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.

1. ALTERNATIVASPARALAOBTENCIÓNDEMETALLÍQUIDO:CUBILOTE,HORNODEINDUCCIÓNYHORNODEARCO
Ing. Jorge Madías
COLFUN, Centro Costa Salguero, Buenos Aires, 28 a 30 de octubre de 2010

2. metallon
Servicios técnicos para fundiciones y siderúrgicas
Cursos abiertos e in company
Asistencia técnica
Laboratorio metalográfico
Servicios bibliográficos
www.metallon.com.ar
jorge.madias@metallon.com.ar
San Nicolás, Prov. de Buenos Aires
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3. metallon
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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16. Horno de arco
16

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
20
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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24. Tendencias
Francia –cantidad de hornos para nodular, gris y maleable (1999 162 hornos; 2002 140 hornos)
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Cubilote viento frío33%
Cubilote viento caliente7% Inducción49% Arco1% Rotativo10% 1999Cubilote viento frío26%
Cubilote viento caliente7%
Inducción57%
Arco1%
Rotativo9% 2002

25. Tendencias
Francia –tonelaje nodular, gris y maleable (1999, 1.530.000 t; 2002 1.400.000 t)
25Cubilote viento frío29%
Cubilote viento caliente34%
Inducción31%
Arco6% Rotativo0% 1999Cubilote viento frío22% Cubilote viento caliente33% Inducción39%
Arco5%
Rotativo1%
2002

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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