Horno de arco eléctrico: clasificación, composición y aplicación.

Horno de arco eléctrico: Clasificación, composición y aplicación

Un horno de arco eléctrico (EAF) es un recipiente metalúrgico de alta temperatura que utiliza un arco eléctrico, formado entre un electrodo y un material de carga, para fundir metales y minerales. Durante la descarga del arco, la energía se concentra intensamente, generando temperaturas que superan los 3000°C en la zona del arco. Para la fundición de metales, los EAF ofrecen una flexibilidad de proceso superior en comparación con otros métodos de fabricación de acero, lo que permite la eliminación efectiva de impurezas como el azufre y el fósforo. También proporcionan un control preciso de la temperatura, requieren un espacio relativamente pequeño y son particularmente adecuados para producir aceros aleados y especiales de alta calidad.

Clasificación de los hornos de arco eléctrico

Los EAF se clasifican principalmente en función de su mecanismo de calentamiento:

1.  Horno de arco indirecto:

       Principio: Se establece un arco entre dos electrodos colocados por encima de la carga. El material se calienta indirectamente a través de la radiación del arco.

       Estado: Caracterizado por altos niveles de ruido y menor eficiencia térmica, este tipo ha sido en gran medida eliminado de las principales aplicaciones metalúrgicas.

2.  Horno de arco directo:

       Principio: El arco se forma directamente entre la punta del(los) electrodo(s) y el material de carga conductor, proporcionando un calentamiento altamente eficiente y directo. Este es el diseño más común para la fabricación moderna de acero.

       Subtipos: Incluye hornos de arco de CA trifásicos y de CC, que son los caballos de batalla de la industria del acero y las aleaciones basadas en chatarra.

3.  Horno de arco sumergido (SAF):

       Principio: También conocido como reducción. Los electrodos están parcialmente enterrados dentro de la carga (una mezcla de mineral, reductor y fundente). El calentamiento se produce a través de una combinación de la actividad del arco dentro de la carga y la resistencia eléctrica (calentamiento Joule) del propio material.

       Aplicación: Se utiliza predominantemente para la producción de ferroaleaciones (por ejemplo, ferrosilicio, ferromanganeso), carburo de calcio y para la fundición de materiales no ferrosos como la mata.

Componentes clave de un sistema EAF

Un horno de arco directo moderno es un sistema electromecánico complejo que comprende varios subsistemas principales:

1.  Sistema de energía eléctrica: Incluye el transformador del horno (y el rectificador para hornos de CC), los aparatos de conmutación de alta tensión y los armarios de control de baja tensión para regular la entrada de energía.

2.  Sistema de electrodos: Consta de electrodos de grafito, el soporte/brazo del electrodo y el sistema de regulación del electrodo, que controla automáticamente la posición del electrodo para mantener una longitud de arco y una potencia estables.

3.  Estructura mecánica del horno: Abarca la cubierta del horno refrigerada por agua, el techo del horno (a menudo refrigerado por agua y oscilante para la carga) y el mecanismo de basculación para la colada de escoria y acero.

4.  Sistema de conducción de alta corriente (red de cortocircuito): El conjunto de barras colectoras de cobre de alta resistencia y refrigeradas por agua y cables flexibles que suministran una corriente muy alta desde el transformador a los brazos de los electrodos.

5.  Sistema de agua de refrigeración: Una red de circuito cerrado crítica que suministra agua para enfriar paneles, techo, cables, soportes de electrodos y otros componentes expuestos a calor extremo.

Principio básico de funcionamiento

En un horno de arco directo para la fabricación de acero, el intenso calor generado por los arcos entre los electrodos de grafito y una carga de chatarra de metal provoca una fusión rápida. Una vez que se establece un baño fundido, las operaciones de refinado (ajuste de la temperatura, control de la química mediante adiciones de escoria y aleación) se llevan a cabo con el metal fundido cubierto por una capa de escoria sintética. Los EAF se clasifican como ácidos o básicos, determinados por la naturaleza química del revestimiento refractario y la escoria utilizada. Los hornos con revestimiento básico, que utilizan una escoria a base de cal, son capaces de una extensa desulfuración y desfosforación.

Aplicaciones principales

Los hornos de arco eléctrico son herramientas versátiles en la metalurgia extractiva y de procesos, las aplicaciones clave incluyen:

1.  Producción de acero: La aplicación principal, la fusión de chatarra de acero para producir aceros al carbono, aleados e inoxidables.

2.  Refinación de ferroaleaciones: Producción y refinación de varias aleaciones maestras a base de hierro.

3.  Fundición de materiales especiales: Procesamiento de materiales como escoria de alto titanio y escorias de fundente de soldadura sintéticas.

4.  Producción de materiales refractarios: Fusión de materias primas para producir refractarios de alta temperatura como alúmina fundida, magnesia y cementos de alúmina-calcio.

5.  Reciclaje de subproductos metalúrgicos: Recuperación de metales valiosos de residuos como virutas de esmerilado de acero inoxidable y cascarilla de laminación.

 Somos un fabricante profesional de hornos eléctricos. Para más consultas, o si necesita hornos de arco sumergido, hornos de arco eléctrico, hornos de refinación de cuchara u otros equipos de fusión, no dude en contactarnos en  susan@aeaxa.com