INTRODUCCION
El cubilote es un horno de uso generalizado en metalurgia debido a su operación sencilla, eficiente y económica. Es un horno cilíndrico compuesto de una capa exterior de acero y una capa interior de ladrillos, varían su tamaño desde 30 cm de diámetro hasta más de 3 metros y son utilizados para derretir hierro crudo el cuerpo cilíndrico del horno está orientado de manera vertical para par a permitir a los gases escapan por el extremo superior. Dos puertas se encuentran en la base del horno y están cerradas durante la operación del mismo, sin embargo, al final del ciclo de funcionamiento, estas pueden ser abiertas para vaciar el horno de todo el material Para realizar esta función se acondiciono todo el horno, desde su parte interna como externa. En este laboratorio se preparó el horno en su interior con un material refractario (arcilla) para p ara que este soportara la temperatura que generalmente alcanza un cubilote (1400 °C – 1450 °C) HISTORIA
La primera construcción para obtener el hierro fue el horno bajo. En bajo. En su forma más primitiva, llamada "bajo hogar" era un agujero agujer o en el suelo de unos 30 cm de diámetro, lleno de carbón vegetal y mineral. El fuego se avivaba generalmente mediante mediant e un fuelle un fuelle de cuero. A las diez horas el horno era demolido y se obtenía una mezcla heterogénea incandescente con más o menos hierro reducido y escoria, del tamaño del puño. Aunque la temperatura alcanzada entre 700 y 900º C es suficiente para la reducción de mineral de hierro pero que está lejos de su punto de fusión 1535º C 1 La evolución hacia el horno bajo "clásico" consistió en hacer más alta la construcción y equiparla con una abertura lateral en su base para facilitar el suministro de aire. Una corta chimenea facilitaba la recarga del horno durante la operación y activaba el tiro. Se alcanzaban de esta manera temperaturas de entre 1000 a 1200° C y las escorias, convertidas en líquido, se podían extraer por la apertura. El contenido de hierro de la escoria disminuye al aumentar la temperatura. Entonces se aviva el fuego fortaleciendo el tiro natural aumentando la altura adosando, por ejemplo, la construcción a un muro de contención o terraplén. Del mismo modo, los fuelles permitían un suministro de aire más eficiente y mejor controlado. Estos "hornos de tiro natural" y "fuelles" producían una mezcla con un peso que iba desde unos pocos kilogramos a varios quintales varios quintales después de un tiempo de 4 a 20 horas. Esta mezcla es despojaba de inmediato de los trozos de carbón y de la escoria mediante una limpieza alternada con varios recalentamiento, y finalmente se forjaba se forjaba para obtener los objetos deseados. En Europa En Europa Occidental, las Occidental, las instalaciones y las forjas adyacentes estuvieron muy extendidas hasta el siglo XVIII. Empleaban de 5 a 10 personas y la capacidad de los hornos bajos de ese momento estaba entre 60 y 120 t 120 t por año y consumían unos 270 kg de carbón por 100 kg de mineral de hierro El Japón El Japón importó el horno bajo del continente en el siglo VIII. La técnica se fue perfeccionado hasta desembocar durante el siglo XV en el tatara. tatara. La configuración del horno cambia en función del producto deseado: las tataras altas de 0,9 a 1,2 m estaban destinados a la fabricación fabric ación de acero; las de 1.2 m producían fundición blanca que se extraía del horno después de que se solidificara. La baja permeabilidad de las arenas ferruginosas usadas limitaba la altura a 1.6 m, y por lo tanto bloqueó la progresión al alto horno.
Utilizado hasta principios del siglo XX, el tatara en su forma final es una estructura industrial perenne dedicada a la operación de un horno en forma de gran bañera, que producía unas cuantas toneladas de metal durante una campaña de unas 70 horas, período al que había que añadir la construcción del horno En África, los más antiguos vestigios de los hornos de acero son las mezclas de hierro y carbón descubiertas en Nubia(incluyendo Meroe) y Axum, y fechados en 1000 - 500 aC. Invención del alto horno En China
Uso de la energía hidráulica para alimentar un horno alto en China (Wang Zhen,Nong shu, 1313).
Los chinos empezaron a fundir el hierro desde el siglo V a.C, durante el Período de los Reinos combatientes 2 en el que el uso de herramientas agrícolas y armas de hierro fundido llegó a ser frecuente, mientras que las fundiciones del siglo III utilizaban equipos de más de doscientos hombres. El hierro obtenido a partir de una mezcla producida en la parte inferior del horno era después fundido en hornos similares a cúpulas. Cuando la mezclase calentaba se ponía en contacto con carbón vegetal, que absorbía el carbono del combustible hasta saturarlo, obteniéndose así la fundición homogénea y libre de las impurezas de la mezcla. Los chinos desarrollaron el refino del hierro. El hierro fundido se refinaba calentando la fundición en contacto con el aire durante varios días para producir acero. En el año 31 mejoraron la ventilación con el uso de la energía hidráulica para mover el fuelle con lo que la combustión era más vigorosa y los primeros altos hornos que producían hierro directamente a partir de mineral aparecieron en China en el siglo I, durante la dinastía Han. Estos altos hornos primitivos se construyen de arcilla y se usaba un aditivo, una "tierra negra" que contiene fósforo. La adición de fósforo desaparece antes del siglo XI, ya que la mejora de los altos hornos permite prescindir de él. La mejora de Du Shi también permitió que el aire de la combustión atravesara una carga más alta y los hornos alcanzaron entonces dimensiones impresiona ntes: se han descubierto los restos de un crisol de 2,8 m × 4 m sobre una base de tierra de 12 m x 18 m, con restos de instalaciones periféricas como un mecanismo de elevación del mineral, fuelle, etc. Durante la dinastía Han la técnica se desarrolló mucho y la industria del hierro fue nacionalizada. El uso de los altos hornos y de los hornos en cúpula siguió siendo muy frecuente durante la Tang y la Song
En el siglo IV la industria china del hierro adoptó la hulla para fundir el hierro y el acero. Sin embargo, si los procesos desarrollados garantizaban la ausencia de contaminación del metal por el contenido en azufre de la hulla, no hay muestras de un uso de la hulla en el alto horno. De hecho, sólo el carbón vegetal tiene una calidad adecuada para su uso en el alto horno, ya que debe estar en contacto con el mineral para poder desempeñar su papel de agente reductor. En el siglo XIX estos hornos tenían la forma de un tronco de cono invertido de 2 m de altura, con un diámetro interno de entre 1,2 a 0,6 m de arriba abajo. Las paredes eran de barro y estaban reforzadas con rejilla de hierro. El suelo solía estar inclinado unos 30 grados para una mejor recogida del hierro fundido. Se cargaba con limonita o mineral de hierro de hulla y, según la construcción, con carbón vegetal o coque. El aire se inyectaba mediante un ventilador de pistón. Dicho dispositivo producía entre 450 y 650 kg de fundición por día, con un consumo de 100 kg de coque por 100 de hierro producido. Esta tecnología desaparece al comienzo del siglo XX. En 1900 se encontró un horno alto similar en el Bulacan, en las Filipinas. Más tarde aún, el "alto horno en el patio" defendido por Mao Zedong durante el Gran Salto Adelante era de este tipo. CARACTERISTICAS
Un alto horno típico 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 ladrillosr efractarios. 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 que enciende el coque. 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 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 el mineral de hierro, el coque y la caliza. Una vez obtenido el arrabio líquido, se lo lleva al convertidor a través del torpedo (transporte) y se lo alea con el carbono que vienen desde el horno eléctr ico, luego se puede introducir en distintos tipos de coladura para obtener unos materiales determinados: la colada convencional, de la que se obtienen productos acabados; la colada continua, de la que se obtienen trenes de laminación y, finalmente, la colada sobre lingoteras, de la que lógicamente se obtienen lingotes. MEJORAS EN LA DURACIÓN DEL ALTO HORNO
Crisol de material refractario a base de carbono con muy alta conductividad térmica (el enfriamiento del crisol crea una capa de fundición solidificada que protege los ladrillos).
La vida del crisol se ha duplicado en 30 años: era de 10 años en 1980, la duración actual es de 20 años. Este factor es esencial, dado que la reparación de un alto horno viene dictada por el estado de su crisol y que esta reparación puede costar, en 2010, unos 100 millones de euros. Mejora del enfriamiento de la cuba. El objetivo es crear una capa protectora que proteja las paredes de la abrasión producida por el mineral.
MEJORAS AMBIENTALES
Construcción en circuito cerrado de los circuitos de agua de refrigeración y granulación de la escoria
Recuperación del calor, sobre todo de los gases de los hornos de recalentamiento de aire (estufas).3 La recuperación de energía de los gases captados en las entradas de aire por un generador de turbina.3 La condensación de los vapores, especialmente los producidos durante la granulación de la escoria para evitar la emisión de dióxido de azufre o ácido sulfhídrico.3 El reciclaje del carbono para evitar la emisión de gases de efecto invernadero. El objetivo de la investigación actual es la inyección en las toberas de los gases capturados en la boca del horno, en lugar de quemarlos para producir electricidad 4 ALGUNOS HORNOS DEL MUNDO
Antiguo alto Horno en Puerto de Sagunto, Valencia, España.
Alto horno en Sestao.
En Estados Unidos:
Altos hornos Sloss
En Argentina:
Altos Hornos Zapla
En España:
Altos hornos de Gijón y Avilés Altos hornos de Marbella Altos Hornos de Vizcaya Altos hornos de Duro Felguera Altos Hornos del Mediterráneo Ferrería de San Blas
En México:
Altos Hornos de México (AHMSA)
