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HORNOS METALURGICOS

1. INTRODUCCION

Denominaremos hornos a todos aquellos equipos o instalaciones que operan, en todo o en

gran parte del proceso a temperaturas superior a la del ambiente; realizndose el calentamiento en forma directa sobre las piezas (induccin, resistencia propia, perdidas dielctricas, etc.) o de forma indirecta por transmisin de calor de otros elementos (resistencia elctricas, tubos radiantes elctricos o de combustin, hornos de llamas, etc.). Esta transmisin de calor puede realizarse por llamas, conveccin y radiacin.

El calentamiento puede servir para diferentes aplicaciones como:

Fundir. Ablandar para una operacin de conformado posterior. Tratar trmicamente para impartir determinadas propiedades. Recubrir las piezas con otros elementos.

En cuanto a la clasificacin de los hornos, se puede diferenciar por:

Forma de funcionamiento (continuo o discontinuo). Tipo de calefaccin utilizado (quemadores de combustibles, energa elctrica u otras). Disposicin de la calefaccin (superior, inferior, etc.). Tipo de efecto en el producto (fusin, recalentamiento, etc.). Tipo de recinto (solera, carro, crisol, etc.). Forma de recuperacin del calor del gas.

Entonces los hornos se pueden distinguir dentro de una primera clasificacin:

Segn la finalidad por la cual se calienta el material. Segn la naturaleza de la transferencia de calor al material. Segn el manejo del material en el interior del horno.

La energa calorfica requerida para el calentamiento de los hornos puede proceder de:

a) De gases calientes producidos en la combustin de combustibles slidos, lquidos o

gaseosos que calientan las piezas por contacto directo entre ambos o indirectamente a travs de intercambiadores en general.

b) De energa elctrica en diversas formas:

Arco voltaico de corriente alterna o continua. Induccin electromagntica. Alta frecuencia en forma dielctrica o microondas. Resistencia hmica directa de las piezas. Resistencia elctrica por efecto joule. Etc.

Introduccin Hornos Ing. Luis E. LUNA QUITO

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2. CAMPOS DE APLICACIN DE LOS HORNOS Segn los tipos de industria o de las operaciones realizadas en hornos.

2.1. Industria Siderrgica Comprende bsicamente:

Altos hornos de reduccin de mineral de hierro. Mezcladores de arrabio calentados por llamas o por induccin. Convertidores de acero. Hornos de arco para fusin de chatarra. Hornos de fusin por induccin de chatarra. Hornos de recalentamiento para operaciones de laminacin, forja, extrusin. Hornos de tratamientos trmicos.

2.2. Industria del aluminio y sus aleaciones

Incluye en lneas generales:

Celdas de electrolisis gneas para transformar almina en aluminio fundido. Hornos de fusin y mantenimiento, a partir de chatarra o aluminio fundido. Hornos de recalentar placas o redondos para laminacin o extrusin. Hornos de tratamientos trmicos o envejecimiento.

2.3. Industria del Cobre y sus aleaciones

Comprende bsicamente:

Hornos de reduccin de minerales. Hornos de fusin de chatarra tipo reverbero o crisol. Hornos de recalentamiento para laminacin, forja, etc. Hornos de tratamientos trmicos.

2.4. Industria de Automocin

Comprende fabricacin de vehculos:

Hornos de fusin de metales frricos y no frricos. Hornos de tratamientos trmicos. Hornos de preparacin y pintado.

2.5. Fundiciones.

Hornos de fusin y mantenimiento. Hornos de tratamientos trmicos, continuos o intermitentes. Hornos de secado de moldes y machos.

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2.6. Industria de Productos Manufacturados.

Hornos de recocido de chapa magntica. Hornos de soldadura. Hornos de sinterizado utilizado en la pulvimetalurgia. Hornos de recocido. Hornos de difusin. Hornos de secado de derivados de transformadores.

2.7. Industria Qumica. Industria petroqumica, farmacutica.

Hornos de fabricacin de ferroaleaciones. Hornos de reformado. Hornos de esterilizado.

