Leccion11.HornosARCO

7/30/2019 Leccion11.HornosARCO

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HORNOS DE ARCO

EL CALENTAMIENTO DE MATERIALES POR ARCO ELCTRICO SE REALIZABSICAMENTE POR EL PASO DE LA CORRIENTE ELCTRICA ENTRE DOS

ELECTRODOS UNO DE LOS CUALES PUEDE SER LA PROPIA CARGA.

LOS CAMPOS PRINCIPALES DE APLICACIN INDUSTRIAL DELCALENTAMIENTO POR ARCO SON:

-LA SOLDADURA

-LOS HORNOS DE FUSIN DE METALES

- LOS HORNOS DE REDUCCIN DE MINERALES


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HORNOS DE ARCO

EN LOS HORNOS DE ARCO DE FUSIN SE COLOCA LA CARGA EN ELINTERIOR DE LA CUBA Y SE ESTABLECE EL ARCO ENTRE LOS

ELECTRODOS O ENTRE LOS ELECTRODOS Y LA CARGA.

PUEDEN DISPONERSE UN SOLO ELECTRODO (HORNOS DE CORRIENTECONTINUA), DOS ELECTRODOS DISPUESTOS HORIZONTALMENTE

(CALENTAMIENTO INDIRECTO POR RADIACIN DEL ARCO AL INTERIOR DELA CUBA) O TRES ELECTRODOS (HORNOS DE CORRIENTE ALTERNA).

SE UTILIZAN PRINCIPALMENTE PARA FUSIN DE FUNDICIN DE ACERO Y,EN UNOS POCOS CASOS, PARA METALES NO FRRICOS PESADOS

(ALEACIONES DE COBRE).


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HORNOS DE ARCO

EN LOS HORNOS DE ARCO DE REDUCCIN, UTILIZADOS EN LAFABRICACIN DE FERROALEACIONES, CARBURO DE CALCIO, SILICIOMETAL, ETC., LOS ELECTRODOS ESTN SUMERGIDOS EN EL BAO DE

MATERIAL FUNDIDO Y EL CALENTAMIENTO SE REALIZA REALMENTEPOR RESISTENCIA DIRECTA DEL MATERIAL, AUNQUE PUEDEN

PRODUCIRSE PEQUEOS ARCOS ENTRE LOS ELECTRODOS Y LASUPERFICIE DE LA CARGA O INCLUSO DENTRO DE LA CARGA.


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Tipos de hornos de arco.


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Comparacin de diseos de hornos de arco 1970 y 1990.


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Evolucin de los tiempos de proceso.


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Componentes del balance energtico.


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Ventajas de la utilizacin de lanzas de 02 y escoria espumosa.


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DIFERENCIAS HORNOS ARCO CA Y CC:

- EN C.A. SE DISPONEN TRES ELECTRODOS QUE ENTRAN POR LA BVEDADEL HORNO, CERRNDOSE EL CIRCUITO EN LA CARGA O BAO DE METAL

FUNDIDO. EN C.C. SE DISPONE UN NICO ELECTRODO (QUE HACE DECTODO) POR LA BVEDA, EL NODO VA EN EL FONDO DEL HORNO, UNIDOELCTRICAMENTE AL BAO, Y SE REQUIEREN CABLES ELCTRICOS DESDE

EL NODO HASTA EL RECTIFICADOR.

-AL CIRCULAR LA CORRIENTE CONTINUA SIEMPRE EN EL MISMO SENTIDO, SEPRODUCE UNA CIERTA AGITACIN DEL BAO QUE RESULTA BENEFICIOSA

PARA UNIFORMIZAR COMPOSICIN Y TEMPERATURA Y ABSORBER LA CARGACUANDO SE INTRODUCE CONTINUAMENTE.

- EL ELECTRODO NICO EN C.C. EST MS SEPARADO DE LAS PAREDES QUELOS TRES ELECTRODOS EN C.A., POR LO QUE EL NDICE DE EROSIN DEL

REFRACTARIO ES MS REDUCIDO. EN EL NDICE DE EROSIN INTERVIENEN,ADEMS DE LA DISTANCIA A LAS PAREDES, OTROS FACTORES COMO LALONGITUD DEL ARCO Y LA TENSIN APLICADA, QUE SON DIFERENTES EN C.A.

Y EN C.C.

- ES NECESARIO ASEGURAR UN BUEN CONTACTO ENTRE EL NODO Y LA

CARGA LO QUE EXIGE DETERMINADOS CUIDADOS EN LA REALIZACIN Y ELMANTENIMIENTO DEL REFRACTARIO DE LA SOLERA.


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Horno de arco radiante.

LA CUBA TIENE UN MOVIMIENTO DE OSCILACIN DE GRAN AMPLITUD SOBREROLDANAS (1), LO QUE PERMITE QUE EL METAL FUNDIDO SE DESPLACE EN EL

INTERIOR, ABSORBIENDO EN GRAN PARTE EL CALOR ALMACENADO POR ELREVESTIMIENTO (6) EN SU EXPOSICIN, DURANTE UNA GRAN PARTE DEL TIEMPO, A

LA RADIACIN DIRECTA DEL ARCO. DE ESTE MODO SE UNIFORMIZA LATEMPERATURA EN EL BAO Y SE REDUCEN LAS PRDIDAS DE CALOR POR ELREVESTIMIENTO.

TERMINADA LA FUSIN EL MECANISMO DE OSCILACIN (8) ACTA SOBRE UNMAYOR NGULO PARA COLAR EL METAL FUNDIDO. LA CARGA SE REALIZA

MANUALMENTE O MEDIANTE EL VUELCO DE CESTONES A TRAVS DE UNA PUERTA

(5) QUE SE DISPONE SOBRE LA PARTE CILNDRICA DE LA CUBA, ENFRENTADA,NORMALMENTE, AL PICO DE COLADA.


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HORNOS DE ARCO

Disposicin generaldel horno de arco

sumergido.

LOS ELECTRODOS PUEDEN SER:

-DE GRAFITO, COMO EN LOS HORNOS DE ARCO DE FUSIN DE ACERO(TIPO HEROULT)

- DE PASTA COCIDA DURANTE EL PROCESO EN EL HORNO (ELECTRODOCONTINUO SODERBERG).


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EL CALENTAMIENTO POR ARCO TIENE UNA IMPORTANCIASECUNDARIA, SIENDO PREDOMINANTE EL CALENTAMIENTO POR

EFECTO JOULE, DEBIDO A LA CORRIENTE ELCTRICA QUE PASA PORLA CARGA, LO QUE PROVOCA SU CALENTAMIENTO PREVIO, SU

FUSIN PASTOSA Y, FINALMENTE, SU FUSIN LQUIDA, PREVIA ALPROCESO QUMICO DE REDUCCIN QUE TIENE LUGAR, EN MUCHOSCASOS.

LAS TENSIONES QUE SE UTILIZAN SON DEL ORDEN DE 100 V CONINTENSIDADES DE 10000 A 100000 A. LOS CONSUMOS ESPECFICOS

SON MUY ELEVADOS. UNOS VALORES TPICOS SON:

LOS EQUIPOS SON DE GRAN POTENCIA


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HORNOS DE ARCO

LOS HORNOS DE ARCO DE FUSIN DE ACERO SE BASAN EN LATRANSFORMACIN DE LA ENERGA ELCTRICA EN CALOR APLICADO A LA

CARGA, LO QUE PROVOCA SU ELEVACIN DE TEMPERATURA.

LA ENERGA ELCTRICA PROCEDE DE UNA RED DE CORRIENTE ALTERNA ENALTA TENSIN Y LLEGA AL HORNO, PROPIAMENTE DICHO, A TRAVS DE UN

CIRCUITO ELCTRICO QUE CONSTA BSICAMENTE DE:-UNA LNEA DE ENTRADA EN ALTA TENSIN.

-UN TRANSFORMADOR PRINCIPAL, QUE REDUCE LA TENSIN DE ENTRADA ALA REQUERIDA EN EL HORNO.

- UN CIRCUITO ELCTRICO, A CONTINUACIN DEL SECUNDARIO DELTRANSFORMADOR, QUE TERMINA EN LOS ELECTRODOS.


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HORNOS DE ARCO

EN LOS HORNOS DE CORRIENTE ALTERNA SE DISPONEN TRESELECTRODOS ENCIMA DE LA CARGA, QUE EST PUESTA A TIERRA, Y ELARCO SALTA ENTRE ELECTRODOS A TRAVS DE LA CARGA, ES DECIR,

CADA ELECTRODO HACE ALTERNATIVAMENTE DE CTODO Y NODO.


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HORNOS DE ARCO

EN LOS HORNOS DE CORRIENTE CONTINUA SE DISPONE UN ELECTRODO,QUE HACE DE CTODO, ENCIMA DE LA CARGA, EN CUYA PARTE INFERIOR

SE SITA EL NODO. EL ARCO SALTA ENTRE EL CTODO Y LA CARGA

PASANDO LA CORRIENTE ELCTRICA HASTA EL NODO QUE EST ENCONTACTO CON LA CARGA. DESDE STE SE CIERRA EL CIRCUITO

MEDIANTE CABLES HASTA EL EQUIPO RECTIFICADOR, COLOCADO ACONTINUACIN DEL TRANSFORMADOR PRINCIPAL.


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HORNOS DE ARCO

EL CIRCUITO ELCTRICO COMPLETO COMPRENDE RESISTENCIAS,REACTANCIAS Y CONDENSADORES QUE DETERMINAN LOS PARMETROS

DE FUNCIONAMIENTO DE LA INSTALACIN.

DICHOS PARMETROS SON, ENTRE OTROS:

- LA TENSIN E INTENSIDAD DE LA CORRIENTE

- LAS POTENCIAS ACTIVAS A LA ENTRADA Y EN EL ARCO

- LOS FACTORES DE POTENCIA EN DIVERSOS PUNTOS


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HORNOS DE ARCO

LOS PARMETROS SE LLEVAN A DIAGRAMAS DE FUNCIONAMIENTO QUEPERMITEN DETERMINAR LAS CONDICIONES PTIMAS DE

FUNCIONAMIENTO, QUE PUEDEN SER, ENTRE OTRAS:

1.- MXIMA PRODUCCIN, QUE PROCEDER DE LA MAYOR POTENCIA ENEL ARCO.

2.- MXIMO RENDIMIENTO, ES DECIR, MNIMAS PRDIDAS ENERGTICASRESPECTO A LA POTENCIA CONSUMIDA, LO QUE DETERMINA

NORMALMENTE UN PUNTO DE FUNCIONAMIENTO A POTENCIA EN ELARCO ALGO INFERIOR A LA MXIMA.

3.- MNIMO COSTE DE FUNCIONAMIENTO, LO QUE IMPLICA, NO SLO ELCOSTE DELA ENERGA SINO OTROS (CONSUMO DE ELECTRODOS Y DEREFRACTARIO, CARGA, MANO DE OBRA, ETC.).


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HORNOS DE ARCO

Caractersticas del arcoentre dos electrodos

idnticos.

EL CTODO, CALENTADO POR EL PASO DE CORRIENTE, EMITEELECTRONES QUE SE DESPLAZAN HACIA EL NODO BAJO EL EFECTO

DEL CAMPO ELCTRICO QUE SE CREA ENTRE LOS ELECTRODOS.

LAS MOLCULAS DE GAS SE IONIZAN AL PASO DE LOS ELECTRONES, SEHACEN CONDUCTORAS Y ASEGURAN EL PASO DE LA CORRIENTE

ELCTRICA, AUNQUE LOS ELECTRODOS ESTN SEPARADOS.

LAS MOLCULAS IONIZADAS, ACELERADAS POR EL CAMPO ELCTRICO,CHOCAN CONTRA EL CTODO Y LO CALIENTAN DANDO LUGAR A UNA

MAYOR EMISIN DE ELECTRONES.


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FISICA DEL ARCO ELECTRICO


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Circuito simplificado de horno de arco.

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SE DEFINE EL RENDIMIENTO ELCTRICO, E COMO LA RELACIN ENTRELA POTENCIA DESARROLLADA EN EL ARCO Pa Y LA POTENCIA

CONSUMIDA.


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Potencia en el arcoadimensional

en funcinde r y x.

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EN LA PRCTICA LOS VALORES DE r Y x SON ALTOS, LA CURVA

RESULTA MUY APLANADA Y SE PUEDE FUNCIONAR CERCA DE (Pa)MXEN UNA AMPLIA GAMA DE VALORES.

NO INTERESA TENER VALORES MUY BAJOS DE R Y X YA QUE DARANLUGAR A INTENSIDADES MUY ALTAS SEGN LA FRMULA

POR LO QUE HAY QUE BUSCAR UN COMPROMISO.


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Potenciaconsumida

adimensional

en funcinde r y x.

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SIN EMBARGO, INTERESA EL RENDIMIENTO EN LAS PROXIMIDADES DE (Pa)MX SIN QUE

P (Pa)MX SEA MUY ELEVADO.


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