INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ
INGENIERÍA INDUSTRIAL
Asignatura “PROCESOS DE FABRICACIÓN”
Actividad de aprendizaje No. 2 Tema desarrollado “HORNO DE HOGAR ABIERTO”
Participantes Equipo No.
7
Anotar si el trabajo es por equipos
Angélica Berenice Fuentes Abadía Luis Alberto Grajales Peña Alejandra Karina López Mérida José Rogelio Navarro García Carlos Penagos Gómez
Nombre del profesor ING. JORGE SARMIENTO TORRES
Fecha:
26/02/2018
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ INTRODUCCIÓN De acuerdo al tema general: “obtención de acero”, en esta actividad veremos la importancia de un “horno de hogar abierto” el cual es uno de los hornos más populares en los procesos de producción del acero. Un horno de este tipo puede contener entre 10 y 540 toneladas de metal en su interior. También veremos las características físicas de dicho horno, como y cuáles son las partes lo componen, cual es el proceso de fundición que ocupa este horno y las características del producto principal y del producto secundario.
“HORNO DE HOGAR ABIERTO” CARACTERÍSTICAS DEL HORNO: El horno de hogar abierto semeja un horno enorme, y se le denomina de esta manera porque contiene en el hogar (fondo) una especie de piscina larga y poco profunda (6m de ancho, por 15 m de largo, por 1 m de profundidad, aproximadamente). Tiene un fondo poco profundo y la flama da directamente sobre la carga, por lo que es considerado como un horno de reverbero. Su combustible puede ser gas, brea o petróleo, por lo regular estos hornos tienen chimeneas laterales las que además de expulsar los gases sirven para calentar al aire y al combustible, por lo que se consideran como hornos regenerativos. Los recubrimientos de los hornos de hogar abierto por lo regular son de línea básica sin embargo existen también los de línea ácida ((ladrillos con sílice y paredes de arcilla). Las ventajas de una línea básica de refractario, sobre una ácida son que con la primera se pueden controlar o eliminar el fósforo, el azufre, el silicio, el magnesio y el carbono y con la línea ácida sólo se puede controlar al carbono. El costo de la línea básica es mayor que el de la ácida. Los hornos de hogar abierto son cargados con arrabio en su totalidad o con la combinación de arrabio y chatarra de acero. El arrabio puede estar fundido o en estado sólido. La primera carga del horno tarda 10 h en ser fundida y estar lista para la colada, pero si se agrega oxígeno se logra tener resultados en menos de 7 h, además de que se ahorra el 25% de combustible.
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ FECHA E INVENTOR DEL HORNO DE HOGAR ABIERTO: Siemens, sir charles William Ingeniero alemán, inventor del procedimiento de obtención de acero denominado Martin-Siemens, que permitía la fabricación económica de este material mediante un horno de crisol abierto, también inventado por él. En 1861, y junto con el menor de los hermanos Siemens, August Friedrich, diseña un horno de crisol abierto para el tratamiento del acero; con él y con un generador de gas se logró obtener acero empleando como materia prima carbón de baja calidad. Es el procedimiento conocido como de refino en solera abierta.
En 1865, el ingeniero francés Pierre-millas Martin sacó una licencia de Siemens y se aplicó por primera vez su horno regenerativo para fabricar acero. Su proceso se conoce como el proceso de Siemens-Martin, y el horno como un horno "-hogar abierto". Hornos de solera más abiertas se cerraron a principios de los años 1990, sobre todo debido a su funcionamiento lento, siendo reemplazado por el horno de oxígeno básico o un horno de arco eléctrico.
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ PROCESO DE FUNDICIÓN: El proceso de hogar abierto es un proceso de lote y un lote se denomina "calor". El horno es inspeccionado primero por los posibles daños. Una vez que esté listo o reparado, se encarga de chatarra ligera, tales como láminas de metal, vehículos triturados o residuos metálicos. Una vez que se haya derretido, chatarra pesada, como se agrega la construcción, la construcción o la chatarra de acero fresado, junto con arrabio de los altos hornos. Una vez que todo el acero se ha derretido, se añaden agentes formadores de escoria, como la piedra caliza. El oxígeno en el óxido de hierro y otras impurezas descarburar el hierro en lingotes por la quema el carbono de distancia, formando de acero. Para aumentar el contenido de oxígeno del calor, se puede añadir al calor mineral de hierro. *Temperaturas alcanzadas: Estos hornos de gas, funden en su interior a 1800°C lingotes de arrabio solidificado y chatarra. Al alcanzar dicha temperatura se destruyen todas las impurezas y se consiguen aceros de calidad aptos para fabricar piezas de maquinaria. *Composiciones: El horno se carga en un 30% a un 40% con chatarra y piedra caliza, empleando aire precalentado, combustible líquido y gas para la combustión, largas lenguas de fuego pasan sobre los materiales, fundiéndolos. Al mismo tiempo, se quema (o se oxida) el exceso de carbono y otras impurezas como el fósforo, silicio y manganeso. Este proceso puede acelerarse introduciendo tubos refrigerados por agua (lanzas), los que suministran un grueso flujo de oxígeno sobre la carga. Periódicamente, se revisan muestras de la masa fundida en el laboratorio para verificar la composición empleando un instrumento denominado espectrómetro. También se determinan los niveles de carbono. *Volumen de producción: La capacidad de estos hornos es muy variable: los hay hasta de 250 toneladas. La bóveda es de ladrillo refractario de sílice. Por el exterior circula aire frío para refrigerar.
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ ¿CUÁLES SON LAS CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO PRINCIPAL Y DE LOS PRODUCTOS SECUNDARIOS? Acero: Se denomina acero a las aleaciones del hierro con el carbono y otros elementos, que, al calentarlas hasta altas temperaturas, pueden ser sometidas a la deformación plástica por laminado, estirado, forjado, estampado. El acero contiene hasta 2% de carbono y ciertas cantidades de silicio y manganeso y también impurezas nocivas: fósforo y azufre, las cuales no se pueden eliminar por completo del metal por los métodos metalúrgicos. Aparte de estas impurezas los aceros pueden contener algunos elementos de aleación: cromo, níquel, vanadio, titanio y otros Escoria: La escoria retirada del horno puede transformarse en la planta para otros usos, en especial para fabricar cemento. La escoria que se produce cuando las impurezas presentes en el carbón y el mineral de hierro se funden y se mezclan con la cal utilizada como fundente en los procesos de fundición pueden utilizarse de varias maneras: como material de fertilización de suelos áridos, con grava para carreteras y como materia prima para plantas de sinterización para el suministro de altos hornos. La escoria que se produce cuando las impurezas presentes en el carbón y el mineral de hierro se funden y se mezclan con la cal utilizada como fundente en los procesos de fundición pueden utilizarse de varias maneras: como material de fertilización de suelos áridos, con grava para carreteras y como materia prima para plantas de sinterización para el suministro de altos hornos.
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ NORMA UNE 36010: La norma española UNE-36010, actualmente sustituida por la norma UNEEN 10020:2001, fue una normalizacióno clasificación de los aceros para que sea posible co nocer las propiedades de los mismos. Esta norma indica lacantidad mínima o máxima de ca da componente y las propiedades mecánicas que debe tener el acero resultante. Clasificación de los Aceros según la Norma UNE-36010
Serie
Grupo
Serie 1
Grupo 1
Acero al carbono.
Grupos 2y3
Acero aleado de gran resistencia.
Grupo 4
Acero aleado de gran elasticidad.
Grupo 5 y6
Aceros para cementación.
Grupo 7
Aceros para nitruración.
Serie 2
Grupo 1
Denominación
Aceros de fácil mecanización.
Grupo 2
Aceros para soldadura.
Grupo 3
Aceros magnéticos.
Descripción
Son aceros al carbono y por tanto no aleados. Cuanto más carbono tienen sus respectivos grupos son más duros y menos soldables, pero también son más resistentes a los choques. Son aceros aptos para tratamientos térmicos que aumentan su resistencia, tenacidad y dureza. Son los aceros que cubren las necesidades generales de la Ingeniería de construcción tanto industrial como civil y comunicaciones.
Son aceros a los que se incorporan elementos aleantes que mejoran las propiedades necesarias que se exigen las piezas que se van a fabricar con ellos como, por ejemplo, tornillería, tubos y perfiles en los grupos 1 y 2. Núcleos de transformadores y motores en los aceros del grupo 3, piezas de unión de materiales férricos con no férricos sometidos a temperatura en el grupo 4, piezas instaladas en instalaciones químicas y refinerías sometidas a altas temperaturas los del grupo 5.
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Serie 3
Grupo 4
Aceros de dilatación térmica.
Grupo 5
Aceros resistentes a la fluencia.
Grupo 1
Grupos 2y3
Serie 5
Serie 8
Grupo 1
Aceros inoxidables.
Aceros resistentes al calor.
Acero al carbono para herramientas.
Grupos 2, 3 y 4
Acero aleado para herramientas.
Grupo 5
Aceros rápidos.
Grupo 1
Aceros para moldeo.
Grupo 3
Aceros de baja radiación.
Grupo 4
Aceros para moldeo inoxidables.
Estos aceros están basados en la adición de cantidades considerables de cromo y níquel a los que se suman otros elementos para otras propiedades más específicas. Son resistentes a ambientes húmedos, a agentes químicos y a altas temperaturas. Sus aplicaciones más importantes son para la fabricación de depósitos de agua, cámaras frigoríficas industriales, material clínico e instrumentos quirúrgicos, pequeños electrodomésticos, material doméstico como cuberterías, cuchillería, etc..
Son aceros aleados con tratamientos térmicos que les dan características muy particulares de dureza, tenacidad y resistencia al desgaste y a la deformación por calor. Los aceros del grupo 1 de esta serie se utilizan para construir maquinaria de trabajos ligeros en general, desde la carpintería y la agrícola (aperos). Los grupos 2,3 y 4 se utilizan para construir máquinas y herramientas más pesadas. El grupo 5 se utiliza para construir herramientas de corte.
Son aceros adecuados para moldear piezas por vertido en moldes de arena, por lo que requieren cierto contenido mínimo de carbono que les dé estabilidad. Se utilizan para el moldeo de piezas geométricas complicadas, con características muy variadas, que posteriormente son acabadas en procesos de mecanizado.
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ CONCLUSIÓN: Para un ingeniero industrial el conocimiento sobre la obtención del acero mediante los hornos es fundamental, ya que esta industria que genera cantidades masivas periódicamente necesita de cuidados especiales, tratamiento, mantenimiento, seguridad, supervisión etc. La obtención del acero mejoro prácticamente todo lo que conocemos, es imposible pensar en algo hoy en día que no cuente con acero, su manejo es mejor cada día.
BIBLIOGRAFÍA: http://tareasuniversitarias.com/horno-de-hogar-abierto.html http://www.infoacero.cl/acero/hornos.htm http://tecnologiautrillas.ftp.catedu.es/materiales/web3.htm http://www.esacademic.com/dic.nsf/eswiki/1178617 http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/TextosOnline/Encicl opediaOIT/tomo3/73.pdf
