PROYECTO N 2 LABORATORIO FUNDICION(HORNO CUBILOTE)

Presentado por:Diego archila Cod: 201020377

Jeisson José Medina Cód: 201021058Luis Alfonso Rincon Cod: 201010179

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA DE METALURGIA

TUNJA2014

INTRODUCCION

El cubilote es un horno de uso generalizado en metalurgiadebido a su operación sencilla, eficiente y económica. Esun horno cilíndrico compuesto de una capa exterior de aceroy una capa interior de ladrillos, varían su tamaño desde 30cm de diámetro hasta más de 3 metros y son utilizados paraderretir hierro crudo. El cuerpo cilíndrico del horno estáorientado de manera vertical para permitir a los gasesescapan por el extremo superior. Dos puertas se encuentranen la base del horno y están cerradas durante la operacióndel mismo, sin embargo, al final del ciclo defuncionamiento, estas pueden ser abiertas para vaciar elhorno de todo el material.

Para realizar esta fundición se acondiciono todo el horno,desde su parte interna como externa. En este laboratorio sepreparó el horno en su interior con un material refractario(arcilla) para que este soportara la temperatura quegeneralmente alcanza un cubilote (1400ºC-1450ºC).

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Conocer y aprender el funcionamiento de un horno decubilote.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Manejar el balance en la hoja de control que se debellevar al momento de realizar una fundición en unhorno de cubilote.

Aprender el acondicionamiento de un horno de cubilotepara su posterior uso.

Realizar un balance de masa que delimite el materialnecesario a utilizar.

Conocer las funciones que se obtendrán en un horno decubilote.

Fundir una pieza con la colada de un horno cubilote.

MARCO TEORICO

Un cubilote es un horno vertical para refundirlos lingotes de hierro que se obtienen en los altos hornos,chatarra reutilizada, alimentadores y bebederos de piezasfundidas anteriormente, principalmente se usa para fundirfundición gris y con la ayuda de metales añadidos almomento del sangrado denominados inoculantes se puedeobtener fundición nodular, eventualmente se usa tambiénpara aleaciones de cobre pero el uso no es muy difundido.Del material líquido vaciado en moldes apropiados se podráfabricar directamente piezas de maquinaria y objetosde hierro fundido. El cubilote es básicamente un tubovertical que sirve de soporte al refractario que lo recubreinteriormente. Se han dado casos de cubilotes hechos hastade cilindros vacíos de aceite apilados uno encima del otro

y recubiertos de arcilla que sea refractaria, lógicamentelos lotes de producción serán para uso eventual o en zonasaisladas. Comercialmente los cubilotes oscilan entre los450 mm (18") de diámetro interior con producciones dealgunos cientos de kilos hora de fundición gris hastaunidades de más de 2 m de diámetro interno (80") conproducción de varias toneladas por hora.Al cubilote lo rodea un anillo cerrado de mayor diámetrodenominado caja de viento donde se sopla aire externo conuna cierta presión que estará en función del diámetro yaltura del cubilote llegando desde los 400 mm de columna deagua de presión estática hasta más de 1200 mm de la misma.El cubilote consume en términos generales el mismo peso enaire que el del metal que logra fundir y la relación demetal a carbón que son cargados por la boca de cargaalternativamente puede oscilar entre una parte de carbónpor seis de metal hasta una de carbón por diez de metal,dependiendo de las características del carbón, de lasdimensiones del cubilote y del diseño de las toberas desoplado. Existen cubilotes que aprovechan los gases deescape para precalentar el aire de soplado y los resultadoshan sido variados desde unidades que logran gran eficienciatérmica precalentando hasta los +525 °C el aire de sopladohasta unidades cuyos costos de operación y mantenimientodel sistema de precalentamiento suben tanto que hacen queel sistema no sea rentable.El cubilote es el único horno de fusión secundaria, nosiderúrgico, que tiene al metal y al combustible encontacto directo por lo que logra altos grados deeficiencia térmica. El combustible más usado es el coque decarbón, el carbón mineral y el carbón vegetal obteniéndosecon este último fierro fundido de muy bajo contenido deazufre, la implicancia de tipo ecológico hace que esto solosea posible actualmente con carbón obtenido de bosquescultivados. Actualmente hay una empresa inglesa que hadesarrollado un cubilote que no usa carbón y lo reemplazapor quemadores de gas natural con la adición de unas bolascerámicas dentro del horno para permitir el paso de losgases de combustión.

El cubilote está forrado interiormente de ladrillosrefractarios y tiene dos aberturas opuestas en la partebaja a las cuales se les da el nombre de boca desangría y de escoriado: por ellas sale el metal líquidofundido y por la otra la escoria de fundición que no esotra cosa que las cenizas de combustión, los óxidosmetálicos no reducidos, las impurezas de la chatarra, elrefractario consumido y cualquier otro elemento diferenteal metal deseado. Con la finalidad de darle mayor fluidez ala escoria se carga junto con el carbón un porcentaje dealrededor de 6% de piedra caliza en trozos que se fundirá ydará facilidad a la descarga de la escoria del horno.

Horno cubilote descripción grafica

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Como primera mediada nos dispusimos a reparar el horno reparchándolo con arcilla tanto como en su exterior como ensu interior para que esta quedara bien adherida primero semojo con melaza las partes donde se re parcho como lo fuela puerta por donde ingresa el material, las paredesinternas y externas del horno, la solera del horno, asímismo como la piquera en la cual sale la colada, la cucharade la colada, algunas grietas que pudimos encontrar y lospuntos mas críticos de calentamiento del horno, así mismonos dispusimos a preparar la carga metálica (chatarra) areducirla o partir a la medida o dimensiones adecuadas,este mismo este proceso se hizo para la selección del coquey la caliza conociendo la granulometría de todos estos, aligual que alistar la madera con la cual se prendió elhorno.

