Tipos de Hornos de Fundicion

Tipos De Hornos De Fundicion Tipos de Hornos para Fundición de Metales. Los hornos industriales son equipos o dispositivos utilizados en la industria industria,, en los que se calientan las piezas o elementos colocados en su interior por encima de la temperatura ambiente. El objeto de este calentamiento puede ser muy variado, por ejemplo: • Fundir. • Ablandar para una operación de conformación posterior posterior.. • Tratar térmicamente para impartir determinada determinadass propiedades • Recubrir las piezas con otros e lementos, operación que se facilita frecuentemente operando a temperatura superior a la del ambiente. Los hay de diferentes tipos; de cubilote, de reverbero, rotativos, eléctricos, eléctricos de inducción, eléctricos de resistencia, eléctricos de arco, basculantes, entre otros. ▪ CUBILOTES Los cubilotes son hornos cilíndricos verticales compuestos de una envoltura de chapa de acero dulce de 5 a 10mm. de espesor, con un revestimiento interior de mampostería refractaria de unos 250mm. de espesor. El horno descansa sobre cuatro columnas metálicas denominadas denominadas pies de sostén del cubilote. El fondo de los cubilotes modernos lleva que se abren después de las coladas, para vaciar todas las escorias acumuladas allí. En el frente y a nivel del fondo llevan los cubilotes un agujero denomina denominado do piqueta de colada, para la extracción del metal fundido. A este agujero va adosado un canal de chapa con revestimiento refractario, que conduce el metal en estado líquido a las cucharas de colada o al antecrisol. En la parte posterior del horno hay otro agujero para la extracción de las escorias, por lo que se denomina piqueta de escoria o escorial. La piqueta de escorias esta en un plano mas alto que la piqueta de colada. El  volumen del del metal fundido fundido que puede contener el cubilote cubilote es el comprendido comprendido entre el plano plano horizontal horizontal que pasa por la piqueta de escorias y el fondo del cubilote, a cuyo nivel, como hemos dicho antes, esta la piqueta de colada. Esta parte del cubilote se denomina crisol y su volumen...

Tipos De Hornos De Fundicion Tipos de Hornos para Fundición de Metales. Los hornos industriales son equipos o dispositivos utilizados en la industria industria,, en los que se calientan las piezas o elementos colocados en su interior por encima de la temperatura ambiente. El objeto de este calentamiento puede ser muy variado, por ejemplo: • Fundir. • Ablandar para una operación de conformación posterior posterior.. • Tratar térmicamente para impartir determinada determinadass propiedades • Recubrir las piezas con otros e lementos, operación que se facilita frecuentemente operando a temperatura superior a la del ambiente. Los hay de diferentes tipos; de cubilote, de reverbero, rotativos, eléctricos, eléctricos de inducción,

eléctricos de resistencia, eléctricos de arco, basculantes, entre otros. ▪ CUBILOTES Los cubilotes son hornos cilíndricos verticales compuestos de una envoltura de chapa de acero dulce de 5 a 10mm. de espesor, con un revestimiento interior de mampostería refractaria de unos 250mm. de espesor. El horno descansa sobre cuatro columnas metálicas denominadas denominadas pies de sostén del cubilote. El fondo de los cubilotes modernos lleva que se abren después de las coladas, para vaciar todas las escorias acumuladas allí. En el frente y a nivel del fondo llevan los cubilotes un agujero denomina denominado do piqueta de colada, c olada, para la extracción del metal fundido. A este agujero va adosado un canal de chapa con revestimiento refractario, que conduce el metal en estado líquido a las cucharas de colada o al antecrisol. En la parte posterior del horno hay otro agujero para la extracción de las escorias, por lo que se denomina piqueta de escoria o escorial. La piqueta de escorias esta en un plano mas alto que la piqueta de colada. El  volumen del del metal fundido fundido que puede contener el cubilote cubilote es el comprendido comprendido entre el plano plano horizontal que pasa por la piqueta de escorias y el fondo del cubilote, a cuyo nivel, como hemos dicho antes, esta la piqueta de colada. Esta parte del cubilote se denomina crisol y su volumen...

Metalurgia Metales. Fundición. Hornos. Convertidores. Punto fusión. Lingotes. Formación granulométrica y clasificación de yacimientos. Escoriadores Geología, Topografía y Minas

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INTRODUCCION

El propósito que se persigue con este trabajo, es ampliar y tener un mayor conocimiento sobre los metales y el curso que estos siguen al ser fundidos a altas temperaturas.  A pesar de que el conocimiento conocimiento se adquiere con la practica practica basándose muchas veces veces en teorías a través través del tiempo, es importante leer y conocer, ampliar nuestra capacidad cerebral y obtener beneficios que e n un mañana nos servirá para resolver conflictos y persuasiones de nuestra vida.

Esperamos que este material resumido en importantes fragmentos sirva de provecho y que las conclusiones sean las mas atinadas. INDICE

1. Fundición 2. Requisitos principales de un metal fundido antes del vaciado 3. Clasificación de hornos usados para la fusión 4. Hornos para la fusión de metales. 5. Tipos de Hornos usados en fun dición 6. Convertidores 7. Punto de fusión aproximado de metales 8. Herramientas, equipos y medios auxiliares para la fundición 9. Vaciado de lingotes 

Vaciado de lingotes de acero

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Tipos de lingotes de acero

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Defectos del lingote de acero

10. Vaciado en arena 11. Otros procesos de vaciado 12. Arena y Mezcla para moldeo 13. Formación granulométrica y clasificación de yacimientos 14. Moldeo para fundición a) Materiales para moldeo b) Tipos y clasificación de los moldes c) Maquinas centrifugas de arenas 

Tipos

15. Sistema de alimentación 

Elementos

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Tipos

16. Escoriadores o separadores de escorias 

Tipos

17. Fundición de Hierro Colado. FUNDICION

Productos carburados presentados o que se pueden presentar, después de la solidificación, eutéctica (eutéctica de cementita en las fundiciones blancas y eutéctica con grafito laminar en los grises). En ausencia de otros elementos distintos del carbono, este corresponde a c>1,7%. Este contenido limite varia con los demás elementos, pero puede ser definido en función del análisis químico como la red de eutéctica de cementita (o las plaquitas de grafito) se oponen a las deformaciones plásticas, estos productos son pocos o nada maleables. Es en esencia una aleación hierro carbono que contiene eutéctica. En las etapas iniciales de la manufactura del hierro y del acero, la fusión del metal no constituía una parte integral de proceso. El mineral se reducía químicamente empleando carbón vegetal y la masa esponjosa. Resultante se forjaba para darle una consistencia compacta. La técnica de la producción de las altas temperaturas no había avanzado lo suficientemente en una época para hacer posible la fusión del hierro en una escala industrial, aun hoy en día, algunos metales como por ejemplo: el tungsteno, que tienen punto de fusión muy elevados, se producen mas convenientemente por métodos de metalúrgica de polvo. Sin embargo, en el g rueso de la producción metalúrgica, la fusión y vaciado constituyen los pasos primarios de los procesos de manufactura. La introducción de metales tales como el ti tanio en la esfera de las operaciones metalúrgica, trajo consigo nuevas dificultades a resolver. El titanio fundido reacciona no solamente con la mayor parte de los gases, sino que también ataca a todos los refractarios artodoxos empleados en los hornos. El método un tanto nuevo de fundir el titanio, por medio de un arco eléctrico en un crisol de cobre enfriado por agua, es el que se emplea actualmente. REQUISITOS PRINCIPALES DE UN METAL FUNDIDO ANTES DEL VACIADO SON: 

Que su composición química y pureza se haya mantenido durante la fusión.

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Que se encuentre a la temperatura de vaciado correcta.

La obtención de temperatura de vaciado correcta es sumamente importante si se vacía el metal o la aleación a una temperatura demasiado baja puede no fluir adecuadamente y no llenar todas las regiones del molde y en el mejor de los casos se puede resultar un vaciado con numerosas rechupes. El uso de una temperatura de vaciado innecesariamente alta por otra parte puede conducir a una fusión gaseosa y la formación de burbujas en el vaciado resultante. Durante la fusión pueden ocurrir cambios en la composición de la carga, es probable que esto suceda cuando uno de los ingredientes es volátil a la temperatura de vaciado de la aleación. La fuente mas común de impurezas durante un p roceso de fusión es el combustible o los productos de la combustión. Según (Ballay) podemos clasificar en cuatro grupos una serie de fundiciones especiales que respondan a necesidades muy variadas: 

Fundición grises y metálicas

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Fundición blancas especiales

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Fundiciones refractarias

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Fundiciones resistentes a la corrosión.

CLASIFICACION DE LOS HORNOS usado para la fusión:

Los hornos que se usan para fundir metales y sus aleaciones varían mucho en capacidad y diseño. Varían desde los pequeños hornos de crisol que contienen unos cuantos kilogramos de metal a hornos de hogar abierto hasta 200 toneladas de capacidad. El tipo de horno usado para un proceso de fundición queda determinada por los siguientes factores: Necesidades de fundir la aleación tan rápidamente como sea posible y elevarla a la temperatura de vaciado requerida. 

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La necesidad de mantener tanto la pureza de la carga, como precisión de su composición.

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La producción requerida del horno.

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El costo de operación del horno.

LOS HORNOS PARA FUSION DE METALES:

Pueden clasificarse convenientemente en cuatro grupos principales, según el grado de contacto que tenga lugar entre la carga y combustible o sus productos de combustibles. Hornos en los cuales la carga se encuentra en contacto intimo con el combustible y los productos de combustión. El horno mas importante en este grupo es el de cubilote. 

Hornos en los que la carga esta aislada del combustible pero en contacto con los productos de la combustión. Este tipo de hornos es el horno hogar abierto para la fabricación de acero. 

Hornos en que la carga se encuentra aislada tanto del combustible como de los productos de la combustión. El principal es el horno que se emplea un crisol que puede calentarse ya sea por coque, gas o petróleo. 

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Hornos eléctricos. Pueden ser de tipo de acero o de inducción.

TIPOS DE HORNOS USADOS EN FUNDICION: 

El cubilote de fundición.

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Los hornos de reversos.

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Hornos rotatorios.

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Hornos de crisol.

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Hornos de crisol de tipo sosa.

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Hornos basculantes.

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Hornos de aire.

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Hornos eléctricos. Pueden ser de acero o de inducción.

Convertidores: no es fundamentalmente un horno de fusión, aun cuando se use en la producción de acero para manufactura de vaciado. PUNTO DE FUSION APROX. DE LOS METALES:

Los metales se funden a diferentes temperaturas. La tabla siguiente muestra los puntos de fusión de los metales mas comunes.

METALES

PUNTO DE FUSION

Estaño

240°C (450°F)

Plomo

340°C (650°F)

Cinc

420°C (787°F)

 Aluminio

620°-650°C (1150°-1200°F)

Bronce

880°-920°C (1620°-1680°F)

Latón

930°-980°C (1700°-1800°F)

Plata

960°C (1760°F)

Cobre

1050°C (1980°F)

Hierro fundido

1220°C (2250°F)

Metal monel

1340°C (2450°F)

 Acero de alto carbono

1370°C (2500°F)

 Acero medio para carbono

1430°C (2600°F)

 Acero inoxidable

1430°C (2600°F)

Níquel

1450°C (2640°F)

 Acero de bajo carbono

1510°C (2750°F)

Hierro forjado

1593°C (2900°F)

Tungsteno

3396°C (6170°F)

HERRAMIENTAS, EQUIPOS Y MEDIOS AUXILIARES PARA LA FUNDICION:

Durante la ejecución de los di versos trabajos que el obrero moldeador o fundidor reali za en la fabrica, sean artesanales o con algún desarrollo, es necesario utilizar distintos tipos de herramientas manuales para formar los moldes. Tipos de herramientas: 

palas

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picos y horquillas

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reglas

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agujas de ventilar 

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paletas de alisar 

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alisadores

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espátulas

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puntas o extractores de moldeo

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martillos y macetas

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mordaza o presillas

EQUIPOS DE MOLDEO

Bajo el nombre de e quipos de moldeo se designan a todos los tipos de herramientas y medios que dispone el taller de moldeo, fundición o fabrica para realizar dife rentes trabajos. 

pisones o atacadores

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pisones neumáticos.

Medios auxiliares: 

cribas atomices

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pulverizadores

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fuelle de mano

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estuches para herramientas.

VACIADOS DE LINGOTES

Cuando debe producirse un metal en forma forjado?, primero se vacía como un lingote de forma y tamaño adecuados para su proceso en la planta de que se disponga. Aun cuando el acero se vacía en lin gotes de sección aproximadamente cuadrada las aleaciones no ferrosas frecuentemente se vacían como placas planas, que se lamina para formar cinta o laminas, barras para la producción de alambre, y bilets cilindros para extruir secciones. Vaciado de lingotes de acero: cuando la carga de un horno productor esta lista se vacía en una cuchara llenadora que ha sido llevada a la plataforma de llenado por medio de una grúa viajera eléctrica. la cuchara es un recipiente de acero cubierto con refractario y equipada con un muñón en cada lado, que sirven para levantarla con el objeto de que la escoria que flota en la superficie del acero fundido no entre a los lingotes , la carga vacía por el fondo de la cuchara. Cuando ha sido vertido el acero fundido en la cuchara puede dosifi carse con ferromagnesio, ferrosilicio o aluminio, entonces se le permite reposar por un tiempo para que la escoria y otros materiales no metálicos floten en la superficie, después de lo cual es vaciado a moldes para l ingotes. Tipos de lingotes de acero: 

colmado

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semicolmado

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efervescente.

Defectos de los lingotes de acero:

Los defectos que comúnmente se encuentran en los lingotes de acero se pueden clasificar en dos grupos principales: 

los que ocurren interiormente

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los que se manifiestan sobre o muy cerca de la superficie.

Otras fallas son el resultado de u na mala operación y pueden ser eliminadas completamente corrigiendo errores en los procesos de fundido o de vaciado. VACIADOS EN ARENA

 A parte de los metales metalúrgicos formados por métodos en que interviene la metalurgia de polvos, los metales y las aleaciones se funden primero y l uego se vacían en un molde d e forma predeterminada. En algunos casos, el molde puede ser de forma simple obteniéndose lingote que subsecuentemente se forma plásticamente por forjado, laminado o extrusión. Pasos básicos en un proceso de vaciado de arena: Requiere primero del moldeo en arena de fundición, alrededor de un patrón adecuado de tal manera que este pueda retirarse, dejando un cavidad de la forma requerida en arena. Para facilitar este procedimiento, el molde de arena se divide en dos o mas partes. En vaciados de formas simples, puede usarse un molde de dos p artes, en el que cada mitad esta contenida en un marco en forma de caja. Defectos en los vaciados de arena:

Los defectos pueden presentarse por fallas técnicas que se pueden clasificar bajo los siguientes encabezados: 

Mala practica en la fusión.

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Mala practica en el vertido.

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Moldeo pobre.

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Diseño incorrecto del moldeo, composición incorrecta del metal.

Si un vaciado tiene cargadores inadecuados los efectos de fechupe se pueden manifestar como porosidad interna, cavidades, o bien, en la forma de depresiones en la superficie del vaciado, como se ha indicado antes. 

las burbujas

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las inclusiones

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los pliegues fríos

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roturas en calientes.

Otros procesos de vaciado:

Existen muchos procesos de vaciado de aplicación comparativamente especializada, en este caso mencionaremos los tres mas importantes: 

Vaciado centrifugo

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Vaciado semicentrifugo

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Centrifugo.

