esas zonas.

    FIG. 2. Horno de arco dependiente. Caractersticas constructivas. (1) bveda de ladrillos

    refractarios; (2) electrodos; (3) revestimiento de dolomita; (4) revestimiento de magnesita; (5)

    capa de arena intermedia entre el revestimiento y la envoltura metlica; (6) envoltura

    metlica protectora; (7) dispositivo de cierre hermtico formado con arena obrando igual

    que un cierre hidrulico.

  • a3) Solera incluida

    En este tipo de horno, la electricidad, despus de atravesar el bao pasa a la solera. Con esto se

    logra un caldeo ms uniforme pues el bao desde arriba y desde abajo.

    El recorrido de la electricidad es: electrodo-arco-escoria-metal-solera-placa electro conductora

    Fig. 3. Horno de solera incluida (tipo Girod)

    La red es trifsica de C.A., pero puede ser monofsica o C.C.

    El caldeo por arriba se logra con los arcos que saltan entre electrodos y el caldeo por abajo se

    consigue con los arcos que saltan entre los electrodos y la placa electro conductora de Cu.

    La desventaja de estos hornos respecto a los anteriores es su menor rendimiento y consumo o

    deterioro de la solera.

    Fig. 4

  • Las partes constitutivas de un horno constan de, entre otras cosas:

    1) Sistema elctrico, con el transformador correspondiente.

    2) Electrodos, bobinas o resistencia, segn el tipo.

    3) Estructura metlica de soporte.

    4) Sistema de basculacin.

    5) Puertas de carga o bveda (techo) basculante para tal fin.

    6) Carro y gamela (cuchara) de carga de materia prima.

    7) Foso y cuchara de colada por un lado y vagoneta para retiro de escoria por el otro.

    8) Etc.

    Los electrodos para Hornos Elctricos a arco se construyen de tres tipos:

    Grafito Baja resistencia, o sea

    alta conductibilidad.

    Tipos de electrodos Carbn Caractersticas Solidez.

    Resistencia a altas t

    Autoaglutinantes Pocas cenizas y azufre

    Los mejores son los de grafito, pero son de construccin compleja y caros.

    Los autoaglutinantes se fabrican a partir de un tubo de acero de bajo carbono, que se rellena con los

    ingredientes adecuados y se conectan a la red. A medida que van trabajando y consumindose, se

    enroscan tramos nuevos con su relleno correspondiente, bien apisonado, terminndose de aglutinar

    durante el uso.

    En la tabla siguiente se dan algunos datos comparativos de Hornos Elctricos a arco, en funcin de

    su capacidad de produccin

  • Es evidente que cuanto ms alta sea la potencia elctrica del horno, ms breve ser el tiempo de la

    operacin," menores sern las perdidas por radiacin y, por lo tanto, menor el consumo de energa

    elctrica por tonelada, que en algunos casos llega a reducirse a 400 kwh/ton en condiciones

    favorables.

    Adems, cuanto mayor sea la potencia, mayor sern la tensin e intensidad de corriente elctrica,

    mas fcil el cebado del arco y mayor la longitud del mismo (lo cual permite conservar a los

    electrodos a mayor distancia del bao, ponindolos a salvo de roturas producidas por la agitacin del

    mismo o salpicaduras de la carga). Los transformadores estn constituidos por los primarios

    (arrollamientos de conductores finos recorridos por una corriente de alta tensin y baja intensidad) y

    por los secundarios (arrollamientos de conductores gruesos recorridos por una corriente inducida de

    baja tensin y elevada intensidad).

    La funcin de los reguladores es la de mantener la misma distancia inicial electrodo-bao, a medida

    que aquellos se desgastan. Hay reguladores de dos tipos: hidrulicos y elctricos.

    Metalurgia de un horno elctrico a arco, con revestimiento bsico y carga solida

    1) Fusin

    La carga del horno se hace as:

    a) Se introduce chatarra de fundicin y se comienza con la fusin.

    b) Sobre el final de la etapa se introduce cal viva (25 kg/ton carga).

    Terminada la fusin se agrega, paulatinamente, mineral de hierro muy puro para oxidar las

    impurezas.

    2) Oxidacin

    Es similar a la que se produce en un horno Martin-Siemens. En los hornos elctricos la temperatura

    es muy intensa y se elimina parte del P, se oxida el Si y el Mn.

    3) Decarburacin

    Se realiza a elevada temperatura, con el oxido de hierro disuelto en el bao.

