El dispositivo y principio de funcionamiento de los altos hornos. ¿Para qué sirve un alto horno? El diseño de un alto horno, el principio de funcionamiento y el dispositivo. Cómo se ve un alto horno.

06.08.2023

Un alto horno es una estructura a través de la cual se producen productos como arrabio, escoria, gas de alto horno y polvo. Se considera que el principal éxito de la producción de altos hornos es el hecho de que en el momento adecuado comenzaron a desarrollarse la electrificación, la mecanización y la automatización, lo que influyó significativamente en esta área de actividad. En otras palabras, esto contribuyó a la mejora y creación de un nuevo sistema completo de mecanismos, accionamientos eléctricos y automáticos eléctricos en el sistema de carga superior, así como en el proceso de transporte continuo de suministro de carga.

¿Qué es el alto horno?

El dispositivo de un alto horno consta de un equipo mediante el cual se limpia el gas de las salas de tolva necesarias para la limpieza hidráulica. También dispone de máquinas llenadoras y productos encargados del procesamiento de escorias.

Si es necesario reparar los componentes de un alto horno, entonces solo se utiliza material refractario, con cuya ayuda se repara:

calentador de aire;
ducto de aire;
Canalones;
Baldes de hierro fundido.

Para intensificar la fusión se puede utilizar un soplete de oxicombustible de alta velocidad o un soplete de plasma. Además, en el interior de los altos hornos existe una instalación automatizada, gracias a la cual es posible controlar remotamente los carros de pesaje, así como realizar la hidrodesempolvación de la sala bajo el búnker, para tapar las cucharas y cubetas por donde pasan. el metal fluye.

En la producción de altos hornos se utiliza gas natural, chorro humidificado con humedad constante y chorro enriquecido con oxígeno.

La parte más ancha del alto horno.

El diseño de un alto horno consta de muchos elementos y salas, que se describen anteriormente.

Estos pueden atribuirse:

Locales secundarios al búnker;
Baldes;
carros;
Caminos, etc

Está la parte más ancha del alto horno, y se llama vapor, que es el lugar más poderoso de la estructura, y la parte superior se llama cima. La estructura del hogar también tiene un fondo, que se llama besugo, para cuya colocación inicialmente es necesario preparar una base masiva de hormigón armado. Su finalidad es llevar a cabo un proceso como la acumulación de hierro y escoria. Una vez acumulados, se envían por rampas especiales a través de la cavidad de la muesca hasta los cubos.

Dispositivo de alto horno

Los componentes principales de un alto horno incluyen la parte superior, el eje, el vapor, los hombros y el hogar.

Más detalles sobre cada uno de ellos.:

La parte superior o, en otras palabras, la parte superior del horno, que está equipada con salidas de gas diseñadas para eliminar el gas superior, donde se realiza el proceso de carga a través de las instalaciones de carga.
El eje ubicado debajo de la parte superior tiene la forma de un cono truncado que se expande hacia abajo, lo que simplifica el proceso de suministro de materias primas desde la cavidad superior, y el eje en sí está diseñado para preparar materia prima a partir de óxido de mineral y para reducir el hierro.
Raspara, que se mencionó anteriormente.
Hombros, que parecen un cono truncado, que se expanden hacia arriba, y están diseñados para completar el proceso de formación de escoria, así como para dejar en él una pequeña cantidad de fundente y combustible sólido.
El hogar, en el que se lleva a cabo la combustión del combustible entrante, y también es necesario para acumular arrabio y escoria, que inicialmente vienen en forma líquida.

Para que el combustible se queme se necesita aire, cuya temperatura sea la más alta que se pueda tener en esta industria. El esquema de admisión es muy sencillo, ya que se toma de la calle mediante tomas de aire, luego pasa al calentador de aire a través del conducto de aire anular debido a la tobera.

Esquema de un alto horno.

El principio de funcionamiento del alto horno se describirá a continuación, pero a continuación se pueden encontrar los dispositivos y mecanismos auxiliares mediante los cuales es posible garantizar una fundición de hierro de alta calidad. Para garantizar un suministro adecuado de combustible, se utiliza un equipo especial mediante el cual las materias primas se introducen en la cavidad del horno sin errores. El alto horno requiere un mantenimiento constante para garantizar que la escoria y el arrabio se descarguen sin defectos y, en consecuencia, la producción y los costes no se vean afectados. Para ello, existe un patio de fundición especial, en el que se instala un puente grúa.

Para calentar el aire en el horno, se utilizan calentadores de aire especiales, cada uno de los cuales se inspecciona y diagnostica periódicamente para detectar defectos.

Además, existe un sistema especial que humedece el aire caliente que ingresa al horno. Esto es necesario para el proceso de fabricación. Además, la instalación está equipada con sopladores especiales que permiten comprimir el aire necesario para quemar el combustible. La presión en la cavidad de la parte superior de un horno moderno puede alcanzar los 25 MPa. Existen instalaciones como depuradores de gas, que se utilizan para purificar el gas superior.

La producción de altos hornos se considera demandada incluso ahora desde sus inicios en Rusia y en el mundo en general, ya que todavía se utilizan productos metálicos laminados, a través de los cuales se lleva a cabo la construcción de diversas estructuras.

Combustible para el alto horno.

Existe un horno para la producción de arrabio a partir de materias primas como el coque, que se realiza en hornos de coque especiales, donde se funde el arrabio. El coque se obtiene a partir de carbón coquizable especial. Como regla general, en una gran planta metalúrgica, el coque se produce en talleres especiales de coquización química, donde en promedio hay entre 50 y 70 hornos o cámaras de coquización. Todos ellos están combinados en una sola cámara.

Todo el proceso está totalmente automatizado y su esencia radica en el hecho de que la composición del carbón coquizable y no coquizable triturado se carga en la cavidad de la cámara y se calienta hasta 1000 ° C sin acceso de aire.

La cámara se calienta por fuera. Para mantener la temperatura dentro de la cavidad del horno a un nivel de 1000 o C, el espacio entre las cámaras requiere mantener una temperatura de 1400 o C. La batería del horno de coque se calienta con gas, que se mezcla con aire caliente. Durante la coquización, así como en el momento de calentar el carbón a una temperatura de 100 ° C, comienza una lenta evaporación de la humedad, y luego, cuando el carbón se calienta a 350 ° C, se seca y se eliminan las resinas.

Cuando la temperatura sube a 450 ° C, comienza el ablandamiento de las partículas del carbón coquizable, y las partículas obtenidas por este método comienzan a envolver las partes no coquizables del carbón, formando una masa continua, y posteriormente una sola aleación. . Para elaborar la composición correcta y de alta calidad, se requiere el pleno cumplimiento de todas las etapas. Cuando el calor de la masa alcanza los 480-650 o C, la masa comienza a liberar productos gaseosos orgánicos de la destilación seca del carbón.

Tan pronto como el gas liberado hincha una masa sólida de carbón, comienza a abandonarla gradualmente, después de lo cual queda carbón poroso y una gran cantidad de pequeños poros y grietas, lo que constituye el semicoque. Cuando la temperatura alcanza los 650-1000 o C, se convierte en coque de color plateado y gris claro.

Si la producción se utiliza correctamente, de 1 tonelada de carbón se obtienen hasta 750 coque, así como 300 m 3 de gas de coquería y casi 35 kg de alquitrán de hulla. Incluyendo 12 kg de benceno y 3 kg de amoníaco. El carbón es una excelente fuente de calor que se utiliza en las casas privadas para calentar.

¿Cómo funciona un alto horno?

En qué consiste un alto horno está bastante claro, pero es necesario descubrir exactamente cómo funciona.

tecnología de trabajo:

El diseño del horno está hecho de tal manera que la carga ingresa a la cavidad del recipiente mediante un dispositivo de carga, que se asemeja a un pequeño cono, que se encuentra en la parte superior.
Después de eso, el recurso pasa del recipiente a la cavidad del cono grande y luego la carga se envía al horno. Gracias a este sistema, el gas del alto horno no penetra en la atmósfera que rodea la planta.
Una vez cargado el cono pequeño y su embudo, para recibir la materia prima es necesario girar la estructura en un ángulo de 60 grados, lo que es necesario para distribuir la carga lo más uniformemente posible.
A continuación, se pone en funcionamiento el horno metalúrgico y la mina pasa por el proceso de fusión y descenso, lo que permite dejar espacio para una nueva porción del recurso.
Es especialmente importante observar el llenado constante del volumen utilizable.
En los altos hornos modernos, el volumen útil puede ser de 2000 a 50000 m 2 y la altura alcanza unos 35 m, que es mucho mayor que el diámetro.

El diseño de tal plan no se pensó en vano, ya que el principio de funcionamiento requiere un movimiento constante de material y gas entre sí, por lo que la producción competente se lleva a cabo sin defectos. La estructura del hogar y la dorada está hecha de bloques de ladrillo que contienen alúmina. También se pueden utilizar bloques de carbón, ubicados dentro de carcasas de acero y enfriados por agua, que llega a través de un sistema de plomería desde un refrigerador hecho específicamente para un alto horno. Este perfil de trabajo no es Minecraft, debes tener cuidado aquí. Se utilizará un horno grande o mini, tú decides. Pero quien lo inventó pensó en todo hasta el más mínimo detalle en el contexto, es necesario asegurarse de que la lanza esté en buen estado de funcionamiento. (1 voz)

El hierro fundido se funde en altos hornos, que son hornos de cuba. La esencia del proceso de producción de arrabio en altos hornos es la reducción de los óxidos de hierro, que forman parte de los agentes reductores minerales, gaseosos (CO, H2) y sólidos (C) que se forman durante la combustión del combustible en el horno.

El proceso del alto horno es continuo. Los materiales de partida (aglomerados, pellets, coque) se cargan en el horno desde arriba y por la parte inferior se alimentan aire caliente y combustible gaseoso, líquido o pulverizado. Los gases obtenidos de la combustión del combustible pasan a través de la columna de carga y le aportan su energía térmica. La carga descendente se calienta, se reduce y luego se funde. La mayor parte del coque se quema en la mitad inferior del horno como fuente de calor, y parte del coque se utiliza para reducir y carburizar el hierro.

El alto horno es una unidad potente y de alto rendimiento que consume una gran cantidad de materiales. Un alto horno moderno consume unas 20.000 toneladas de carga al día y produce unas 12.000 toneladas de arrabio al día.

Para garantizar el suministro y salida continuos de una cantidad tan grande de materiales, es necesario que el diseño del horno sea simple y de funcionamiento confiable durante mucho tiempo. El alto horno está encerrado desde el exterior en una carcasa metálica soldada con láminas de acero de 25 a 40 mm de espesor. En el interior de la carcasa hay un revestimiento refractario, enfriado en la parte inferior del horno con la ayuda de refrigeradores especiales, cajas de metal por cuyo interior circula el agua. