HORNOS DE ARCO ELÉCTRICO

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La carga se realiza manualmente o mediante el vuelco de cestones a través de una puerta que se dispone sobre la parte cilíndrica de la cuba, enfrentada, normalmente, al pico de colada.

Los electrodos son de grafito, idénticos a los de los hornos de arco de fusión de acero, y son importantes las mordazas de cobre refrigeradas por agua, los cables de alimentación de la corriente, así como los elementos que aseguran una junta suficientemente buena entre los electrodos y la cuba.

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Figura 1.1.- Horno de arco radiante.

- Roldanas

- Accionamiento hidráulico

- Electrodos

- Cuba

- Puerta de carga

- Revestimiento

- Accionamiento manual

- Grupo moto-reductor de basculación para colar

- Refrigeración por agua.

El equipo eléctrico consta básicamente de:

- Elementos de conexión a la línea eléctrica de entrada, tales como seccionador con fusibles, interruptor general, embarrado y circuito de medida en alta tensión.

- Transformador principal monofásico provisto de tomas en primario o secundario, con cambiador detenciones de accionamiento manual automático, que opera en vacío o en carga.

- Elementos de conexión en baja tensión entre transformador y electrodos, con el embarrado y cables de alimentación a las mordazas antes citadas, también refrigerados por agua. Incluye un equipo de medida adecuado.

- El sistema de regulación de potencia para mantener ésta constante en el valor correspondiente a la toma de tensión elegida en el transformador.

Se construyen en capacidades de 100kg a 1000 kg con potencias de 100kW a 500kW.

Hornos de Arco Sumergido

De acuerdo con la aplicación (ferroaleaciones, carburo de calcio, silicio metal, fósforo y, en general, electroquímica) el horno puede tener muy diferentes características. La carga compuesta de uno o varios productos minerales se dispone en el interior de la cuba, revestida interiormente del material refractario adecuado a cada aplicación concreta. Por la parte superior o bóveda se introducen 2, 3, 4 o 6 electrodos, alimentados en corriente alterna a baja tensión, que normalmente están

sumergidos en el baño de material fundido.

La cuba es en muchos casos fija, no basculante, aunque en ocasiones se dispone un mecanismo de giro para facilitar la exposición de la carga al efecto del arco sumergido. Los electrodos pueden ser:

- De grafito, como en los hornos de arco de fusión de acero (tipo Heroult).

- De pasta cocida durante el proceso en el horno (electrodo continuo Soderberg). Son elementos muy importantes:

- Los embarrados de alimentación desde el transformador principal.

- Los cables de conducción eléctrica desde los embarrados.

- Las mordazas de alimentación de corriente a los electrodos.

La instalación se completa con:

Un equipo de captación de gases y humos, cuya energía se recupera para mejorar el balance energético y reducir su temperatura, antes de pasar al equipo de depuración de humos. Un sistema de carga automatizado y de forma regular, desde los silos de almacenamiento de la materia prima hasta la zona entre electrodos en la mayoría de los hornos, aunque en algunos se fuerza la entrada de la carga en el interior del lecho de fusión.

El calentamiento por arco tiene una importancia secundaria, siendo predominante el calentamiento por efecto Joule, debido a la corriente eléctrica que pasa por la carga, lo que provoca su calentamiento previo, su fusión pastosa y, finalmente, su fusión líquida, previa al proceso químico de reducción que tiene lugar, en muchos casos. Las tensiones que se utilizan son del orden de 100V con intensidades de 10.000A a 100.000A.

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Figura 1.2.- Disposición general del horno de arco sumergido.

Hornos de arco para fusión de aceros

En muchas ocasiones se denominan, simplemente, hornos de arco eléctrico, sobreentendiendo su aplicación casi exclusiva a la fusión de chatarra de acero que engloba la posible utilización, total o parcial, de pre-reducidos de mineral de hierro como carga. En todo caso disponen de tres electrodos de grafito, en corriente alterna, o un electrodo, en corriente continua, que se introducen siempre por la parte superior de la cuba.

Consta básicamente de tres partes:

- Equipo eléctrico con el transformador principal como elemento fundamental y el equipo de control.

- Equipo mecánico que incluye la cuba revestida donde se realiza la fusión de la chatarra.

- Elementos auxiliares tales como grupo hidráulico de basculación, equipo de captación y depuración de humos, pre-calentador de chatarra en algunas acerías, dispositivos de carga con cestas, equipos para las adiciones, etc.

En la figura posterior se muestra un horno de arco de C.A. de 140 t de capacidad y 120 MVA de potencia provisto de quemadores oxigas, lanzas de O2 y funcionamiento prácticamente automatizado. El horno está encapsulado en un recinto que se abre para la carga con cestas y del que se extraen los humos por el cuarto agujero en bóveda. De este modo se reduce drásticamente la contaminación ambiente y el nivel sonoro en las proximidades del horno.

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Figura 1.3. Disposición típica de horno de arco para fusión de acero (ELECTROMELT).

Horno de Cubilote

Es un equipo muy económico y de poco mantenimiento, se utilizan para hacer fundición de hierros colados. Consisten en un tubo de más de 4 metros de longitud y pueden tener desde 0.8 a 1.4 m de diámetro, se cargan por la parte superior con camas de chatarra de hierro, coque y piedra caliza. Para la combustión del