    Fe3C + O2 (si hay inyeccin de O2 por lanza) 3 Fe + CO

    3 Fe3C + Fe2O3 3 CO + 11 Fe

    Fe3C + FeO CO + 4 Fe

    4) Defosforacin y Desulfuracin

    Se produce por efecto de la cal viva introducida al bao.

    De una manera simplificada, las reacciones podran indicarse as:

    2 P + 5 FeO + 3 CaO P2O5(CaO)3 + 5Fe

    3 Fe + SO2 SFe + 2 FeO

    SFe + CaO SCa + FeO

    Cuando la escoria se ennegrece, esto indica la eliminacin de impurezas en el bao. Esta escoria se

    retira. El acero queda ligeramente oxidado y con bajo C.

    Luego se agrega cal viva (CaO) para reconstituir la escoria (15 20 kg/ton) y espato flor (3 6

    kg/ton). A 1600 C se forma Ca2C, muy reductor.

    5) Recaburacin

    Cuando es necesario se agrega carbn pulverizado, coque o restos de electrodos.

    La escoria en un horno elctrico debe mantenerse muy liquida (requiere altas temperaturas) y debe

    ser muy reductora o neutra

  • Despus de retirada la escoria negra y agregada la cal, se forma una escoria blanca, se espera 20

    30 minutos y si el color de la nueva escoria se vuelve oscuro, se agrega coque pulverizado sobre el

    bao. El arco acta sobre la mezcla coque-cal, formando Ca2C, altamente reductor. La escoria as

    formada se deja en contacto con el bao 2 3 horas ya veces ms.

    6) Desoxidacin

    Si todava se considera alto el contenido de oxgeno en el bao, se desoxida con FeMn

    FeO + FeMn MnO + 2 Fe

    Fabricacin de aceros al C en Hornos Elctricos a Arco con una sola escoria.

    Este procedimiento se emplea para la obtencin de aceros en los que se exige contenidos de

    P S , inferiores a 0,04%. La marcha de la operacin se desarrolla en dos fases:

    1) Defosforacin

    La carga est formada por chatarra mas 5% de cal.

    Una vez fundida la carga se agrega mineral de hierro al bao, el cual produce un "hervido" que se

    procura mantener por 20 30 minutos.

    Se desescoria parcialmente y se hacen muevas adiciones de cal y mineral hasta que el contenido de

    P llegue al valor deseado, contando con que hay una defosforacin ulterior, residual, de 0,01% hasta

    el momento de la colada.

    2) Desulfuracin

    La desulfuracin requiere elevada temperatura, escoria bsica muy calcrea y un elevado contenido

    de Mn en el bao.

    Para obtener esas condiciones se agrega Mn en forma de Spiegel, se aade 3% de cal y un poco de

    mineral (un exceso de FeO en la escoria interfiere en la desulfuracin) para producir un "hervido".

    Durante el "hervido" se hacen nuevas adiciones de cal y espato flor hasta obtener una escoria muy

    calcrea y fluida.

    La operacin se da por terminada en cuanto se llega a 0,01% por encima del contenido fijado, pues

    en el resto de la operacin hasta la colada, se bajar ese porcentaje.

    Una vez llegado a los porcentajes de P y S fijados, se realiza un desecoriado parcial, se continua con

    el afino hasta obtener el porcentaje de C deseado, se realizan las ltimas correcciones con FeSi y

    FeMn y se cuela, cuidando no mezclar la escoria con el metal y adicionando en la cuchara de colada,

    unos 150 gr de aluminio por cada tonelada de metal. Este procedimiento se usa para obtener aceros

    duros y semiduros.

    Afino del arrabio en Hornos Elctricos a Arco ]

    Debido a que el Horno Elctrico es poco oxidante, la oxidacin del arrabio se logra utilizando mineral

    de hierro en polvo, en cantidades de 250 300 kg/ton de arrabio, pudiendo completarse la accin

    oxidante con inyeccin de oxigeno.

    La carga puede contener hasta un 50% de arrabio.

    El procedimiento solo resulta econmico donde se dispone de energa elctrica muy barata.

    Fabricacin de aceros en Hornos Elctricos Acidos

    En estos hornos, lo mismo que en todos aquellos de revestimiento acido, no puede eliminarse ni el P

    ni el S, por lo cual se debe controlar mucho la composicin de la carga.

    En general se usan para la refusin de aceros destinados al moldeo.

    La carga debe tener un contenido de C solo superior en 0,20 0,25% respecto al fijado para el acero

    a obtener.

