Proceso de horno de arco sumergido (SAF)

El Proceso del Horno de Arco Sumergido (SAF)

El proceso del horno de arco sumergido opera mediante la adición intermitente de materias primas al horno utilizando un sistema de alimentación. Una máquina de estocada asegura que el lecho de material permanezca al nivel apropiado. La aleación fundida se extrae periódicamente del horno, fluyendo hacia cucharas u otros recipientes antes de ser transportada a moldes para la fundición. El producto final toma forma después del enfriamiento. La escoria de hierro se descarga intermitentemente a través de un orificio de sangrado de escoria dedicado.

Equipo Principal del Horno de Arco Sumergido

El sistema SAF comprende varios componentes clave:

Cuerpo y Revestimiento del Horno
Tapa del Horno
Red Corta
Sistema de Enfriamiento por Agua
Sistema de Gases de Escape y Desempolvado
Sistema de Tratamiento de Calor Residual
Cubierta del Electrodo
Sistema de Sujeción, Deslizamiento y Elevación del Electrodo
Sistema de Carga y Descarga
Sistema de Control
Dispositivo de Perforación
Sistema Hidráulico
Transformador SAF y Equipos Eléctricos Asociados

Cuerpo del Horno

El cuerpo del horno consta de una carcasa de acero y un revestimiento refractario:

Carcasa del Horno‌: Construida con una placa inferior, placas laterales, aros de refuerzo y placas de nervaduras. Típicamente presenta un diseño circular con placas laterales de acero gruesas soportadas por un marco de acero en canal anclado en hormigón.
Revestimiento‌: Hecho de refractarios de alta alúmina, magnesia y a base de carbono. Se utilizan ladrillos y materiales de magnesia de primer grado cerca del orificio de sangrado, a menudo combinados con otros refractarios como ladrillos de sílice carbonosa.
Requisitos de la Carcasa‌: Debe tener suficiente resistencia para soportar la expansión térmica severa del revestimiento, adaptarse a los ciclos de calentamiento y enfriamiento, y ser eficiente en materiales y fabricable. La carcasa incluye un orificio de sangrado integrado.
Tapa del Horno

La tapa de los hornos sellados se construye con ladrillos y materiales refractarios, utilizando vigas de acero refrigeradas por agua como su esqueleto. Cuenta con tres puertos de electrodos para los portaelectrodos, que están aislados de la tapa. Se instalan enchufes de medición de temperatura con tubos protectores en la mampostería refractaria para controlar la temperatura de la atmósfera del horno debajo de la tapa.

Campana de Humos

La campana sella la boca del horno, contiene el calor radiante y captura los gases de combustión generados durante la fundición, mejorando el entorno de trabajo. Es una estructura de acero soldada (a menudo hexagonal) que consta de placas de cubierta, paredes laterales, puertas y un esqueleto de soporte que se asienta sobre la plataforma de operación.

Tubo de Salida de Gases de Combustión

Este sistema crea presión negativa dentro de la campana (a través de tiro natural o un ventilador) para extraer el humo. Cada horno suele tener dos chimeneas, construidas con placas y perfiles de acero. Un conjunto de chimenea incluye una sección inferior refrigerada por agua asentada en la campana, una sección de tubería de conexión que conduce al exterior y una válvula de campana (operada por un cilindro hidráulico) para abrir/cerrar la chimenea. Cuando está cerrada, los gases se dirigen al sistema de desempolvado.

Portaelectrodo

Este es un componente central del SAF, que consta de:

Dispositivo Conductor‌: Tradicionalmente incluye anillos colectores (para la distribución y ecualización de la corriente), tuberías de cobre conductoras y baldosas de cobre (fundiciones de cobre rojo refrigeradas por agua). Las baldosas de cobre transmiten la corriente al electrodo.
Dispositivo de Sujeción‌: Aplica presión a través de baldosas de cobre a la cubierta del electrodo.
Dispositivos de Deslizamiento y Elevación‌: Se utilizan para el ajuste y posicionamiento de la longitud del electrodo.
Cilindro de Sujeción‌: También llamado cilindro exterior del electrodo, suspende el portaelectrodo y el electrodo, permitiendo el movimiento vertical.
Cubierta del Electrodo‌: Contiene la pasta del electrodo, que se sinteriza para formar el electrodo consumible.

La presión de contacto de la baldosa de cobre al electrodo es típicamente de 0,05–0,15 MPa. La zona de sinterización del electrodo es un área crítica para la resistencia.

Dispositivo de Elevación del Electrodo

Este dispositivo ajusta la longitud del arco del electrodo para controlar la resistencia del circuito y la corriente. La velocidad de elevación varía con la potencia del horno y el diámetro del electrodo (por ejemplo, 0,2–0,5 m/min para diámetros >1 m). La carrera de elevación típica es de 2,1–2,6 metros.

Sistema de Red Corta

La red corta transmite energía de bajo voltaje y alta corriente desde el transformador a los electrodos. Su diseño es crucial para la eficiencia eléctrica y la minimización del consumo de metales no ferrosos. Los requisitos clave son:

Capacidad de transporte de corriente adecuada.
Resistencia minimizada.
Baja reactancia inductiva.
Aislamiento y resistencia mecánica suficientes.
Compensación de Red Corta

La red corta contribuye aproximadamente el 70% de la reactancia del sistema, lo que resulta en un bajo factor de potencia natural (a menudo 0,7–0,8). Esto reduce la eficiencia del transformador, desperdicia energía y puede incurrir en penalizaciones de servicios públicos. La implementación de la compensación (corrección del factor de potencia y balanceo de fases) es un medio eficaz para reducir el consumo de energía y mejorar la eficiencia de la fundición.

Sistema de Suministro de Energía de Alto Voltaje

Este sistema incluye aisladores de alto voltaje, transformadores de voltaje/corriente e interruptores automáticos de vacío. Asegura la entrega confiable de energía al horno, manteniendo la seguridad y el control operativo.

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