A la hora de instalar una nueva fundición, o de incrementar la producción, surge la discusión sobre qué tipo de horno emplear. En esta presentación se discute en detalle este aspecto para las fundiciones que hacen piezas de fundición gris, fundición nodular o acero moldeado. Se analiza el tema desde elpunto de vista de la inversión inicial, el costo operativo, la versatilidad en cuanto a las materias primas y los productos, el tema ambiental, etc.
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Próximos cursos abiertos
2º Curso Internacional sobre Hornos Eléctricos de Arco, Rosario, 29 y 30 de marzo de 2011
Curso de Metalografía Aplicada, Rosario, 28 y 29 de junio de 2011
Curso de Metalurgia de la Fundición Nodular, Rosario, 22 y 23 de noviembre de 2011
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4. Alternativas para la obtención de metal líquido
Contenido:
Introducción
Cubilote
Horno de inducción
Horno de arco
Factores influyentes
Tendencias
Conclusiones4
5. Introducción
Para obtener fundición líquida a partir de carga fría existen diversas alternativas tecnológicas
Un nuevo emprendimiento, o una necesidad de ampliar la capacidad de producción en una fundición existente, requieren el análisis objetivo de estas alternativas
Se analizan las fortalezas y debilidades de
Cubilotes
Hornos de inducción
Hornos de arco
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6. Cubilote
Rasgos de los cubilotes modernos:
Extracción de humos por debajo de la carga
Viento caliente
Equipamiento para tratamiento de los gases
Cuba sin revestimiento, en los hornos más grandes
Alto nivel de automatización
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7. Cubilote
7Carga con cesta
Toma de gas por debajo de la carga
Granulación en seco de la escoriaCámara de combustión verticalRecuperador de soplo calientePaquetes de recu- peraciónde calorCasa de filtros bolsaExtractor y chimenea
Disposición estándar mostrando:
8. Cubilote
Fortalezas
Eficiencia térmica, en unidades grandes
Aceptación de una gran variedad de materiales de carga
Menor sensibilidad al nivel de oxidación de la chatarra
Variantes de diseño
Viento caliente: Bajo costo de fusión para grandes producciones
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9. Cubilote
Debilidades
Alta generación de gas
Para tener una performance ambiental adecuada, hace falta una inversión importante
Para la producción de fundición nodular, es conveniente tener equipamiento aguas abajo
Control de temperatura y composición química mas complejo
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10. Horno de inducción
Fortalezas
No requiere coque ni electrodos
Se puede producir un amplio abanico de materiales
Control fácil y rápido de la temperatura del metal líquido
Ajuste fácil de la composición química
Velocidad de fusión variable con facilidad
Buena performance ambiental, sin necesidad de alta inversión en equipamiento
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11. Horno de inducción
Debilidades
Limitaciones en los materiales que se pueden cargar
Limitaciones en la realización de tareas metalúrgicas que requieren de la interacción de la escoria con el metal líquido
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12. Horno de inducción
Alta potencia
Automatización
Empieza a aplicarse:
Extracción de humos
Sistema de extracción del revestimiento
Retroescoriado
Robot para muestreo y otras operaciones
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13. Horno de arco
Fortalezas
Capacidad de fundir todo tipo de materias primas, inclusive virutas
Capacidad de lograr temperaturas elevadas (ventaja para la producción de acero)
Con revestimiento básico, posibilidad de eliminar elementos por la vía de reacciones metal –escoria (desulfuración, defosforación)
Simpleza y confiabilidad del equipamiento
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14. Horno de arco
Debilidades
Ruido
Generación de gas (cuando se usa inyección de oxígeno)
Necesidad de control de emisiones
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15. Horno de arco
Rasgos de los hornos de arco modernos
Alta potencia
Paneles refrigerados
Espumado de la escoria
Sangrado excéntrico por el fondo
Oxígeno, carbón, gas y cal por inyectores
Brazos electroconductores
Sistema digital de regulación de electrodos
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17. Horno de arco
Tratamiento de gases
17Cámara de combustiónCámara de combustión
Intercambiadores de calorCasa de filtros bolsaCasa de filtros bolsaChimenea
18. Factores que influyen
Disponibilidad y precio de materias primas e insumos
Materiales a producir
Costo de inversión
Costo operativo
Exigencias ambientales
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19. Materias primas e insumos
Tipos de chatarra disponibles en el mercado y sus precios
Necesidad o no de reutilizar virutas
Disponibilidad y precios de energía eléctrica, coque, electrodos
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20. Factores que influyen
Materiales
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Fundición gris (%)
Fundición nodular (%)
Acero (%)
Aluminio (%)
Estados Unidos
36
32
9
16
Alemania
49
28
4
14
Japón
40
32
4
21
China
60
20
10
7
India
70
9
11
8
Brasil
86,
4
7
7
Argentina
49
34
6
11
21. Costo operativo
Ítem
Cubilote (USD/t)
Inducción (USD/t)
Carga metálica
135,4
151,7
Aditivos
9,3
13,0
Fusión
23,4
29,6
Mano de obra
4,0
4,5
Refractarios
1,8
3,1
Disposición de desechos
1,5
0,5
Mantenimiento
6,4
4,4
Edificioy otros
10,0
10,0
Total
191,8
216,8
21Planta nueva; 40 t/h; 16 h diarias; 4000 h/año. Cubilote de viento caliente; horno deinducción sin núcleo de media frecuencia. Estudio de Kuttner, 2001. Costos en Estados Unidos
22. Costo operativo
Ítem
Ahorro al pasar de horno de arco a horno de inducción (USD/t)
Energía de fusión
2,7
Demanda de energía
-3,3
Electrodos
33,4
Carga metálica
-20,2
Mano de obra (producción)
5,4
Refractarios
1,0
Mantenimiento(material y mano de obra)
18,0
Control de polución
4,8
Disposición de desechos
0,9
Total
42,8
22John Deere, año 2000, al analizar una modernización con aumento de capacidad de producción. Cubilote en posición intermedia
23. Costo operativo
Francia
1997 cubilote de viento frío el más barato (236 €/t); horno de inducción el más caro (265 €/t)
2003 horno de inducción el más barato (252 €/t), seguido de cubilote con viento caliente (253 €/t)
2005 cubilote de viento caliente el más barato (295 €/t)
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26. Tendencias
Argentina (Ricardo Velázquez, La industria de la Fundición en Argentina)
1980 80% cubilote, 20% inducción
2010 20% cubilote, 80% inducción
Brasil (Roberto de Deus)
2010 30% cubilote, 70% inducción
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27. Conclusiones
Hay una tendencia mundial a reemplazar capacidad de fusión en hornos de cubilote de viento frío por hornos de inducción
Para grandes producciones el horno de cubilote de viento caliente, como unidad de fusión primaria, puede mantener ventajas
Para una decisión correcta, es siempre conveniente evaluar las diferentes alternativas de la manera más objetiva posible, comparando los costos de inversión y operativos y otros factores de peso
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