  • En cuanto se termina la fusin, se toma una muestra y se analiza el C. A continuacin se prosigue

    con las adiciones de mineral de hierro para oxidar las impurezas (esto tambin puede hacerse con

    oxigeno).

    La escoria que se forma es vtrea, casi negra.

    Luego se hacen las adiciones de ferroaleaciones para corregir la composicin del bao y para

    desoxidar. Eventualmente se agrega aluminio en la cuchara de colada para completar la

    desoxidacin.

    Agitacin electromagntica del bao en los Hornos Elctricos a Arco.

    Como en la elaboracin de aceros en los Hornos Elctricos a Arco no se produce gran

    dsprendmento de CO que agite al bao, como sucede en otros hornos, el contacto entre metal y

    escoria es defectuoso y las reacciones transcurren con lentitud

    Para acelerar el proceso, se ensayo hacerlas burbujear con gases inertes, como el nitrgeno o el

    argn, inyectados al bao, pero actualmente se utiliza la agitacin electromagntica del bao,

    producida por una bobina colocada en el fondo del horno, como se ve en la Fig. 5.

    La bobina se alimenta con una corriente alterna trifsica, de muy baja frecuencia (0,75 hz), a unos

    240 V. El aumento de consumo, que este dispositivo supone, es de solo 18 kwh/ton.

    Fig. 5

    El oxgeno en el Horno Elctrico a Arco.

    Se emplea actualmente en tres periodos distintos del proceso de elaboracin:

    1) Al final de la carga, como comburente necesario para la combustin, con quemadores, de fuel-oil

    o propano. Esto se viene practicando dese 1.958 para acortar el periodo de fusin en unos 30 40

    minutos, lo cual supone un ahorro de consumo de energa.

    El consumo de gas propano es de 12 m3/ton y el de oxgeno de 25 m3/ton.

    2) Al final de la fusin. Al final de esta etapa suelen quedar trozos de chatarra flotando en los

    lmites o permetro del bao, donde no llega bien el calor del arco. Esto obliga a empujarlos hacia el

    centro por medio de barras, con un trabajo que demanda un gran esfuerzo.

  • Actualmente, se introducen lanzas de oxigeno por las puertas de trabajo y en pocos segundos se

    cortan y sumergen en el bao los recortes no fundidos, ahorrndose 10

    15 minutos en el proceso de fusin.

    3) Para decarburar. Cuando la chatarra contiene mucho Cr, este forma O5Cr2 a costa del oxigeno de

    la carga, con lo cual se retrasa e impide, en cierto modo, la decarburacin. Por eso se hace necesario

    agregar oxigeno para que la decarburacin pueda realizarse. La formacin de O5Cr2 genera

    gran desprendimiento de calor, alcanzando la temperatura unos 1.750 C. La utilizacin de oxigeno

    en los hornos elctricos produce humos rosas con contenido de partculas de hierro, que debern

    recuperarse si la cantidad es elevada.

    B) A induccin

    b1) Con ncleo

    En 1885 Ferranti dispuso el metal a fundir de modo de formar un anillo cerrado que constituyera

    una espira nica, e hizo recorrer al mismo por una corriente inducida desde un arrollamiento

    primario.

    Por tal motivo, los hornos elctricos a induccin pueden considerarse como transformadores cuyo

    arrollamiento primario est conectado a la red de suministro de energa elctrica y el

    arrollamiento secundario lo constituye el metal mismo.

    Recordando las leyes de los transformadores:

    donde:

    i : intensidad de corriente

    n : nmero de espiras

    e : tensin

    1 : primario

    2 : secundario

    n2 = 1

    Estas equivalencias son leyes generales y no tienen en cuenta el rendimiento del transformador.

    La potencia de estos hornos se calcula con:

    donde:

    R : resistencia hmica en la vena del fluido.

    L : inductancia.

    w = 2 f, con f =50 Hz

    El rendimiento elctrico puede estar en el 80%, pero el factor de potencia, pero si el factor de

    potencia es muy bajo (0,35 a 0,80), habr que elevarlo colocando condensadores entre barras.

  • Fig. 6 Hornos elctricos a induccin

    El horno de baja frecuencia se alimenta con una corriente alterna.

    Comprende un canal circular formando por un anillo alrededor de la bobina 2, que recibe corriente

    desde un alternador. La bobina se dispone alrededor de un ncleo 3, formado por lminas de

    acero al Si, de pequeo espesor, aisladas entre s mediante un barniz.