ARENA Y MEZCLA PARA MOLDEO

La arena es el material básico que emplea el moldeador para confeccionar sus moldes, para los diversos tipos de metales y aleaciones que usualmente se producen en los talleres y fabricas de producción. La planta centralizadora de arena ubicada en un taller o fabrica suministra arenas ya preparadas mediante un sistema de cintas transportadoras a las distintas secciones del moldeo, a través de los

depósitos y tolvas de almacenaje, situados en mayor altura y que reciben continuamente la arena usada para acondicionarla nuevamente. Distintos tipos de arenas para moldeo: 

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 Arena Verde: es una arena húmeda, es decir, que se ha secado.  Arena seca: es aquella a la que se le ha eliminado toda la humedad antes de efectuar la colada, mediante el secado de enfurtas.  Arenas de revestimiento o de contacto: es la que se apisona contra la cara del moldeo y una vez extraído este, formará la capa interna del molde.  Arena de relleno: procede de los moldes ya colados y vuelve nuevamente a utilizarse después de preparada para rellenar el molde durante el moldeado.

Otros tipos de arena son: 

 Arena negra

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 Arena sintética

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 Arena naturales

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 Arena para machos

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 Arena al aceite.

FORMACION GRANULO METRICA Y CLASIFICACION DE YACIMIENTOS

Las cuencas para la fundición están constituidas en general por granos de cuarzo asociados a alguna clase de arcilla y es frecuente que contengan otros minerales en pequeñas cantidades como el feldespato. La naturaleza de estos minerales depende de la roca de la que se origino la arena. El color de las arenas varia entre el blanco puro y el rojo oscuro o pardo según las impurezas que contengan. De acuerdo con los criterios manejados podemos dar a las arenas una clasificación atendiendo al agente principal que influyo en su formación en los depósitos que actualmente se conoce. 

Arenas arrastradas por el viento.

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Arenas de ríos o fluviales.

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Arenas de lagos.

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Arenas de desembocaduras.

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Arenas de playas.

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Arenas de glaciares.

MOLDEO PARA FUNDICION

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Materiales para moldeo:

Para la confección de modelos se emplean materiales muy variados como son: 

maderas

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los metales blandos

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las aleaciones de aluminio

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el hierro

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el latón

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el yeyo

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los plásticos, la goma y otros compuestos.

Cada material tiene características especiales que deben tenerse en cuenta al emplearse en un modelo.Tipos y clasificación de los modelos:

Los modelos como su nombre lo indica son la representación genérica de las piezas y están destinados a reproducir en negativo su forma en el molde de arena, para luego ser llenado con aleación liquida y obtener la representación real de una pieza o perfil deseado. 

Modelos enterizos sencillos.

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Modelos enterizos complejos.

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Modelos divididos o partidos.

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Modelos divididos complejos.

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Modelos internos o caja de macho.

Maquina centrifugadoras de arena:

Se basan todas en el mismo principio; lanzar al espacio por un mecanismo cualquiera la arena que se quiera desmenuzar, de modo que tal partes gruesas se desintegran por la acción de l a resistencia. Tipos: 

Desintegrado centrifugo.

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Centrifugador de cinta.

SISTEMA DE ALIMENTACION

El llenado de u n molde con metal o aleación li quida es una operación importante y cuidadosa para obtener piezas sanas con buena estructura. Para llevar el metal o aleación liquida al interior de un molde es preciso dotarlo con los correspondiente conductos de colada que unidos entre si contribuyen a que este fluya a la cavidad interna. Elementos del sistema de alimentación:

Se llama sistema de alimentación al conjunto de tazas de colada, canales, respiraderos y mazarotes que unidos entre si conducen el metal o aleación liquida a la cavidad interna del moldeo. Tipos de elementos que integran el sistema de alimentación para un molde de arena cualquiera: 

Taza de colada

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Taza de colada cónica tradicional

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Taza en forma de tacón d e escorias

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Taza de colada con fondo plano

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Taza de colada anulares

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Taza de colada de d oble comunicación externa.

Escoriadores o separadores de escorias:

Es el canal distribuidor intermedio de sección generalmente trapezoidal que une el orificio de bajada con los canales de admisión a la pieza. Tipos: 

Escoriador en zigzag

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Escoriador con cambio de dirección

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Separador de escoria con macho filtro

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Escoria con trampa angular.

FUSION DE HIERRO COLADO

En esta fusión el cubilote se emplea en mayores escala que cualquier clase de horno. El tamaño del cubilote generalmente se expresa en función del diámetro in terno al nivel de l as toberas. Esa dimensión rige al área transversal de la zona de fusión y el ritmo de fusión en toneladas por hora. La carga metálica al cubilote consiste de hierro, en lingote, pedacería de la fundición, pedacería de hierro fundido comprando algunas veces pedecería de hierro. El hierro lingote de alto horno se vacía, ahora generalmente dentro de moldes metálicos en maquinarias adecuadas. El coque usado como combustible en el cúbilo debe ser de una variedad dura y densa con un contenido de cenizas no superior al 10% y u n contenido de azufre de 10% como máximo. Una vez fundido la primera carga de metal , la altura de la cama de coque reducirá en unos 15 cm. este coque quemado de la cama debe ser sustituido por una carga de coque o capa que sigue a la carga de metal.  Algunas veces se agregan pequeñas cantidades de feldespato con a caliza. Este es un mineral químicamente neutro, que se funde a bajas temperaturas y ayuda as a producir una escoria mas fluida en el cubilote. BIBLIOGRAFIA 

Ingeniería Metalúrgica

Tomo II Por: Raymundo A. Higgins. 

Tecnología de moldeo de fundición

Por: Luis A. Olivia. 

Metalúrgica

Por: Luigi Losana. CONCLUSION

 Al completar este material hemos llegado a la conclusión de que tan importante es tener conocimiento, de que tan importante es para la humanidad saber el proceso químico, fisiológico y biológico de las cosas que nos rodean. Este proceso de fundición de metales es considerado como uno entre tantos procesos que sirven de evolución a la humanidad y cambian el curso de nuestras vidas. En realidad es un soporte mundial para todos los seres humanos, este procedimiento de fundición.

Horno de arco eléctrico De Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a: navegación, búsqueda Un horno de arco eléctrico (siglas en inglés: EAF ('Electric Arc Furnace')) es un horno que se calienta por medio de un arco eléctrico. Los tamaños de un horno de arco eléctrico van desde la tonelada de capacidad (utilizado en fundiciones) hasta las 400 toneladas de capacidad utilizado en la industria metalúrgica. Además, existen hornos de laboratorio y usados por  dentistas que tienen una capacidad de apenas doce gramos. La temperatura en el interior de un horno de arco eléctrico puede alcanzar los 1800 grados Celsius.

