¿Qué es un horno de arco?
Un horno de arco, también conocido como horno de arco eléctrico (EAF), es una instalación que utiliza un arco eléctrico para calentar materiales, típicamente metales, hasta el punto de fusión. Un horno de arco típico funde el material, o "carga" como se le conoce, al pasar una corriente eléctrica a través de la carga a través de un conjunto de electrodos. Una combinación del calor generado por el paso de corriente y el arco en la superficie de carga funde el material. Los EAF se encuentran en laboratorios de investigación y prótesis dentales, fundiciones de hierro fundido y plantas de producción de acero y pueden tener capacidades internas que van desde un par de libras hasta 400 toneladas o más. Los hornos de arco tienen varias ventajas distintas sobre otros tipos de hornos.
Un horno de arco eléctrico generalmente consiste en una carcasa con paredes laterales y un cuenco en la parte inferior. Una sección de techo retráctil, a través de la cual se bajan los electrodos de grafito, cubre el horno. La sección del recipiente de la carcasa está forrada con una capa de material refractario conocido como el hogar. El grifo o pico utilizado para drenar el metal fundido está montado en el costado de la carcasa o en el fondo del recipiente. Los electrodos son generalmente redondos en sección transversal y están formados por secciones roscadas que permiten agregar nuevas secciones a medida que el electrodo se quema.
Se pueden usar fuentes de energía de corriente alterna (CA) o de corriente continua (CC) en un horno de arco. El horno de arco de la planta de acero promedio opera con un suministro de 400 a 900 voltios a 44,000 amperios o más suministrado por transformadores con clasificaciones de aproximadamente 60,000,000 voltios-amperios (60 MVA). Un horno de arco de este tipo puede producir aproximadamente 80 toneladas de acero fundido por hora. Los hornos de arco varían en tamaño, desde pequeñas unidades utilizadas en laboratorios de investigación que soportan alrededor de una libra de carga hasta instalaciones masivas de plantas de acero capaces de derretir cientos de toneladas de material. El mayor de estos hornos tiene capacidades superiores a 300 toneladas y utiliza fuentes de alimentación de 300 MVA o más.
El proceso de fusión del arco es bastante simple. Una vez que el tazón o el hogar del horno se ha llenado con materia prima, los electrodos se bajan hasta que entran en contacto con la carga. Luego se aplica la corriente eléctrica, típicamente a voltajes más bajos para comenzar el proceso. El flujo de corriente a través de la carga junto con la energía radiante del arco eleva el calor a un punto donde se derrite. Una vez que la carga se ha derretido por completo, se verifica su temperatura y composición química mediante sondas o lanzas remotas; Si todo está correcto, el metal fundido puede ser golpeado o vertido.
Las materias primas utilizadas en los hornos a menudo se complementan con la adición de arrabio, cal quemada y dolomita. Estos aditivos promueven el equilibrio químico correcto en el acero fundido y forman escoria superficial que flota las impurezas y aísla la carga. Las instalaciones de hornos de arco ofrecen mucha más flexibilidad que otros tipos de hornos; pueden usar un suministro exclusivo de material de desecho y su producción puede variar para adaptarse a la demanda. Los hornos de arco también se pueden apagar y reiniciar rápidamente, lo que no es el caso con los altos hornos. También son más baratos de instalar y usan menos energía para operar por tonelada de producto terminado.