    Entre la mampostera 4, que forma la espira nica en la cual se coloca el metal a fundir y la

    bobina, existe un espacio libre 5, para la circulacin de aire, que acta como refrigerante,

    disipando el calor que se desprende y evitando el calentamiento excesivo de la bobina.

    Una vez fundido el metal, se lo cuela por el canal 6, haciendo bascular el horno por intermedio del

    sector dentado 7 y de la cremallera 8.

    En la Fig. 7, se ve un horno que consta de dos partes principales: una cmara revestida o crisol y

    una unidad que produce calor por medio de un transformador.

    El calor se desarrolla en el secundario, que es un canal anular vertical lleno de metal fundido;

    desde all se transmite al crisol, situado en la parte superior, por efecto electrodinmico del metal

    fundido.

    El primario es un ncleo formado por lminas de hierro y un devanado.

    La puesta en funcionamiento del horno requiere que el canal que forma el secundario est lleno de

    metal fundido. Al finalizar la jornada de trabajo se mantiene un voltaje reducido para que no

    solidifique el metal en el anillo secundario.

  • Fig. 7 Horno a induccin con ncleo para la fusin de latn y aleaciones similares (Ajax Furnace Corporation)

    Se usan para fundir metales de bajo punto de fusin, pues de lo contrario se destruira el

    revestimiento.

    b2) Sin ncleo

    Se pueden usar para fabricar acero.

    Los hornos de este tipo son alimentados por una corriente de 500 a 100.000 Hz.

    Comprenden un crisol de material refractario rodeado por un enrollamiento de espiras tubulares

    de cobre por donde circula una corriente alterna. En el interior circula agua para evitar el

    recalentamiento del serpentn.

    En el interior del crisol se coloca el metal a fundir por donde circulara una corriente inducida que

    proveer el calor necesario para el proceso.

    El conjunto se coloca, a su vez, en una caja cubica o cilndrica, que antiguamente era de madera y

    en la actualidad se hace metlica, pero se separa del serpentn con una sustancia antimagntica

    (como fibrocemento).

    Fig. 8 Horno a induccin sin ncleo

    TERMOLIT

  • Los Hornos Elctricos a Induccin de alta frecuencia pueden considerarse como transformadores

    cuya bobina primaria es el arrollamiento que rodea al crisol y la bobina secundaria un tubo ficticio

    de espesor e que es la nica parte de la masa de metal M, de dimetro d, por la cual circula

    corriente

    Fig. 9

    El espesor del tubo ficticio crece con la resistividad del material a fundir y decrece con la

    frecuencia de la corriente.

    Prcticamente se ha comprobado que la frecuencia mnima debe ser suficiente para formar un

    "tubo elctrico" de espesor e, inferior a 1/10 del dimetro d de la masa calentada.

    La potencia de estos hornos se calcula con:

    donde:

    N : amperios-vuelta de la bobina inductora (primario).

    i : intensidad de corriente en el primario.

    d : dimetro de la masa.

    e : espesor del tubo elctrico.

    : resistividad del metal caldeado.

    : permeabilidad magntica ideal.

    f : frecuencia de la corriente elctrica.

    K : factor menor que 1 (depende de la relacin d/e)

    (d/e) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20

    K 0,10 0,27 0,50 0,68 0,80 0,84 0,87 0,89 0,90 0,91

    El factor pe potencia es muy bajo, de 0,10 0,25, por lo cual es absolutamente necesario instalar

    condensadores para elevarlo.

    El crisol se construye conjuntamente con el horno, al mismo tiempo. Para ello, una vez dispuesto

    el serpentn sobre una base de material refractario, se coloca dentro del mismo

    (concntricamente) una cuba de chapa fina de acero, con la forma interna del crisol el espacio

    entre ambos se rellena con material refractario (del tipo mortero plstico) apisonado. El mismo

    ser bsico o cido segn exista o no, P en la carga a fundir.

    La consistencia del mortero se logra por el calentamiento de la primera operacin del horno,

    fundindose, en ese mismo momento, la envoltura metlica, que se mezcla con el acero liquido

    del bao.

    La duracin del revestimiento alcanza para realizar 200 300 coladas. No tiene gran espesor (50

    100 mm) por lo cual la calidad de la carga debe ser cuidadosamente elegida.

    El arrollamiento primario generalmente se hace en una sola capa.

