Horno de Arco Eléctrico
El horno de arco eléctrico es un espacio cerrado extremadamente caliente, donde se produce calor mediante el arco eléctrico para fundir ciertos metales como el acero reciclado sin cambiar las propiedades electroquímicas del metal.
Aquí, el arco eléctrico se produce entre los electrodos. Este arco eléctrico se utiliza para fundir el metal. Los hornos de arco se utilizan para producir barras estructurales de acero en miniatura y varillas de acero. El horno eléctrico tiene la forma de un recipiente vertical de ladrillo refractario. Principalmente, existen dos tipos de hornos eléctricos. Son los operados con corriente alterna (CA) y los operados con corriente directa (CD).
Horno de Arco Eléctrico de Corriente Directa
El Horno de Arco CD es más reciente y avanzado en comparación con el Horno de Arco CA. En el Horno de Arco CD, la corriente fluye desde el cátodo al ánodo. Este horno tiene solo un electrodo de grafito y el otro electrodo está incrustado en la parte inferior del horno. Existen diferentes métodos para fijar el ánodo en la parte inferior del horno CD.
La primera disposición consiste en un único ánodo metálico colocado en la parte inferior. Se enfría con agua porque se calienta rápidamente. En la siguiente, el ánodo puede ser el lecho conductor revestido de C-MgO. La corriente se suministra a la placa de Cu colocada en la parte inferior. Aquí, el enfriamiento del ánodo se realiza por aire. En la tercera disposición, las varillas metálicas actúan como ánodo. Están enterradas en masa de MgO. En la cuarta disposición, el ánodo son láminas finas. Las láminas están enterradas en masa de MgO.
Ventajas del Horno de Arco Eléctrico de Corriente Directa
Disminución del consumo de electrodos en un 50%.
Fundición casi uniforme.
Disminución del consumo de energía (5 a 10%).
Disminución del parpadeo en un 50%.
Disminución del consumo de refractarios.
Se puede extender la vida útil del lecho.
Horno de Arco Eléctrico de Corriente Alterna
En el horno eléctrico de CA, la corriente fluye entre los electrodos a través de las cargas de metal. En este horno se utilizan tres electrodos de grafito como cátodo. El propio chatarra actúa como ánodo. En comparación con el horno de arco CD, este es más económico. Este horno es el más comúnmente utilizado en hornos pequeños.
Construcción del Horno de Arco Eléctrico
Como se mencionó anteriormente, el horno eléctrico es un recipiente grande revestido de ladrillo refractario. Se muestra en la figura 2.
Las partes principales del horno eléctrico son el techo, el lecho (parte inferior del horno, de donde se recolecta el metal fundido), los electrodos y las paredes laterales. El techo consta de tres agujeros a través de los cuales se insertan los electrodos. El techo está hecho de ladrillos de alúmina y magnesita-cromita. El lecho incluye metal y escoria. El mecanismo de inclinación se utiliza para verter el metal fundido en la cuna mediante el desplazamiento del horno. Para la extracción de los electrodos y la carga del horno (añadir chatarra), se incorpora un mecanismo de retracción del techo. También se proporciona una extracción de humos alrededor del horno, considerando la salud de los operadores. En el horno eléctrico de CA, hay tres electrodos. Estos son redondos en sección. Se utiliza grafito como electrodos debido a su alta conductividad eléctrica. También se utilizan electrodos de carbón. El sistema de posicionamiento de electrodos ayuda a elevar y bajar los electrodos automáticamente. Los electrodos se oxidan mucho cuando la densidad de corriente es alta.
Transformador: –
El transformador proporciona el suministro eléctrico a los electrodos. Está ubicado cerca del horno. Está bien protegido. La potencia nominal de un gran horno de arco eléctrico puede ser hasta 60 MVA.
Principio de Funcionamiento del Horno de Arco Eléctrico
El funcionamiento del horno eléctrico incluye la carga de los electrodos, el período de fusión (fundición del metal) y el refinado. El chatarra pesado y ligero en la cesta grande se precalienta con la ayuda de gases de escape. Para acelerar la formación de la escoria, se añaden cal quemada y espato. La carga del horno se realiza balanceando el techo del horno. Según sea necesario, también se realiza la carga de metal caliente.
Lo siguiente es el período de fusión. Los electrodos se mueven hacia abajo sobre el chatarra en este período. Luego, se produce el arco entre el electrodo y el metal. Considerando el aspecto de protección, se selecciona un voltaje bajo para esto. Después de que el arco esté protegido por los electrodos, se aumenta el voltaje para acelerar el proceso de fusión. En este proceso, el carbono, el silicio y el manganeso se oxidan. Se requiere una corriente menor para la producción de un gran arco. La pérdida de calor también es menor en este caso. El proceso de fusión se puede acelerar mediante el baño profundo de los electrodos.
El proceso de refinado comienza durante la fusión. La eliminación de azufre no es esencial para la práctica de una sola escoria oxidante. Solo se requiere la eliminación de fósforo en este caso. Pero en la práctica de doble escoria, se deben eliminar ambos (S y P). Después de la desoxidación; en la práctica de doble escoria, se realiza la eliminación de la escoria oxidante. A continuación, con la ayuda de aluminio o ferromanganeso o ferrosilicio, se desoxida. Cuando se alcanza la química del baño y la temperatura requerida, el calor se desoxida. Entonces, el metal fundido está listo para ser vertido.
Para el enfriamiento del horno, se pueden utilizar paneles de presión tubulares o aspersión de anillo hueco.
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