Hornos para Conversión de Arrabio

ALTO HORNO

Es virtualmente una planta química que reduce continuamente el hierro del mineral. Químicamente desprende el oxígeno del óxido de hierro existente en el mineral para liberar el hierro. Está formado por una cápsula cilíndrica de acero forrada con un material no metálico y resistente al calor, como ladrillos refractarios y placas refrigerantes. El diámetro de la cápsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno, cuya altura es de unos 30 m, contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se introduce la carga en el horno. Los materiales se llevan hasta las tolvas en pequeñas vagonetas o cucharas que se suben por un elevador inclinado situado en el exterior del horno.

 Está formado por una cápsula cilíndrica de acero de unos 30 metros de alto forrada con un material no metálico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios.

El diámetro aumenta desde su parte superior (tragante) hasta alcanzar el máximo (vientre) conformando la cuba.

Desde el vientre su diámetro disminuye en la zona llamada etalaje hasta hacerse cilíndrico en la obra, cuya parte inferior se llama crisol.

El crisol dispone de dos orificios de salida, uno (bigotera) por encima del otro (piquera) para la evacuación de la escoria y el arrabio, respectivamente.

Los gases calientes que salen por la parte superior del horno, contienen dióxido y monóxido de carbono y óxidos de azufre que arden con facilidad, por lo que se queman en otros hornos especiales (estufas Cowper) para calentar el aire que se introduce en el alto horno a través de una serie de conducciones (toberas) por encima de la bigotera.

REACTOR U HORNO DE REDUCCIÓN DIRECTA

En estos hornos,  el hierro metálico se produce a partir reducción directa de mineral de hierro (en forma de grumos, pellets o multas) por un gas reductor producido a partir de gas natural o carbón.

Los gases de reducción entran a la zona de reducción del reactor a 850 C, remueven el oxígeno del óxido de hierro y salen por el tope a una temperatura de 400 C. El gas de tope se lava y parte del agua se condensa y se separa, junto con los finos del mineral. El agua removida se recircula hacia un clarificador. El gas enfriado se recicla mediante un compresor hacia el reformador y se mezcla antes de entrar con gas natural, para constituir el gas de alimentación que va a ser reformado.

CONVERTIDOR BESSEMER-THOMAS

El convertidor es un horno giratorio en forma de retorta, de cuello ancho. En él se lleva a cabo el procedimiento.

Este aparato es de palastro, y está revestido interiormente de ladrillos refractarios. Estos ladrillos, para la marcha ácida del convertidor, se hacen de cuarcita, arcilla y una pequeña cantidad de arcilla refractaria, que si son mezcladas y sometidas a calcinación.

 

Paso1: Se inclina el horno y se añade el arrabio, el fundente y a veces chatarra.

Paso2: Se pone vertical y se baja la lanza para inyectar aire en el metal fundido. Las impurezas se queman.

Paso3: Se inclina el horno y se saca la escoria que flota sobre el acero.

Paso4: Se vierte el acero sobre la cuchara y se añaden ferroaleaciones y carbono.

HORNO MARTIN-SIEMENS

El horno Martin-Siemens es un horno de reverbero. La solera se calienta exteriormente y se cargan el arrabio y la chatarra inclinados hacia un orificio de salida.

El horno de reverbero es un tipo de horno generalmente rectangular, cubierto por una bóveda de ladrillo refractario y con chimenea, que refleja (o reverbera) el calor producido en un sitio independiente del hogar donde se hace la lumbre.

Funcionamiento: La bóveda es de ladrillo refractario de sílice. Por el exterior circula aire frío para refrigerar. Los gases de la combustión pasan por unos recuperadores que invierten su sentido de circulación con el aire carburante y producen temperaturas muy elevadas, a unos 1800 º C. A dicha temperatura funde la chatarra y lingotes de arrabio solidificado bajo la llama producida en la combustión; se eliminan las impurezas y se consiguen aceros de una gran calidad para fabricar piezas de maquinaria. Su campo de aplicación es muy amplio, ya que pueden fundir latones, bronces, aleaciones de aluminio, fundiciones y acero.

HORNO DE OXIGENO BÁSICO

Es un horno con forma de pera que puede producir unas 300 toneladas de acero en 45 minutos.

Es muy parecido al Bessemer con la gran diferencia que a este horno en lugar de inyectar aire a presión se le inyecta oxígeno a presión, con lo que se eleva mucho más la temperatura que en el Bessemer y en un tiempo muy reducido.

La carga del horno está constituida por 75% de arrabio procedente del alto horno y el resto es chatarra y cal. La temperatura de operación del horno es superior a los 1650°C.

Es considerado como el sistema más eficiente para la producción de acero de alta calidad.

HORNO ELÉCTRICO

Éste es el horno más versátil para fabricar acero, puede alcanzar una temperatura de  1930 °C, temperatura que se puede controlar eléctricamente. Existen hornos de arco eléctrico que pueden contener hasta 270 toneladas de material fundido. Para fundir 115 toneladas se requieren aproximadamente tres horas y 50,000 Kwh. de potencia.

También en estos hornos se inyecta oxígeno puro por medio de una lanza.

Al aplicarse la corriente eléctrica, la formación del arco entre los electrodos gigantes produce un calor intenso. Cuando el arrabio se ha derretido completamente, se agregan dentro del horno los elementos de aleación que se necesiten. La masa fundida resultante se calienta, permitiendo que se quemen las impurezas y que los elementos de aleación se mezclen completamente.

Aplicación: Estos equipos son los más utilizados en industrias de tamaño mediano y pequeño, en donde la producción del acero es para un fin determinado, como varilla corrugada, aleaciones especiales, etc. 

Opinión personal:
Para la elaboración de arrabio, el  componente básico e imprescindible es el alto horno, el cual es un horno casi exclusivamente diseñado para este fin.