  • El campo de aplicacin de este tipo de horno es la produccin de aleaciones de alta calidad

    (bronces, aceros inoxidables, aceros para armas, aceros para imanes, aceros para herramientas,

    aleaciones al Cr-Ni y metales para cojinetes).

    El funcionamiento consta de cuatro etapas: carga, fusin, mantenimiento a temperatura y colada.

    Debido a que el circuito secundario lo constituye la carga ubicada sobre la zona anular exterior del

    total de la masa que hay en el crisol, la manera de cargar el horno tiene mucha importancia en el

    inicio del ciclo calorfico.

    Una caracterstica de los hornos de induccin sin ncleo, es el agitado automtico que se produce

    en l metal fundido, debido a la accin mutua de los campos magnticos de los circuitos primario

    y secundario.

    Fig. 10 (1): Crisol (2): Serpentn de cobre (3): Armadura exterior

    La agitacin es tanto ms activa cuanto menor sea la_ frecuencia. Resulta muy intensa con

    corrientes polifsicas de baja frecuencia.

    Justamente, esta agitacin activa del metal fundido, favorece la mezcla intima de los

    componentes de las aleaciones y constituye un factor importante en la produccin de aleaciones

    de alta calidad.

    El principal factor de orden tcnico que interviene, es la determinacin de la frecuencia para

    obtener el grado de agitacin que se desea.

    Teniendo en cuenta que la corriente que se necesita para un valor determinado de energa,

    disminuye al aumentar la frecuencia y que la agitacin que se produce es proporcional al

    cuadrado de los amperes-vuelta, evitaremos la produccin de un agitado demasiado violento

    dando a la frecuencia un valor alto, tal que limite el nmero de amperes-vuelta a un valor

    admisible.

    Un ejemplo son los hornos de 960 Hz y ms de 100 kw para la fusin de aceros. La misma

    frecuencia se suele usar para cargas no frreas, aunque en este caso, a veces, se utilizan 480 Hz.

    En hornos de menor potencia, la frecuencia puede llegar a 300 Hz o ms. En resumen, a mayor

    frecuencia, menor intensidad de corriente y menor grado de agitacin.

  • El revestimiento refractario es una de las partes ms delicadas de los hornos sin ncleo, pues debe

    limitarse su espesor a 50 100 mm para no perjudicar el rendimiento elctrico y a su vez, debe

    soportar la carga del acero (en muchos casos de varias toneladas).

    El revestimiento acido est formado por una mezcla de slice (obtenida cociendo rocas de cuarzo a

    1.200 C), con una pequea cantidad de acido brico (0,5 1,5%), que sirve de fundente y

    aglomerante.

    El revestimiento bsico tradicional es magnesita, pero tiene dos inconvenientes;

    a) excesiva conductibilidad trmica, anulando la accin protectora que ha de tener el revestimiento.

    b) excesiva dilatacin, que produce deformaciones y grietas.

    Metalurgia en el Horno Elctrico a Induccin, sin ncleo, con revestimiento acido.

    La conjuncin de los efectos debidos a la agitacin y a la elevada temperatura, permite obtener

    aceros ms homogneos y muy puros, por lo cual se pueden fabricar aceros especiales de alta

    calidad.

    Adems, los aceros no son contaminados con restos de electrodos (C) como sucede en los hornos

    elctricos a arco.

    La fusin se alcanza rpidamente (por ejemplo, 5 ton. en 3 4 horas).

    La energa elctrica es reducida: 500 1.000 kvah/ton.

    La mano de obra es reducida.

    Los Hornos Elctricos a Induccin, de alta frecuencia, se emplean, como se dijo, para fabricar

    aleaciones ferrosas o no ferrosas, de alta calidad.

    Metalurgia en el horno elctrico a induccin, sin ncleo, con revestimiento bsico

    Permite la fabricacin de aceros que contengan elementos altamente corrosivos para el refractario

    acido, como ser el Cr y el Ni.

    Procedimiento Duplex

    Es la combinacin de un convertidor con un Horno Elctrico a Arco. El horno elctrico refina al acero

    obtenido en el convertidor, con gran economa de energa elctrica. La produccin tambin

    aumenta, pero hay que sincronizar las operaciones.

    El acero decarburado en el convertidor (0,05% C) se recarbura con coque pulverizado en la cuchara

    de colada (C = 0,40%). As llega al Horno Elctrico. La defosforacin baja el porcentaje de P de 0,05

    - 0,10% 0,025%.

    Los 900 kwh/ton para carga solida, bajan a menos de la mitad.

    La metalurgia es similar a la ya vista.