Horno De Cúpula: Estructura, Operación Y Zonas

Después de leer este artículo, aprenderá sobre: 1. Introducción al horno de cúpula 2. Estructura del horno de cúpula 3. Operación 4. Zonas 5. Capacidad 6. Ventajas 7. Limitaciones.

Introducción al horno de cúpula:

La cúpula es el horno de fundición más utilizado para fundir metales ferrosos y aleaciones. A veces, también se utiliza para fundir metales no ferrosos y aleaciones. El horno de cúpula es el medio más barato para convertir hierro fundido o chatarra en hierro fundido gris. El combustible utilizado es un coque de buena calidad con bajo contenido de azufre. También se pueden usar carbón de antracita o briquetas de carbono.

Estructura del horno de cúpula:

La cúpula es un horno tipo pozo cuya altura es de tres a cinco veces su diámetro; Es el horno más utilizado para producir fundición gris fundida. En la Fig. 4.2 se muestra un esquema de un horno de cúpula.

Como se ve en la figura, las partes principales de la cúpula son:

(i) Shell:

La carcasa está construida con una placa de acero de aproximadamente 10 mm de espesor remachada o soldada y está forrada internamente con ladrillos refractarios de arcilla refractaria. El diámetro de la carcasa varía de 1 a 2 metros con una altura de aproximadamente tres a cinco veces el diámetro.

(ii) Fundación:

Toda la estructura se erige sobre patas o columnas de acero. Una puerta abatible, que está hecha de una sola pieza, está articulada a una pata de apoyo. Cuando la cúpula está llena de carga, se proporciona un soporte de apoyo en la puerta inferior para que la puerta permanezca cerrada y no se colapse debido al gran peso de la carga. Si la cúpula no está en uso, la puerta abatible permite el trabajo de mantenimiento y reparación del revestimiento del horno.

(iii) Puerta de carga:

Hacia la parte superior del horno hay una abertura llamada puerta de carga. La puerta de carga se utiliza para introducir la carga que contiene metal, coque y flujo, en el horno. Está situado a una altura de aproximadamente 3 a 6 m por encima de los compradores.

(iv) Plataforma de carga:

La plataforma de carga está hecha de robustas barras y placas de acero suave. Por lo general, rodea la cúpula a un nivel de aproximadamente 0, 3 m por debajo de la parte inferior de la puerta de carga.

(v) soplador de aire:

Un soplador de aire está conectado a la caja de viento por medio de una tubería de chorro. Suministra el aire a la caja de viento. Se proporciona una válvula en el tubo de chorro para controlar el flujo de aire. La presión del chorro varía de 250 kg / m ² a 1050 kg / m ² .

(vi) Tuyeres:

El aire, que es necesario para la combustión, se sopla a través de las toberas ubicadas aproximadamente a 36 pulgadas (0, 9 m) por encima del fondo del horno. El área total de las toberas debe ser de 1/5 a 1/6 del área de la sección transversal de la cúpula dentro del revestimiento a nivel de la toberita.

(vii) Medidor de volumen:

El medidor de volumen se instala en un horno de cúpula para conocer el volumen de aire que pasa. La cantidad de aire necesaria para derretir un tono de hierro depende de la calidad y cantidad de la relación de coque y coque.

(viii) Agujero para grifo (agujero de metal fundido):

Un poco por encima de la parte inferior y en la parte delantera hay un orificio para el grifo que permite recoger el hierro fundido fundido.

(ix) Agujero de escoria:

También hay un orificio de escoria ubicado en la parte trasera y por encima del nivel del orificio del grifo porque la escoria flota en la superficie del hierro fundido fundido.

(x) Chimenea:

La porción de cáscara sobre el orificio de carga se conoce como chimenea. Su altura es generalmente de 4 a 6 m. La chimenea está provista de una pantalla de filtro y un pararrayos. Esto facilita un escape libre de los gases de desecho y desvía las chispas y el polvo hacia el horno.

Funcionamiento del horno de cúpula:

El funcionamiento del horno de cúpula consta de los siguientes pasos:

(i) Preparación de la cúpula:

Una cúpula recién construida debe secarse completamente antes de disparar. Cualquier escoria alrededor de las toberas de la ejecución anterior se limpia. Cualquier ladrillo roto se repara con una mezcla de arena de sílice y arcilla de fuego. Se aplica una capa de material refractario sobre el área afectada sobre el revestimiento de ladrillo de fuego.

Luego, un lecho de arena de moldeo se aplasta en la parte inferior hasta un espesor de aproximadamente 6 pulgadas (15 cm) o más, inclinándose hacia el orificio del grifo para garantizar un mejor flujo de metal fundido. Se proporciona una abertura para el agujero de escoria de aproximadamente 30 a 35 mm de diámetro y un agujero de golpecito de aproximadamente 25 mm de diámetro.

(ii) Fuego de la cúpula:

Un fuego de madera se enciende en el fondo de la arena, cuando la madera se quema bien; El coque se vierte bien en la cama desde arriba. Asegúrese de que el coque comienza a quemar también. Luego se coloca un lecho de coque de aproximadamente 40 pulgadas de espesor sobre la arena, es decir, ligeramente por encima de las toberas.

El chorro de aire se enciende a una velocidad de soplado inferior a la normal para encender el coque. Se utiliza una barra de medición que indica la altura del lecho de coque. La cocción se realiza aproximadamente 3 horas antes de que se requiera el metal fundido.

(iii) Cargar la cúpula:

A continuación, la carga se introduce en la cúpula a través de la puerta de carga. Muchos factores, como la composición de la carga, afectan la estructura final de la fundición gris obtenida. La carga se compone de 25% de hierro fundido, 50% de chatarra de fundición gris, 10% de chatarra de acero, 12% de coque como combustible y 3% de piedra caliza como flujo.

Estos constituyentes forman capas alternas de coque, piedra caliza y metal. Además de la piedra caliza, la fluorita y la ceniza de sosa también se utilizan como material de flujo. La función del flujo es eliminar las impurezas del hierro y proteger el hierro de la oxidación.

(iv) Remojo de hierro:

Después de cargar completamente el horno, se permite que permanezca como tal durante aproximadamente 1—1.5 h. Durante esta etapa, la carga se calienta lentamente debido a que la explosión de aire se mantiene cerrada esta vez y, debido a esto, la plancha se empapa.

(v) Comenzando la explosión de aire:

La explosión de aire se abre al final del período de remojo. La abertura superior se mantiene cerrada hasta que el metal se derrite y se recoja suficiente metal. A medida que avanza la fusión, el contenido de la carga se mueve gradualmente hacia abajo. La velocidad de carga debe ser igual a la velocidad de fusión para que el horno se mantenga lleno durante todo el calor.

(vi) Cerrando la cúpula:

Cuando no se requiere más fusión, se detiene la alimentación de la carga y el chorro de aire. El soporte se retira, de modo que la placa inferior se abre para abrirse. Se retira la escoria depositada. La cúpula puede funcionar de manera continua al igual que un alto horno, pero en la práctica puede funcionar cuando sea necesario. El período de fusión no excede las 4 horas en la mayoría de las fundiciones. Pero, puede ser operado continuamente por 10 horas o más.

Zonas de horno de cúpula:

El horno de cúpula se divide en una serie de zonas donde se producen una serie de reacciones químicas.

Las siguientes son las seis zonas importantes:

(i) Zona de pozo o crisol:

Es la zona entre la parte superior del lecho de arena y la parte inferior de las toberas. Metal fundido recogido en esta zona.

(ii) Zona de Combinación:

Es la zona entre la parte superior de las toberas y un nivel teórico por encima de ella. También es conocida como zona oxidante.

Aquí, la combustión realmente se realiza, consumiendo todo el oxígeno de la explosión de aire y genera una enorme cantidad de calor. El rango de temperatura para esta zona es de aproximadamente 1500 ° C a 1850 ° C. El calor producido en esta zona es suficiente para cumplir con los requisitos de otras zonas de cúpula.

(iii) Zona reductora:

Es la zona entre la parte superior de la zona de combustión y el nivel superior del lecho de coque. También se le conoce como zona protectora.

El Co _{2 que} fluye hacia arriba a través de esta zona reacciona con coque caliente y Co, se reduce a Co. Debido a esta reacción, la temperatura se reduce a aproximadamente 1200 ° C. Esta zona protege la carga contra la oxidación ya que tiene una atmósfera reductora.

(iv) Zona de fusión:

Es la zona entre la primera capa de carga de metal y por encima de la zona de reducción. Está entre 300 y 900 mm por encima de la carga de la cama. La carga de metal sólido cambia a estado fundido y recoge suficiente carbono en esta zona. La temperatura alcanzable en esta zona está en el rango de 1600 ° C a 1700 ° C.

(v) Zona de precalentamiento:

Es la zona desde arriba de la zona de fusión al nivel inferior de la puerta de carga. Los materiales de carga se alimentan en esta zona. La carga se precalienta a aproximadamente 1093 ° C antes de que se asienten hacia abajo para ingresar a la zona de fusión. También se le conoce como zona de carga.

(vi) Zona de Apilamiento:

Es la parte vacía de este horno, que se extiende desde arriba de la zona de carga hasta la parte superior del horno. Transporta a la atmósfera los gases calientes generados dentro del horno.

Capacidad del horno de cúpula:

La capacidad de la cúpula se define en términos de tonos de metal líquido obtenidos por hora de calor. Depende de las dimensiones de la cúpula, la eficiencia de la combustión, la velocidad de combustión, los componentes de la carga, etc.

La salida de la cúpula se puede aumentar mediante el enriquecimiento con oxígeno de la ráfaga de aire y mediante una mejor utilización del calor de los gases salientes calientes para precalentar el horno a aproximadamente 180 a 270 ° C.