Teniendo listo el horno para prenderlo era necesario elegirnuestra pieza a fundir por lo cual necesitábamos iniciar apreparar nuestros moldes y cajas de fundición lo cual serealizo horas posteriores antes de prender el horno ennuestra practica o bien nuestro proyecto consistió enfundir una pesa de gimnasio la cual tenia un modelo enmadera que facilito el moldeo.

Teniendo claro cual pieza íbamos a fundir procedimos apreparar nuestra arena de contacto y relleno para nuestracaja de moldeo, al momento de moldear se tubo en cuentatodos los factores que involucran a esta así como lo es lapermeabilidad de la arena o las cajas, la buena preparaciónde la arena y una buena compactación de estas así mismo

como ubicando de una manera estratégica los bebederos yrebosaderos del molde.

Ya con nuestro molde listo para colar y nuestro horno listopara prenderlo procedimos a prenderlo para esto se debecontar con todos los elementos de seguridad como lo sonbotas punta de acero, overol, guantes de carnaza,tapabocas, cascos, petos y caretas especiales para trabajarcon las altas temperaturas que se pueden alcanzar en unafundición.

La prendida del horno cubilote consistió prender elventilador y en hacer una cama de madera prenderla y luegoagregar una cama de coque lo cual genero una gran cantidadde humo el cual se prolongo por aproximadamente unos 10minutos, cuando el horno termino de expulsar residuos(humo) y con la salida de un liquido metálico nos indicoque el horno ya estaba listo para ingresar la primera cargametálica.

Al cargar la primera carga metálica la piquera se cerro conun tapón de arcilla y se procedió a esperar que el hornonos fundiera la carga metálica al igual en este tiempo seprocedió a calentar los moldes o cajas de fundición y laslingoteras por si nos sobraba material, al igual que estarpendientes del horno por si hay una alguna falla como nosocurrió como lo fue cuando se nos soltó una correa delmotor del ventilador y algunos tornillos lo que nos provocola apagada del ventilador del horno.

Después de un buen tiempo de espera con nuestro hornocargado con la carga metálica y con esta ya en estadototalmente liquido procedimos a colar destapando con unabarra metálica la piquera y poniendo en posición nuestracuchara este procedimiento se realizo en dos ocasiones yaque en nuestra fundición solo se coló en dos ocasiones.

Al momento de colar la cuchara esta previamente se debiócalentar para evitar un choque térmico, con la cuchara enposición se retiene el metal líquido y se procedió allenar los moldes habiendo retirado la escoria que flotabaen el metal líquido.

En el momento de apagar el horno se cierra la puerta, seapaga el ventilador y se abren las bisagras para que elfondo caiga y si es necesario se golpea por la parte deabajo para que todo el material que aun esta en el hornoquede en el suelo.

Para finalizar se deja solidificar las piezas, sedesmoldan, se retira la arena presente en la superficie ysu posterior mecanizado.

ANALISIS DE RESULTADOS

La pieza obtenida presento porosidad, ya que al momento decolar, la caja aún estaba húmeda, se observa perfectamenteen la superficie de la pieza.

Para esta pieza es necesario un mecanizado, para remover elsistema de alimentación y darle contorno a la pieza.

BALANCE DE CARGA

Balance de carga general

Elementos utilizados en el horno

Fundición y coll rold = 100 Kg

Caliza = 10 Kg

Coque = sies costales +- 20 Kg = 120Kg

Madera = 20 kg

Arena = 30 Kg

Arcilla = 30 Kg

Melaza = 5 litros

Agua utilizado = 150 litros

Balance de carga de la pieza metálica

Especificaciones de la pieza

Tiene un radio de 17 cm

Un espesor de 4 cm

Volumen de la pieza= (3,1416*(17cm)2)*(4cm)

Volumen de la pieza = 31631,68 cm3

Masa de la pieza = volumen * densidad

Masa de la pieza = 31631,68 cm3 * 7,35 g* cm3

Masa de la pieza = 26,69 Kg

Masa de los sistemas de alimentación = volumen de lossistemas de alimentación * densidad

Volumen de los sistemas de alimentación =(3,1416*(2cm)2)*(17cm)

Volumen de los sistemas de alimentación = 213,62 cm3

Masa de los sistemas de alimentación= 213,62 cm3 * 7,35 g*cm3

Masa de los sistemas de alimentación= 1,57 Kg

Masa total utilizada = Masa de los sistemas de alimentación+ Masa de la pieza

Masa total utilizada = 1,57 Kg + 26,69 Kg

Masa total utilizada teórica = 28,26 Kg

Masa total utilizada real = 28,26 Kg * 1,20 = 33,91 Kg

Arena de contacto utilizada = 8 Kg

Arena de relleno utilizada = 40 Kg

Agua = 2 litros

Bentonita = 3,2 Kg

CONCLUSIONES

La preparación de la arena tiene gran importancia enel resultado final, las contrasalidas del modelo es unfactor muy relevante que hay que considerar a la horade moldear.

La adición de fundentes básicos se realiza con elpropósito de bajar el punto de fusión de la escoria yaumentar la fluidez para facilidad de evacuación delcubilote.

El cubilote es el único horno de fusión secundaria, nosiderúrgico, que tiene al metal y al combustible encontacto directo por lo que logra altos grados deeficiencia térmica.

BIBLIOGRAFIA

CAPELLO, Eduardo. Tecnología de la fundición Barcelona[España] : Gustavo Gili, 1966.

Funcionamiento de un horno cubilote disponible en web:http://www.ecured.cu/index.php/Hornos_de_cubilote