El proceso de fundición de metal es una de las técnicas más antiguas y fundamentales en la industria manufacturera. Una de las formas más comunes de producir metal fundido es mediante el uso de un cubilote, un horno especial diseñado específicamente para este propósito. En este artículo, exploraremos a fondo cómo se produce el metal fundido en un cubilote, desde los materiales utilizados hasta el funcionamiento del horno. Descubriremos los secretos y desafíos de este fascinante proceso que ha sido clave en el desarrollo de la humanidad. ¡Veamos de cerca esta fenomenal y milenaria técnica!
La fundición es un proceso de fabricación utilizado en las fundiciones para producir componentes metálicos a partir de metales ferrosos y no ferrosos. La fundición es uno de los procesos de fabricación más importantes de todos. Durante el proceso de fundición, se vierte metal fundido en los moldes. Hemos hablado de cómo hacer moldes con arena y moldes de fundición a presión. Pero cómo se prepara el metal fundido en la cúpula para verterlo en el molde, en detalle.
Diferentes tipos de hornos
Como ya sabes, la fundición implica verter metal fundido en los moldes. Para preparar este metal fundido para la fundición, el metal debe calentarse por encima de su punto de fusión. El calentamiento se realiza en un horno. Dependiendo del combustible utilizado, las estufas se pueden clasificar en muchos tipos. Consideremos los tres tipos de hornos más comunes.
- Horno eléctrico
- horno de gasoil
- horno de carbón
Si es necesario que el metal fundido esté libre de impurezas, se utilizan hornos eléctricos. Normalmente, estos hornos eléctricos son costosos e igualmente costosos de operar.
En los hornos que funcionan con petróleo y carbón, la llama golpea el metal caliente y el metal fundido absorbe impurezas a través del contacto con las llamas.
Los hornos de crisol alimentados con petróleo se utilizan comúnmente para aleaciones y metales no ferrosos. El metal se coloca en grandes crisoles de grafito y se calienta en la superficie exterior del crisol para que las llamas no entren en contacto con el metal.
Se utiliza un horno de cubilote para fundir hierro fundido. Analicemos la construcción y funcionamiento de este horno de cúpula.
Cúpula significa una forma de cúpula redonda en la parte superior..
Construcción de hornos de cúpula.
- La cúpula es una de las formas más económicas y convenientes de proporcionar hierro fundido para el proceso de fundición.
- Cupola utiliza coque como combustible. El coque se fabrica calentando carbón térmico ordinario en una atmósfera inerte.
- Produce un calor más intenso que el carbón.
- La cúpula consta de una larga carcasa cilíndrica de acero, cuyo interior está revestido con ladrillos refractarios ignífugos.
- Está construido verticalmente hacia arriba y descansa sobre pilares cortos a unos 0,85 metros del suelo.
- El suelo de la cúpula tiene puertas de acero, que también están revestidas con material resistente al fuego y cubiertas con una capa de arena de alta calidad.
- A una altura adecuada, cerca de la parte superior de esta carcasa de acero, se corta una abertura que se utiliza para verter combustible y materias primas en el horno.
- A una altura de aproximadamente un metro por encima de las puertas de cierre inferiores se encuentra una caja de viento conectada a un ventilador motorizado.
- Desde esta caja de viento, pequeños conductos de aire conducen a la cúpula para suministrar aire y apoyar la combustión del combustible.
- Estos canales de aire se llaman toberas.
- Hay un grifo en la parte inferior, encima de la puerta.
- La boquilla de roscado se utiliza para roscar metal fundido y aproximadamente 350 mm por encima del orificio del grifo hay otro orificio en la parte posterior de la cúpula llamado orificio de escoria.
- La escoria líquida puede ser expulsada a través de este orificio de escoria bajo presión de aire.
- El espacio cilíndrico previsto entre el orificio del grifo y el orificio de escoria se denomina pozo de metal fundido, en el que el metal fundido se acumula entre dos grifos.
Funcionamiento del cubilote
- En la cúpula, el primer paso es reparar el panel de la puerta y el área a su alrededor, luego cerrar las puertas dobles.
- Las puertas están atascadas por lo que no pueden abrirse durante el funcionamiento del domo.
- Luego se enciende el fuego abajo con ayuda de un poco de leña y trapos de petróleo.
- Cuando el fuego arde con fuerza, se añade coque a través de la puerta de carga superior hasta que la altura del lecho de coque alcanza aproximadamente medio metro por encima de las toberas.
- A continuación se abren parcialmente las boquillas de soplado, se conecta el soplador de aire y se introducen desde arriba capas alternas de metal, fundente (en forma de trozos de piedra caliza) y coque.
- Estas capas alternas se depositan sobre el lecho de coque.
- Cuando la cúpula se llena hasta el nivel de la puerta de carga, las toberas se abren completamente y comienza el calentamiento de la carga.
- El coque cerca de las toberas comienza a arder y el lecho de coque se calienta mucho.
- El metal de las capas inferiores cerca del lecho de coque comienza a fundirse.
- La piedra caliza se descompone en CaO y CO2.
- El óxido de calcio reacciona con impurezas como el dióxido de silicio y otros óxidos y forma escoria (CaSiO).3 ).
- La escoria es más ligera y flota sobre la capa de metal fundido.
- Finalmente, cuando se ha derretido suficiente metal, la escoria se elimina abriendo el orificio para la escoria.
- Luego se golpea el metal perforando el orificio del grifo con una larga varilla de acero, uno de cuyos extremos tiene forma de cono.
- El metal fundido comienza a fluir hacia el conducto de metal y se recoge en cucharones (cubos de acero con revestimiento ignífugo y mangos largos soldados) y se transporta para verterlo en moldes.
- Luego se cierra el orificio del grifo cerrándolo con un trozo de arcilla refractaria.
- Las propiedades del hierro fundido se mejoran añadiendo pequeñas cantidades de ferromanganeso y ferrosilicio.
- Dado que la mayor parte del manganeso y el silicio ya están presentes en la chatarra de hierro fundido y de arrabio, y un poco de chatarra delgada de acero, que forma la carga metálica que cae al cubilote, se oxida y se pierde, se debe evitar la adición de ferromanganeso y ferrosilicio. Se debe evitar Esto se hace antes de verter el metal fundido en las cacerolas.
- Una vez finalizado el trabajo del día, se vierte coque adicional en el cubilote junto con el último lote.
- Después de que todo el metal se haya derretido, se apaga el ventilador y se abre la puerta inferior de la cúpula.
- El coque restante sin quemar, etc., puede caer al suelo debajo de la puerta de la cúpula.
- Esto es necesario porque de lo contrario los restos de coque, escorias, metales, etc. se fusionarán formando una masa y será muy difícil de eliminar.
- El tamaño de una cúpula está determinado por su diámetro interior.
Por favor habilite JavaScript
Así funciona la cúpula.
Diploma
La cúpula es una de las formas más económicas y convenientes de proporcionar hierro fundido para el proceso de fundición. Discutimos la construcción y operación de los hornos de cubilote. Háganos saber en la sección de comentarios qué ventajas y desventajas conoce sobre el horno de cubilote.
Los diferentes tipos de hornos
Como ya sabes, el proceso de fundición consiste en verter metal fundido en moldes. Para preparar este metal fundido para la fundición, es necesario calentar el metal por encima de su punto de fusión. El calentamiento se realiza en un horno. Dependiendo del combustible utilizado, los hornos pueden clasificarse en varios tipos. Consideremos los 3 tipos más comunes de hornos.
Horno eléctrico
En los casos en que se requiera que el metal fundido esté libre de impurezas, se utilizan los hornos eléctricos. Por lo general, estos hornos eléctricos son costosos y su funcionamiento también es costoso.
Horno de combustible líquido
En los hornos de combustible líquido y sólido, la llama incide sobre el metal caliente y el metal fundido recoge impurezas al entrar en contacto con las llamas.
Por lo general, para metales no ferrosos y aleaciones, se utilizan hornos de crisol de combustible líquido. El metal se coloca en grandes crisoles de grafito y se calienta en la superficie exterior del crisol para que las llamas no entren en contacto directo con el metal.
Para fundir hierro fundido, se utiliza un horno llamado horno de cubilote. Veamos la construcción y el funcionamiento de este horno de cubilote en detalle.
El horno de cubilote
El horno de cubilote es uno de los métodos más económicos y convenientes para proporcionar un suministro de hierro fundido fundido para el proceso de fundición. El cubilote utiliza coque como combustible. El coque se produce mediante la cocción de carbón ordinario en una atmósfera inerte. El coque produce un calor más intenso que el carbón.
El cubilote consta de un cilindro largo de acero con su interior revestido con ladrillos refractarios. Se erige verticalmente y descansa sobre pilares cortos a unos 0,85 metros sobre el nivel del suelo. El fondo del cubilote está provisto de puertas de acero que también están revestidas con material resistente al fuego y cubiertas con una capa de arena de buena calidad.
Se corta una abertura a una altura adecuada, cerca de la parte superior de este cilindro de acero, que se utiliza para cargar combustible y materias primas en el horno. En un nivel de aproximadamente un metro por encima de las puertas inferiores de cierre, se encuentra una caja de aire conectada a un soplador motorizado. Desde esta caja de aire, se proporcionan pequeños pasajes de aire en el cilindro del cubilote para suministrar aire y ayudar a la combustión del combustible. Estos pasajes de aire se llaman tubos de toberas.
En el fondo, por encima de la puerta, se encuentra un orificio de desagüe. El orificio de desagüe se utiliza para extraer metal líquido y aproximadamente a 350 mm por encima del orificio de desagüe, en la parte posterior del cubilote, se encuentra otro orificio llamado orificio de escoria. A través de este orificio de escoria, se puede forzar la salida de la escoria líquida bajo presión de aire. El espacio cilíndrico proporcionado entre el orificio de desagüe y el orificio de escoria se llama pozo de metal fundido, en el cual el metal fundido se acumula entre dos desagües.
Funcionamiento del horno de cubilote
En el cubilote, la primera operación es reparar el revestimiento de la puerta y el área circundante y luego cerrar las puertas con bisagras. Se bloquean las puertas para que no haya posibilidad de que se abran mientras el cubilote está en funcionamiento. Luego se enciende el fuego en la parte inferior con la ayuda de madera y trapos empapados en queroseno. Cuando el fuego está ardiendo fuertemente, se agrega coque desde la puerta de carga superior hasta que la altura del lecho de coque alcance aproximadamente medio metro por encima de las toberas. Luego se abren parcialmente las toberas, se enciende el soplador de aire y se cargan capas alternas de metal, fundente (en forma de trozos de piedra caliza) y coque desde la parte superior. Estas capas se asientan sobre el lecho de coque. Cuando el cubilote se llena hasta el nivel de la puerta de carga, se abren completamente las toberas y comienza el calentamiento de la carga. El coque cerca de las toberas comienza a arder y el metal en las capas inferiores cerca del lecho de coque comienza a fundirse. La piedra caliza se descompone en CaO y CO2. El óxido de calcio reacciona con las impurezas como sílice y otros óxidos formando escoria (CaSiO3). La escoria es más liviana y flota sobre la capa de metal fundido.
Finalmente, cuando se ha fundido suficiente metal, la escoria se sopla abriendo el orificio de escoria. Luego, se extrae el metal fundido perforando el orificio de desagüe con una varilla de acero larga con un extremo en forma de cono. El metal fundido comenzará a fluir hacia el conducto de metal y se recogerá en cucharones (recipientes de acero revestidos de refractario a los que se sueldan mangos largos) y se llevará para verter en moldes. Luego se cierra el orificio de desagüe tapándolo con un trozo de arcilla refractaria. Las propiedades del hierro fundido mejoran con la adición de pequeñas cantidades de ferromanganeso y ferrosilicio. Dado que la mayoría del manganeso y el silicio ya están presentes en el hierro fundido de desecho, el hierro colado y un poco de chatarra de acero fino, que forman la carga metálica que se introduce en el cubilote, se oxidan y se pierden, la adición de ferromanganeso y ferrosilicio debe hacerse al metal fundido en los cucharones antes de verterlo. Después de que se haya terminado el trabajo del día, se carga coque adicional en el cubilote junto con la última carga. Después de que todo el metal se haya fundido, se apaga el soplador de aire y se abre la puerta inferior del cubilote. Lo que quede de coque sin quemar, etc., se deja caer al suelo debajo de la puerta del cubilote. Esto es necesario, de lo contrario, el coque, la escoria y el metal que queden pueden unirse en una sola masa y su eliminación se volverá extremadamente difícil. El tamaño de un cubilote se denota por su diámetro interior.
Conclusión
El horno de cubilote es uno de los métodos más económicos y convenientes para proporcionar un suministro de hierro fundido fundido para el proceso de fundición. Hemos discutido la construcción y el funcionamiento de los hornos de cubilote. Déjanos saber en la sección de comentarios qué ventajas y desventajas conoces sobre el horno de cubilote.
Preguntas frecuentes
- ¿Qué es un horno de cubilote?
- ¿Cuál es el combustible utilizado en un horno de cubilote?
- ¿Cómo se construye un horno de cubilote?
- ¿Cuál es la operación básica de un horno de cubilote?
- ¿Cuál es el propósito de la escoria en un horno de cubilote?
Para obtener más información sobre los hornos de cubilote, puedes consultar los siguientes enlaces: