Los hornos de arco eléctrico (EAF) son hornos industriales que utilizan arcos eléctricos para fundir metal, principalmente chatarra de acero, para su reciclaje y producción.El proceso consiste en crear un arco eléctrico entre los electrodos de grafito y la carga metálica, generando un calor extremo (hasta 3500°C) para fundir el metal.El horno funciona con corriente eléctrica trifásica e incluye etapas como la carga, la fusión y el refinado.Los componentes clave son los electrodos, un recipiente revestido de material refractario y un techo oscilante para la carga.El proceso es eficiente desde el punto de vista energético, autónomo y muy utilizado para producir aceros al carbono y aleados.A continuación se explican en detalle los principios de funcionamiento y las etapas.
Puntos clave explicados:
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Formación del Arco Eléctrico:
- El arco eléctrico se crea entre dos o más electrodos de grafito y la carga metálica dentro del horno.
- Se aplica alta tensión a los electrodos, ionizando el aire y creando una vía conductora para la corriente eléctrica.
- El arco genera un calor intenso, alcanzando temperaturas de hasta 3500°C, suficientes para fundir la mayoría de los metales.
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Corriente eléctrica trifásica:
- Los hornos de arco eléctrico funcionan con un sistema de corriente eléctrica trifásica que garantiza un arco estable y continuo.
- Esta configuración permite una distribución eficaz del calor y una fusión uniforme de la carga metálica.
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Carga del horno:
- El horno se carga con una mezcla de chatarra pesada y ligera, a menudo precalentada con gases de escape para mejorar la eficiencia energética.
- Se añaden aditivos como cal quemada y chispa para facilitar la formación de escoria, que ayuda a eliminar las impurezas durante el proceso de refinado.
- El techo del horno se abre para permitir que la cesta de carga deposite la chatarra en el recipiente.
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Periodo de fusión:
- Una vez cargado el horno, se bajan los electrodos sobre la chatarra para iniciar el arco.
- El voltaje aumenta para acelerar el proceso de fusión y el intenso calor del arco funde el metal.
- Durante esta etapa, elementos como el carbono, el silicio y el manganeso del metal se oxidan, contribuyendo al proceso de refinado.
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Proceso de refinado:
- Una vez fundido el metal, se procede al refinado para ajustar la composición química y eliminar las impurezas.
- Se puede inyectar oxígeno en el horno para oxidar los elementos no deseados, formando escorias que flotan en la superficie del metal fundido.
- La escoria se retira periódicamente para garantizar la pureza del producto final.
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Eficiencia energética y funcionamiento autónomo:
- Los hornos de arco eléctrico son muy eficientes desde el punto de vista energético, ya que requieren aproximadamente entre 350 kWh y 370 kWh de energía por tonelada de chatarra fundida.
- El proceso no depende de fuentes de calor externas, por lo que es un sistema autónomo que puede ponerse en marcha y pararse rápidamente según sea necesario.
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Aplicaciones y ventajas:
- Los EAF se utilizan principalmente para reciclar chatarra de acero y producir aceros al carbono y aleados.
- Son ideales para producir grandes planchones, vigas y otros componentes estructurales.
- La posibilidad de utilizar chatarra como materia prima hace que los EAF sean respetuosos con el medio ambiente y rentables en comparación con los altos hornos tradicionales.
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Temperatura y generación de calor:
- El arco eléctrico genera una descarga de plasma, produciendo temperaturas de hasta 3275°F (1800°C).
- Este calor extremo garantiza una fusión rápida y un tratamiento eficaz de la carga metálica.
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Función de los electrodos:
- Los electrodos de grafito son componentes críticos, ya que conducen la corriente eléctrica y sostienen el arco.
- Estos electrodos son duraderos y capaces de soportar las altas temperaturas y las reacciones químicas dentro del horno.
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Formación y eliminación de escorias:
- La escoria, un subproducto del proceso de refinado, se forma a partir de la reacción de aditivos como la piedra caliza con las impurezas del metal.
- La escoria se retira periódicamente para garantizar la calidad y pureza del metal fundido.
Comprendiendo estos principios clave, se puede apreciar la eficiencia, versatilidad y beneficios medioambientales de los hornos de arco eléctrico en la moderna producción y reciclado de metales.
Tabla resumen:
| Aspecto clave | Detalles |
|---|---|
| Formación del arco eléctrico | Creada entre electrodos de grafito y carga metálica; genera hasta 3500°C. |
| Corriente trifásica | Garantiza un arco estable y continuo para una fusión uniforme. |
| Proceso de carga | La chatarra se precalienta y se carga; los aditivos ayudan a la formación de escoria. |
| Periodo de fusión | Los electrodos funden el metal; el carbono, el silicio y el manganeso se oxidan. |
| Proceso de refinado | La inyección de oxígeno elimina las impurezas; la escoria se retira periódicamente. |
| Eficiencia energética | 350-370 kWh por tonelada de chatarra; funcionamiento autónomo. |
| Aplicaciones | Reciclaje de chatarra de acero, producción de aceros al carbono/aleados, componentes estructurales. |
| Temperatura | El arco genera hasta 1800°C (3275°F) para una fusión rápida. |
| Electrodos | Los electrodos de grafito sostienen el arco y soportan altas temperaturas. |
| Formación de escoria | Subproducto del refinado; se elimina para garantizar la pureza del metal. |
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