Contenido    

1 Historia 2 Construcción 3 Referencias 4 Enlaces externos

[editar] Historia

Taller de fundición con dos hornos de arco eléctrico. El primer horno eléctrico de arco se desarrolló por el francés Paul Héroult, con una  planta comercial establecida en EE.UU. en 1907. En principio, el acero obtenido por  horno eléctrico era un producto especial para la fabricación de máquinas herramienta y de acero resorte. También se utilizaron para preparar carburo de calcio para las lámparas de carburo. En el s. XIX, el horno de arco eléctrico se empezó a emplear en la fundición de hierro. Sir Humphry Davy llevó a cabo una demostración experimental del horno en 1810; el método de soldadura por arco eléctrico fue investigado por Pepys en 1815; Pinchon itentó crear un horno electrotérmico en 1853; y, en 1878 - 79, Wilhelm Siemens patentó el horno de arco eléctrico. El horno eléctrico de Stessano era un horno de arco que rotaba para mezclar la colada. Los hornos de arco eléctrico fueron utilizados en la Segunda Guerra Mundial para la  producción de aleaciones de acero, fue después cuando la fabricación de acero por este método comenzó a expandirse. El bajo coste en relación a su capacidad de producción  permitió establecerse nuevas acerías en Europa en la postguerra, y también permitió competir en bajo coste con los grandes fabricantes de Estados Unidos, tales como Bethlehem Steel y U.S. Steel, con productos de viguería, embarrados, cables y laminados para el mercado estadounidense. Cuando  Nucor , que ahora es uno de los mayores productores de acero de los Estados Unidos ,1 decidió entrar en el mercado de aceros alargados en 1969, comenzaron con una acería pequeña, en cuyo interior se encontraba el horno de arco eléctrico, y que pronto le siguieron otros fabricantes. Mientras Nucor crecía rápidamente a lo largo de la costa este de los Estados Unidos, las empresas que le seguían con operaciones mercantiles localizadas para aceros alargados y viguería, donde el uso del horno de arco eléctrico permitía flexibilidad en las plantas de producción, adaptándose a la demanda local. Este mismo patrón fue seguido en otros  países, en donde el horno de arco eléctrico se utilizaba principalmente para producción de viguería. En 1987, la compañía Nucor tomó la decisión de expandir su negocio en el mercado de  productos laminados, utilizando para ello el horno de arco eléctrico.2 El hecho de que un

horno de arco eléctrico use acero procedente de chatarra como materia prima tiene un impacto en la calidad de un producto laminado, debido al control de calidad limitado sobre las impurezas que contienen un acero procedente de chatarra.

[editar] Construcción

Un esquema de la sección transversal de un horno de arco eléctrico. Tres electrodos, material fundido, desembocadura a la izquierda, bóveda extraíble de ladrillo refractario,  paredes de ladrillo y un hogar con forma de tazón y de material refractario. El horno de arco eléctrico para acería consiste en una recipiente refractario alargado, refrigerada por agua para tamaños grandes, cubierta con una bóveda también refractaria y que a través de la cual uno o más electrodos de gráfito están alojados dentro del horno. El horno está compuesto principalmente de tres partes:   

El armazón, que consiste en las paredes refractarias y la cimentación. El hogar , que consiste en el lecho refractario que bordea la cimentación. La bóveda o cubierta, de aspecto esférico o de frustrum (de sección cónica), cubre el horno con material refractario. Puede estar refrigerada con agua. La  bóveda está construida con materiales de alta resistencia piroscópica (generalmente hormigón refractario) para soportar grandes choques térmicos y en el cual entran los electrodos de grafito que producen el arco eléctrico.

El hogar puede tener una forma hemiesférica u ovoidal. En talleres de fundición modernos, el horno suele levantarse del suelo, así la cuba y los vertederos y las cucharas de colada pueden maniobrar sobre la base del horno. Separado de la estructura del horno está el sistema eléctrico y el soporte del electrodo, además de la plataforma basculante sobre la que descansa el horno. Un horno típico de corriente alterna tiene tres electrodos. Los electrodos tienes una sección redonda y, por lo general, en los segmentos con acoplamientos roscados, de modo que a medida que se desgastan los electrodos, se pueden agregar nuevos segmentos. El arco se forma entre el material cargado y el electrodo, así la carga se calienta tanto por la corriente que pasa a través de la carga como por la energía radiante generada por el arco. Los electrodos suben y bajan automáticamente mediante un sistema de posicionamiento, que puede emplear ya sean montacargas eléctricos o cilindros hidráulicos.

El sistema de regulación mantiene aproximadamente constante la corriente y la potencia de entrada durante la fusión de la carga, a pesar de que la chatarra puede moverse debajo de los electrodos a medida que se derrite. Los brazos del mástil de sujeción de los electrodos llevan pesados embarrados, los cuales pueden estar huecos con tuberías de cobre refrigeradas por agua llevando corriente eléctrica a las sujecciones de los electrodos. Los modernos sistemas utilizan "brazos calientes", donde el brazo entero conduce la corriente, aumentando el rendimiento. Éstos se pueden fabricar de acero revestido de cobre o de aluminio. Puesto que los electrodos se mueven arriba y abajo de forma automática para la regulación del arco y se levantan para permitir quitar la  bóveda del horno, cables refrigerados por agua pesada conectan el haz de tubos y brazos con el transformador situado junto al horno. Para proteger el transformador del calor, éste se instala en una cámara acorazada. El horno está construido sobre una plataforma basculante para que el acero líquido se vierta en otro recipiente para el transporte. La operación de inclinación del horno para verter el acero fundido se conoce como "tapping". Originalmente, todos los hornos de  producción de acero tenían un caño para verter que estaba revestido de refractario que aliviaban cuando estaban inclinados, pero a menudo los hornos modernos tienen una desembocadura excéntrica en la parte inferior (EBT) para reducir la inclusión de nitrógeno y de escoria en el acero líquido. Estos hornos tienen una abertura que pasa verticalmente a través del hogar y el armazón, y se encuentra fuera del centro en la estrecha "nariz" del hogar ovalado. Las plantas modernas pueden tener dos armazones con un solo sistema de electrodos que se pueden transferir entre las dos armazones; un armazón precalienta la chatarra mientras que el otro armazón se utiliza para la fusión. Otros hornos basados en corriente continua tienen una disposición similar, pero tienen electrodos para cada armazón y un solo sistema electrónico. Existen hornos de CA que por lo general exhiben un patrón de calor y puntos fríos alrededor del perímetro del hogar, con los puntos fríos situados entre los electrodos. Hay hornos modernos donde montan quemadores de combustible de oxígeno en la  pared lateral y los utilizan para proporcionar energía en esos puntos fríos, consiguiendo un calentamiento del acero más uniforme. La energía química adicional se proporciona mediante la inyección de oxígeno y carbono en el horno; históricamente esto se hacía a través de lanzallamas en la puerta de la escoria, ahora esto se hace principalmente a través de múltiples equipamientos de inyección empotrados en la pared. Un moderno horno de fabricación de acero de tamaño mediano que tiene un transformador de 60 MVA de capacidad, con una tensión secundaria entre 400 y 900 voltios y una corriente secundaria de más de 44.000 amperios. En un taller moderno, un horno debería producir una cantidad de 80 toneladas métricas de acero líquido en aproximadamente 60 minutos de carga con chatarra fría para aprovechar el horno. En comparación, los hornos básicos de oxígeno pueden tener una capacidad de 150-300 toneladas por lote, y pueden producir un lote entre 30 y 40 minutos. Existen enormes variaciones en los detalles del diseño y el funcionamiento del horno, dependiendo del  producto final y las condiciones locales, así como los últimos estudios para mejorar la eficiencia del horno, el mayor horno dedicado a chatarra (en términos de capacidad y de tamaño de transformador) se encuentra en Turquía, con una capacidad de 300 toneladas métricas y un transformador de 300 MVA.

Producir una tonelada de acero en un horno de arco eléctrico requiere aproximadamente de 400 kilovatios-hora de electricidad por tonelada corta, o alrededor de 440 kWh por  tonelada métrica; la cantidad mínima teórica de energía requerida para fundir una tonelada de chatarra de acero es de 300 kWh (punto de fusión 1520°C/2768°F). Por lo tanto, dicho horno de arco eléctrico de 300 toneladas y 300 MVA requeriría aproximadamente de 132 MWh de energía para fundir el acero, y un "tiempo de encendido" (el tiempo que el acero se funde con un arco) de aproximadamente 37 minutos. La fabricación de acero con arco eléctrico es sólo rentable donde hay electricidad abundante, con una red eléctrica bien desarrollada.

Alto horno De Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a: navegación, búsqueda

Alto horno en Sestao.

El esquema básico de un alto horno es el mismo que el utilizado en la antigüedad para la fundición de los cañones de hierro. Se añade alternativamente capas de carbón y mineral de hierro ( A). En la parte inferior del horno existían unas toberas por donde se forzaba la entrada de aire mediante unos grandes fuelles (B). En el crisol del horno se encontraba un orificio por el que fluía el arrabio y se dirigía al molde del cañón ( C ). Encima de esta abertura, pero debajo de las toberas, había otra boca por donde salía la escoria(D).

El alto horno es la instalación industrial donde se transforma o trabaja el mineral de hierro. Un alto horno típico está formado por una cápsula cilíndrica de acero de unos 30 m de alto forrada con un material no metálico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios. El diámetro de la cápsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas,  por donde se fuerza el paso del aire que enciende el coque. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero  para retirar la escoria.

La parte superior del horno contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se introduce el mineral de hierro, el coque y la caliza. Una vez obtenido el acero líquido, se puede introducir en distintos tipos de coladura  para obtener unos materiales determinados: la colada convencional, de la que se obtienen productos acabados; la colada continua, de la que se obtienen trenes de laminación y, finalmente, la colada sobre lingoteras, de la que lógicamente se obtienen lingotes.

Contenido  

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1 Evolución del alto horno 2 Las reacciones químicas 2.1 Reacciones principales o 2.2 La reducción de los óxidos de hierro o 3 Véase también 4 Referencias 5 Enlaces externos

[editar] Evolución del alto horno La investigación y la modernización actuales se centran en mejorar la rentabilidad y la duración de la instalación. También se tiene muy en cuenta el limitar el impacto ambiental del alto horno. 

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Mejoras económicas Circuito de preparación y carga de materias primas polivalente y configurable. o La época en que la carga de un alto horno estaba formada sólo por el mineral y el coque ya ha pasado. Algunos hornos pueden reemplazar el mineral por desechos ferrosos y realizar mezclas con minerales de diferentes calidades. Es esencial controlar con precisión la disposición de las cargas de mineral en la boca de carga del horno. La adaptación a combustibles más baratos, sustituyendo el coque por una o inyección de carbón, gas natural o fueloil en los inyectores. La evolución de los precios de cada uno de estos combustibles ha justificado la sustitución del fueloil por carbón triturado a partir de la segunda crisis del petróleo.1 Aumento de la presión en la cuba para mejorar el rendimiento de la reducción o por carbono. Una presión superior a 2 bar es un objetivo normal de un alto horno moderno. Mejoras en la duración del alto horno Crisol de material refractario a base de carbono con muy alta conductividad o térmica (el enfriamiento del crisol crea una capa de fundición solidificada que protege los ladrillos). La vida del crisol se ha duplicado en 30 años: era de 10 años en 1980, la duración actual es de 20 años. Este factor es esencial, dado que la reparación de un alto horno viene dictada por el estado de su crisol y que esta reparación puede costar, en 2010, unos 100 millones de euros.

o

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Mejora del enfriamiento de la cuba. El objetivo es crear una capa protectora que proteja las paredes de la abrasión producida por el mineral.

Mejoras ambientales Construcción en circuito cerrado de los circuitos de agua de refrigeración y o granulación de la escoria.2 Recuperación del calor, sobre todo de los gases de los hornos de o recalentamiento de aire (estufas).2 La recuperación de energía de los gases captados en las entradas de aire por o un generador de turbina.2 La condensación de los vapores, especialmente los producidos durante la o granulación de la escoria para evitar la emisión de dióxido de azufre o ácido sulfhídrico.2 El reciclaje del carbono para evitar la emisión de gases de efecto invernadero. o El objetivo de la investigación actual es la inyección en las toberas de los gases capturados en la boca del horno, en lugar de quemarlos para producir electricidad3

[editar] Las reacciones químicas El alto horno es un reactor químico, cuyo funcionamiento contra corriente (los gases suben mientras que los sólidos se dirigen hacia abajo) le proporciona un rendimiento térmico excelente. [editar] Reacciones principales 

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La primera consiste en reducir mediante el monóxido de carbono los óxidos de hierro presentes en el mineral de hierro. Producción del agente reductor CO (monóxido de carbono):

La reacción general es:

(a)

Dado el exceso de carbono y la temperatura, hay una conversión de todo el oxígeno en monóxido de carbono. En realidad, la reacción anterior se produce por dos reacciones sucesivas: (b)

a continuación, (c) (reacción de Boudouard)

A partir de ahí, la reacción de reducción de los óxidos de hierro es la siguiente: (d)

El coque tiene dos funciones: 



Por la combustión, se produce el agente reductor (a), sobre todo a la salida de las toberas. La reacción es altamente exotérmica, se alcanzan temperaturas de 2200 ºC. Se consume el dióxido de carbono (CO2), producido por la reducción de los óxidos de hierro (c) para regenerar el agente reductor (CO), de los óxidos de hierro.

[editar] La reducción de los óxidos de hierro

Los óxidos de hierro se reducen siguiendo la siguiente secuencia:

La secuencia de la temperatura en la cuba es (desde arriba de la cuba en función de la temperatura): 

T > 320 °C

(e) 

620 °C < T < 950 °C (f)



T > 950 °C

(g)

en el fondo de la cuba, se produce la regeneración del CO por la reacción de Boudouard (c) a una temperatura de alrededor de 1000 - 1050º C.

Alto horno eléctrico De Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a: navegación, búsqueda

Una acería eléctrica produce acero a partir de un horno eléctrico de arco, partiendo de chatarra principalmente sin necesitar de otras instalaciones propias del proceso siderúrgico integral (baterías de coque, sinterizado y horno alto). La energía empleada para la fusión de la chatarra se logra con un arco eléctrico que se hace saltar entre electrodos que se introducen por la parte superior. La producción en Europa por este medio es del 35% y en España del 75%.

Contenido  

1 Funcionamiento 2 Ventajas e inconvenientes del horno eléctrico frente al alto horno convencional 2.1 Ventajas o 2.2 Inconvenientes o

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3 Datos técnicos

[editar] Funcionamiento La carga del horno eléctrico está constituida de chatarra principalmente. En el baño se lleva a cabo una reacción de oxidación  –  reducción (proceso redox). Durante la fusión oxidante se elimina el fósforo y durante la reductora el óxido de hierro disuelto en el  baño y el azufre. Controlar el tipo de atmósfera en el baño es fácil. El calor se encuentra en la parte superior de la carga, siendo necesario en general usar   bobinas electromagnéticas a fin de inducir a una agitación en el recipiente para que el material más frío del fondo alcance la parte superior igualándose de esta forma la temperatura y la composición química. Para generar escoria se añade cal, caliza, etc. El contenido en nitrógeno suele ser  elevado debido a las altas temperaturas generadas inmediatamente por debajo de los electrodos (3500 ºC) aunque se mantiene a un nivel aceptable para la mayoría de los aceros. Las ferroaleaciones se añaden tanto al horno eléctrico como en horno olla, siendo este  proceso el más adecuado para la fabricación de los aceros especiales. Aunque a veces  pueden surgir problemas con el carbono desprendido de los electrodos de alta pureza, cocidos al vacío y de alta conductividad. Su tamaño es de 20-75 cm de diámetro y 1,5-3 m de longitud. Según se van quemando se va añadiendo nuevo electrodo a su extremo opuesto. El arco opera de forma similar sobre una masa fría de chatarra o sobre la superficie del metal líquido. Este hecho y la facilidad de carga del recipiente le convierte en el sistema idóneo para fundir chatarra de baja densidad tales como carrocerías compactas de coches o virutas y desechos procedentes de tornos y talleres mecánicos.

[editar] Ventajas e inconvenientes del horno eléctrico frente al alto horno convencional [editar] Ventajas   

Alta Pureza Gran Eficiencia térmica Se puede controlar la temperatura dentro de intervalos muy precisos

[editar] Inconvenientes   

Producción en menor escala que el horno alto Posibilidad de contaminar el acero con elementos residuales de la chatarra Elevado consumo eléctrico: en España la industria del acero es la de mayor consumo de energía eléctrica con un 6 % del consumo

[editar] Datos técnicos   

Para 250 toneladas se usan aproximadamente 60 MW Para una carga entre 150 a 180 toneladas métricas se usan aproximadamente 40 MW Para una carga de 10 toneladas se usan aproximadamente 35 MW

Fabricación de piezas por moldeo. Para fabricar una pieza puede utilizarse el método de verter el material constitutivo de la futura pieza en forma líquida dentro de un molde hueco, cuya oquedad corresponda a la forma de la pieza y esperar a que solidifique. Este método se conoce como moldeo. De esta forma el moldeo puede clasificarse en: 1. Moldeo en frío: Corresponde a aquellas en las cuales se vierten en el molde mezclas líquidas o semi-líquidas de sustancias que luego endurecen como un sólido rígido. Ejemplos: Resinas plásticas y Epoxi, Concretos y morteros, Yeso etc. 2. Moldeo en caliente: Corresponde a aquellas en las cuales se vierten en el molde materiales licuados por fundición. Ejemplos: Metales, Ceras, Caramelos etc. En general durante el proceso de fabricación de la pieza se siguen los pasos siguientes: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Diseño de la pieza. Fabricación del molde con la forma y materiales adecuados. Vertido del material líquido y posterior endurecimiento. Extracción de la pieza del molde. Limpieza. Terminación.

Diseño de la pieza. La forma y dimensiones de la pieza a fabricar dependerá, como es evidente, de muchos factores de acuerdo a su futura aplicación lo que no corresponden con el interés de esta página. Este diseño, lo mas común es que salga de un especialista en forma de uno o mas planos de dibujo con suficiente detalle como para poder ser fabricada la oquedad en el molde.

Fabricación del molde. Factores a tener en cuenta

Para fabricar el molde es necesario tener en cuenta gran diversidad de factores involucrados algunos de los cuales son: 1. 2. 3. 4. 5.

Temperatura del material líquido a la hora del vertido. Índices de contracción o dilatación del material cuando solidifica. Complejidad de la pieza a elaborar. Fluidez del material líquido. Cantidad de piezas a fabricar.

6. 7. 8. 9.

Exactitud dimensional y de acabado superficial requerida para pieza fundida. Tipo de tratamiento de terminación posterior a la fundición. Tamaño. Otros.

Veamos algunos detalles sobre los puntos anteriores.

Temperatura del material líquido. Resulta evidente que el molde debe soportar sin deterioro la carga líquida hasta que esta solidifique. Si se trata de fundición en frío o de sustancias de bajo punto de fusión como la parafina, podrán utilizarse materiales comunes para la fabricación del molde, tales como plásticos, yeso etc., pero si el líquido a verter corresponde a metales fundidos, estos materiales comunes no podrán utilizarse y en su lugar se recurre a moldes metálicos para metales de bajo punto de fusión, o moldes de arena de sílice compactada para aquellos de alto punto de fusión.

Índices de contracción o dilatación. Todos los materiales cambian sus dimensiones cuando se enfrían o solidifican, la gran mayoría se contraen como los metales y sus aleaciones, ceras, etc., pero algunos se expanden como el yeso. De este cambio se deduce que las dimensiones de la oquedad del molde debe tener muy en cuenta esta contracción o dilatación para que cuando solidifique, la pieza tenga las dimensiones adecuadas.

Complejidad. Para el moldeo de piezas de forma compleja, en ocasiones será necesario utilizar un molde de múltiples partes acopladas, diversos canales de llenado simultáneo, fabricación de canales de comunicación internos que tendrán que ser cortados y desechados después de desmoldeada la pieza, canales de salida múltiples para el aire del interior del molde y otros. En piezas de forma simple estos elementos pueden no ser necesarios.

Fluidez del material. No todos los materiales utilizados en el moldeo de piezas fluyen con la misma facilidad, algunos "corren" bien por los canales del molde y lo llenan completamente, otros no, así que el molde tendrá que ser fabricado teniendo en cuenta este factor.

Cantidad de piezas. Las características del molde dependen en mucho de la cantidad de piezas a fabricar, de este modo si son muy pocas piezas, el molde podrá ser fabricado manualmente de materiales de poca duración o desechables, mientras que si el lote de piezas a fabricar es grande lo mejor es utilizar moldes de múltiples usos, por ejemplo metálicos (de ser posible).

Exactitud dimensional y de acabado superficial. Cuando se requieren piezas muy exactas en dimensiones y/o de buen acabado superficial, estas características tendrán que tenerse en cuenta al fabricar el molde, en algunos casos será preciso un mecanizado muy exacto de las dimensiones y superficie de la oquedad interna (moldes metálicos o plásticos) o el recubrimiento interior con materiales que "alisan" la

superficie (moldes de arena y yeso).

Tipo de tratamiento de terminación posterior. Ciertos materiales como el hierro fundido, se endurecen mucho si se enfrían rápidamente, por lo que la mecanización posterior será un tanto menos que imposible, en estos casos los moldes deben construirse de manera que sean "un abrigo" al material fundido para que se enfríe lentamente o habrá que recurrir al enfriamiento en horno. En otros casos es todo lo contrario, la pieza debe salir del molde sumamente dura, como en las ruedas de triturado de los molinos, en estos casos el molde se fabrica para que se enfríe rápidamente.

Tamaño Para piezas menudas, los moldes pueden ser pequeños y manejables, hasta se puede elaborar un molde de múltiples piezas en un solo cuerpo, pero en el caso de piezas de grandes dimensiones, habrá que recurrir incluso a la fabricación del molde en el terreno como una oquedad subterránea. Como se logra la oquedad

Para lograr la oquedad interna del molde se pueden utilizar diversos métodos en concordancia con los factores involucrados mencionados arriba. Estos moldes pueden estar constituidos por una sola pieza o varias acopladas. En todos los casos los moldes deben permitir la extracción de la pieza endurecida sin grandes esfuerzos y sin afectar el molde apreciablemente si se pretende su uso en múltiples ocasiones. Veamos algunos de los métodos utilizados:

Oquedad mecanizada. Cuando se producen moldes para la fabricación de piezas de grandes partidas, se recurre, siempre que las temperaturas de trabajo lo permitan, a los moldes metálicos, que pueden ser reutilizables muchas veces. En dependencia de la complejidad de la pieza pueden ser de dos o mas partes acopladas. La parte interior del molde que corresponderá a la forma y dimensiones de la pieza a fabricar se hace mediante el uso de métodos de mecanizado, ya sea por arranque de virutas en máquinas herramientas o por conformación. Utilicemos las figuras que siguen para describir de manera elemental como sería un típico proceso de fabricación del molde por maquinado. Observe la figura 1, en ella se representan dos bloques metálicos, por ejemplo de acero. Estos bloques serán utilizados para construir nuestro molde. Las superficies enfrentadas de los bloques han sido cuidadosamente rectificadas y maquinadas hasta un buen acabado superficial. En la figura 2, ambos bloques se han juntado para formar uno solo, como las superficies son planas y de buen acabado, el conjunto se constituye como un

Figura 1

solo cuerpo divisible por el centro. En la unión de los dos bloques comenzaremos a construir la oquedad de tamaño y forma adecuados que servirá para llenar con el material líquido que formará la futura pieza. Esta división del molde en dos partes separables resulta necesaria para poder extraer la pieza endurecida del interior. Ahora enfoquemos en las figuras 3 y 4, note que se taladran unos agujeros cerca de los bordes de los bloques y por fuera de la futura oquedad a construir, estos agujeros servirán para introducir unas espigas de guía que garantizan la exacta coincidencia de ambas partes, sin movimiento relativo, de forma que cada vez que el molde se arme, siempre coincidan de manera precisa ambas partes. Las espigas se montan de forma que estén firmemente apretadas en uno de los bloques pero se deslicen fácilmente y sin holgura en el otro para facilitar la apertura del molde. Una vez armado el conjunto sin movimiento lateral relativo, ambos bloque se aprietan firmemente con algún método mecánico (no representado), por ejemplo unas mordazas y se comienza el maquinado, en este caso representado por la broca superior de la figura 5. Si la pieza a construir es del tipo de cuerpo de revolución, esto es, cilíndrica, cónica o la combinación de ambos, el maquinado puede hacerse con facilidad con el conjunto armado utilizando un torno o taladradora. El agujero inicial hecho con broca podrá servir en el futuro como bebedero de llenado. Si la forma del molde interior es de otro tipo, será necesario maquinar cada parte del molde por separado tallando la mitad de la pieza en cada lado y garantizando la perfecta geometría y coincidencia de cada una, para cuando se cierre el molde de nuevo antes del vertido del material líquido. En este caso se ha supuesto un cuerpo simple de revolución con dos cilindros de diferente sección, uno de los cuales es a su vez el bebedero, como se aprecia en la figura 6. En esta figura solo se ha representado la mitad de la oquedad en un solo

Figura 2

Figura 3

Figura 4

Figura 5

bloque, pero salta a la vista que esta debe existir por igual en los dos. Finalmente de ser necesario, se procede a dar un buen acabado a ambas superficies interiores del molde con este abierto. Hay que aclarar aquí que si el molde se utilizará para fundir materiales de bajo punto de fusión (velas), o para la fundición en frío de resinas, el material de los bloques puede ser plástico, lo que por supuesto facilita el maquinado. Figura 6

Figura 7

La figura 7 muestra un molde metálico real para la fabricación de suelas de zapatos.

Oquedad creada con plantilla.

En una buena parte de los casos la oquedad interior del molde se produce como consecuencia de la extracción de su interior de una plantilla. Esta plantilla es un modelo de la pieza que quiere fundirse y que ha sido elaborada especialmente para ese propósito. El proceso para la fabricación del molde por este método, de forma esquemática, simplificada y para piezas no huecas es como sigue:

Para la confección del molde es común que se parta de dos cajas sin fondo ni tapa como las que se muestran en la figura 8. Varias espigas empotradas fijas en una de las cajas, y deslizantes en los agujeros respectivos en la otra (no representadas), garantizan el montaje seguro y preciso de ambas. Las cajas pueden ser plásticas, de madera o de metal ya que solo servirían para conformar el molde y no tendrán contacto con el material líquido. Para fabricar el molde se siguen los pasos siguientes: 1. Primer paso: Se muestra en la figura 9, lo que se hace es colocar una de las cajas sobre el piso y llenarla completamente con el material con que se confeccionará el cuerpo del molde aplanando la superficie con una regla recta. Este material puede ser arena de sílice especial humedecida y compactada mientras se vierte, bien sola o bien mezclada con algún aglutinante, cuando se trata de moldes para la fundición de metales de alto punto de fusión, o mezcla de yeso y agua para la fundición de materiales de bajo punto de fusión o la fundición en frío. 2. Segundo paso: Se coloca la plantilla con la forma de la pieza objetivo del molde (figura 10) parcialmente enterrada; generalmente hasta la mitad, en la arena de la caja de abajo y se rectifica con cuidado la superficie para eliminar el abultamiento generado por la plantilla al desplazar el material, sin retirarla. De esta forma cuando se termine el moldeado, la mitad de la oquedad para formar la pieza corresponderá a la caja inferior. La plantilla debe cumplir ciertos requisitos que podrá conocer mas adelante. 3. Tercer paso: Se recubre la superficie del material de la caja inferior con una sustancia que evite la adherencia con el material de la caja superior (figura 11), este material generalmente en polvo, puede ser óxido de cinc, talco, etc. 4. Cuarto paso: Se coloca la caja superior sobre la inferior conteniendo la plantilla (figura 12), y se rellena con el material de formación del molde tal y como se hizo anteriormente con la parte de abajo. Al mismo tiempo se coloca en esta caja, en un lugar adecuado para que tenga contacto con la plantilla una pieza tubular terminada en forma de embudo (no representado) que servirá como bebedero del molde. En ocasiones el bebedero está incorporado como parte de la propia plantilla. 5. Quinto paso: Por último se separan las cajas y se retiran la plantilla y el bebedero (figura 13), de esta forma cuando se vuelvan a unir las cajas, queda dentro del molde el espacio adecuado para fundir la pieza así como el conducto para el llenado.

Figura 8

Figura 9

Figura 10

Figura 11

Figura 12

Para el caso de las piezas huecas se hace necesario el uso de los llamados "machos", algunos detalles sobre este tipo de moldeo se darán mas adelante. Vea el punto Moldeo de piezas huecas.

Figura 13

La plantilla

Hay dos tipos básicos de plantillas: 1. Plantillas extraíbles: Son aquellas que al extraerla del molde mantiene su integridad por lo que pueden ser reutilizables. El caso mostrado en el ejemplo simplificado de elaboración del molde de arriba usa una de estas plantillas. 2. Plantillas desechables. Estas plantillas, confeccionadas de un material de bajo punto de fusión como la parafina, se extraen del molde por calentamiento, es decir, el molde se calienta y la parafina se funde y sale al exterior con lo que queda el espacio correspondiente a su forma formando la oquedad. Evidentemente la plantilla solo puede utilizarse una vez. Cuando de usa una plantilla desechable, el molde puede ser de una sola caja y el bebedero está elaborado en la propia plantilla y sale al exterior a través de un orificio en el cuerpo de la caja. Este orificio sirve a su vez para la salida del material fundido de la plantilla

Materiales de las plantillas. En principio, la plantilla puede construirse de cualquier material que tenga suficiente resistencia para soportar la manipulación a la hora de formar el molde, de tal suerte que se utilizan plantillas metálicas, de madera, plásticas y hasta de parafina para las plantillas desechables. La resistencia mecánica de la plantilla dependerá de la vida útil esperada para ella de acuerdo a la frecuencia de uso, así, si esta se utilizará muy frecuentemente y por largo tiempo, lo mejor (de ser posible), es usar una plantilla metálica pero en caso contrario puede usarse, por ejemplo, una de yeso. Es muy común que se usen para la fabricación de las plantillas, las maderas mas estables en el tiempo en cuanto a forma y dimensiones y que al mismo tiempo sean fáciles de trabajar, adquieran buen pulimento, y sean moderadamente duras. Estas maderas deben estar desprovistas de nudos, ser del corazón del árbol y no tener las fibras entrecruzadas.

Características de la plantilla. La confección de una plantilla no es cosa de improvisadores, en ello hay que tener en cuenta diversos factores que hacen la diferencia entre una plantilla de mala calidad y una buena. Veamos: Lo primero que debe tenerse en cuenta es que la plantilla debe poder extraerse del molde si romperlo, por ello:

1. Todas las superficies deben tener buen acabado para evitar que se arrastre el material del molde, por ejemplo la arena, al sacarlo. 2. La forma de la plantilla debe ser tal que la parte mas ancha de su sección corresponda a la zona de división de las cajas de moldeo, de esta forma puede ser extraída sin mucha dificultad. Si este precepto no se cumple, y la dimensión mayor está soterrada en la arena, necesariamente se romperá el molde al extraer la plantilla. Cuando las piezas son muy complejas hay que acudir a plantillas de múltiples piezas, algunas de las cuales (llamadas corazones), solo sirven como cuñas de separación entre las partes y deben ser sacadas primero para que la plantilla disminuya sus dimensiones y pueda ser extraída. 3. Las plantillas deben estar cortadas simétricamente para que cada una de las mitades se quede en el material de la respectiva caja cuando estas se separen para extraer la plantilla. Tenga en cuenta que ambas cajas están aseguradas con espigas guía, de manera que el movimiento relativo entre ellas es solo de separación y debido a la adherencia natural de la plantilla con el material del molde es mejor que la plantilla se separe en dos antes de que arrastre material afectando el molde. 4. Si la pieza a fabricar es una pieza hueca y por ello se colocarán machos en el molde, la plantilla debe propiciar las zonas donde se hará la posterior colocación de los soportes del macho. Otro grupo de factores que deben tenerse en cuenta están relacionados con las dimensiones y tolerancias de las plantillas: 1. Tolerancia para la contracción. Se debe tener en consideración que las sustancias al enfriarse o fraguar cambian sus dimensiones, así que dependiendo del tipo de material que se esté utilizando, las medidas de las plantillas deberán ser consecuentemente mas grandes o pequeñas que las medidas finales que se esperan obtener en la pieza terminada. 2. Tolerancia para la extracción. Cuando se tiene una plantilla que se va a extraer es necesario moverla ligeramente para "despegarla" del material del molde, al fabricarla se debe considerar en sus dimensiones la holgura por extracción. 3. Tolerancia por acabado. Cuando una pieza es fabricada en ocasiones resulta necesario realizar algún trabajo de acabado o terminado de las superficies generadas, esto se logra puliendo o quitando algún material de las piezas producidas por lo que se debe considerar en la plantilla esta rebaja de material. 4. Tolerancia de distorsión. Cuando una pieza es de espesor irregular, su enfriamiento también es irregular, y con ello su contracción. Esta contracción irregular genera la distorsión de la pieza, estos efectos deberán ser tomados en consideración en el diseño de las plantillas.

En la figura 14 puede verse una plantilla de madera en plena construcción, para la fundición de una bomba e agua.

Moldeo de piezas huecas. Hasta ahora hemos descrito de forma elemental como se construyen los moldes para piezas rellenas; cuando se quieren fabricar piezas huecas se recurre al empleo de los llamados machos.

Los machos son partes con la forma de la oquedad de la pieza a construir, que se colocan convenientemente dentro del molde pata evitar que el material líquido vertido ocupe ese espacio, de esta forma, cuando se desmoldee la pieza y se extraiga el macho, habremos logrado el espacio vacío necesario dentro de ella.

Figura 14

Hay que tener en cuenta a la hora de fabricar los machos lo siguiente: 1. Debe tener la forma de la oquedad deseada en la pieza a fundir con sus debidas tolerancias. 2. Debe poder extraerse de la pieza fundida sin grandes dificultades. 3. Debe tener incorporado los salientes apropiados para poderse colocar y fijar en el molde y así ocupe la posición adecuada. 4. Debe soportar sin rotura o deformación, el empuje del material líquido cuando corre por el interior del molde. 5. No puede adherirse al material vertido. 6. No puede fundirse o quemarse en contacto con los líquidos calientes a moldear. Los machos pueden fabricarse de diferentes materiales, pero como estarán en el interior de la pieza, la posible contracción de esta al enfriarse, tiende a apretar muy fuertemente el macho en su interior. De lo anterior se desprende, que si el macho se construye de un material sólido, por ejemplo de acero, necesariamente tendrá que ser de mas de una pieza. En estos casos los machos se construyen divididos al centro y con un corazón central en forma de cuña para facilitar su extracción. A la hora de retirar el macho, primero se saca el corazón, esto libera el resto de las piezas, las que podrán juntarse y extraerse con facilidad. Es muy usual que los machos se construyan de arena de fundición compactada y mezclada con algún aglutinante ligero para darle mas resistencia, y también que con el mismo fin, se coloque

en su interior de manera centrada algún alma metálica como varillas o alambres. En muchos casos los machos de arena ya conformados se hornean para que seque y el aglutinante adquiera mas consistencia. Como aglutinante se usan muchas sustancias, pero esta puede ser tan simple como disoluciones de melaza de caña de azúcar. Los machos de materiales sólidos se construyen también por maquinado, por lo que valen los mismos argumentos explicados para la fabricación de las plantillas.

Elaboración de machos de arena. Los machos de arena se fabrican en moldes divididos por el centro a los que se les ha tallado en cada lado la mitad de la forma del macho con sus correspondiente salientes de fijación, estos moldes se conocen como cajas para machos . El procedimiento para la construcción de las cajas para machos es muy similar al explicado en la fabricación de moldes con la oquedad mecanizada. Es muy común que las cajas para machos se construyan de madera por la facilidad de mecanizado. Los pasos para la terminación del macho pueden ser: 1. Se hace la mezcla humedecida de la arena de fundición y se le agrega el aglutinante. 2. Se espolvorea la superficie interior de la caja para el macho con algún componente que impida la adherencia de la arena con la caja. 3. Se va rellenado y compactando la arena en ambos lados de la caja abierta hasta que estén completamente llenas. 4. Se coloca, de ser preciso, el alma metálica en una de las cajas en el centro del semimacho. 5. Se humedece la superficie de del, o los semi-machos para facilitar la unión de la arena de ambas, y se coloca una sobre la otra de forma que las superficies de arena de los semi-machos se aprieten y adhieran. 6. Se coloca en el horno o se deja secar para que los semi-machos se unan y adquiera consistencia la unión. 7. Una vez seco se abre la caja y se retira el macho para ser utilizado.

En la figuras 15 a la 17 se muestran esquemas que sirven para comprender como se hacen las plantillas y machos para fundir una pieza hueca. Observe la figura 15, ahí se representa la plantilla, esta pieza al ser moldeada en cajas tal y como se describió arriba, dejaría una oquedad en forma de cruz dentro de la caja que podría ser ocupado por el material líquido vertido. Fíjese que en cada extremo tiene tallado un cilindro de menor diámetro, este espacio también quedará vacío en el molde pero en este caso, servirá para colocar y asegurar mas tarde el macho de la figura 16 dentro del mismo molde. Note que la parte mas gruesa del macho es de menor diámetro que la misma parte de la plantilla. En la figura 17, se observa como quedaría el espacio dentro de la caja con el macho apoyado en los canales dejados por la plantilla. Solo una zona estrecha quedará vacía y será luego ocupada por el

Figura 15

líquido vertido, resultando en una pieza en cruz de forma tubular. Como el macho es de arena, podrá sacarse fácilmente del interior rompiéndolo con algún objeto punzante.

Figura 16

Figura 17

Vertido del material líquido Las cuestiones a tener en cuenta a la hora del llenado del molde dependerá de la naturaleza y la temperatura del líquido vertido, para la mejor comprensión dividiremos estos materiales en dos grupos: 1. Vertido de materiales fríos que solidifican por polimerización, fraguado o secado. 2. Vertido de materiales fundidos y calientes. Materiales fríos.

Para estos materiales no hay muchos requerimientos a la hora de llenar el molde, pero se pueden enumerar los siguientes: 1. El material a verter y el del molde no deben ser adherentes, pues la extracción posterior sería algo menos que imposible. Esta posibilidad existe con frecuencia cuando se funden piezas de resinas de poliéster, epoxi u otras. Se puede resolver cubriendo el molde con un material apropiado como grasas, láminas plásticas etc. 2. El tiempo de endurecimiento del material vertido debe ser lo suficientemente largo como para que el líquido pueda llenar por completo el molde antes de solidificar. 3. La fluidez del líquido vertido debe ser suficiente como para que pueda moverse en los conductos internos del molde y llegar a todas sus partes, especialmente en piezas complejas o de secciones muy estrechas. Puede ser necesario en ciertos casos, la utilización de disolventes en las resinas plásticas, y la adición de agua o el vibrado del molde para los yesos y morteros. Materiales calientes.

Además de los requerimientos listados para los materiales fríos, en el caso del vertido de líquidos calientes y en especial en los metales fundidos se pueden citar los siguientes: 1. El molde debe estar suficientemente seco, la presencia de agua en el interior o en la