2.8. Industria Cermica y del Vidrio.

Hornos rotativos de fabricacin de clinker en la industria del cemento. Hornos continuos tipo tnel de fabricacin de piezas cermicas industriales y hornos

intermitentes. Hornos de fusin de vidrio o materiales cermicos. Hornos de tratamientos trmicos.

Dentro de los campos citados el calentamiento por resistencia elctrica, es ampliamente utilizado en todos los procesos metalrgicos de bajo y mediana temperatura (principalmente hasta 1200 C). 3. PROCEDIMIENTO

Se puede tambin plantear las aplicaciones de los hornos en relacin con el procedimiento o

proceso utilizado. Desde este punto de vista se clasifican en la siguiente forma:

a) Sinterizado y Calcinacin. b) Fusin y Mantenimiento, etc.

Metales frricos. Metales no frricos pesados. Metales frricos ligeros. Metales preciosos y aleaciones. Otros metales y aleaciones. Vidrio y productos cermicos. Materiales de goma y plsticos. Fusin y Mantenimiento, etc.

c) Extraccin por fusin. d) Calentamiento de los materiales para:

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Laminacin y trefilado. Extrusin. Forja. Estampacin. Conformado en caliente.

e) Tratamientos trmicos. f) Recubrimientos de piezas metlicas y no metlicas. g) Secado. h) Extraccin de polvo.

4. FACTORES PARA UNA ELECCION CORRECTA

Para que sea correcta la eleccin de un horno para una aplicacin determinada deben tenerse

en cuenta diversos factores que puedan agruparse segn tres criterios principales:

a) Requerimiento y datos del usuario. b) Posibilidades tecnolgicas del constructor. c) Exigencias y posibilidades econmicas.

4.1. Requerimiento y datos del usuario: 4.1.1. Exigencias tcnicas:

Resolver un problema concreto de fabricacin dentro del contexto industrial concreto.

a) Carga a tratar: naturaleza y forma de la carga o pieza; naturaleza del material;

temperatura inicial. b) Tratamiento: ciclo de temperatura tiempo; temperatura normal de utilizacin del

horno (mximo y mnimo); precisin de la temperatura requerida; presencia o no de atmosfera controlada.

c) Produccin: produccin horaria o por ciclo carga; posibilidad de dividir la produccin en varios hornos; utilizacin del equipo.

4.1.2. Exigencias de fabricacin

Si se instala el horno dentro de un proceso concreto de fabricacin hay que tener en

cuenta:

a) El entorno / ambiente. b) El proceso de fabricacin en el que se inserta el horno. c) Cualificacin del personal de explotacin y su disponibilidad. d) Posibilidades de mantenimiento y nivel del personal. e) Caractersticas de la energa disponible. f) Posibilidades de fluidos auxiliares.

4.1.3. Posibilidades Tecnolgicas del Constructor

a) Comprobar que el ciclo de temperatura requerida es realizable en condiciones industriales razonables.

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b) Determinar el horno alrededor de:

La carga; cuando se trata de cargas unitarias grandes. La produccin; que es ms frecuente, cuando se trata de un gran nmero de

piezas. Frecuentemente son las condiciones de enfriamiento las que limitan la carga. Si la

carga que se enfriar es notablemente inferior a la capacidad de enfriamiento del horno, debe adoptarse un horno continuo o semicontinuo.

4.1.4. Posibilidades Econmicas del Constructor

El costo total de explotacin de un horno, referido a la unidad producida, es la suma de los

siguientes factores principales:

Coste de la energa. Coste de la mano de obra directa. Coste de la mano de obra de control y supervisin. Coste de las materias consumibles y fluidos diversos. Amortizacin de la instalacin. Coste de mantenimiento.

Para efectuar la eleccin correcta de un horno es preciso establecer su coste previsto de

explotacin. El factor mantenimiento puede jugar un papel importante no por su importancia eventual, sino sobre todo por el tiempo de inmovilizacin del horno.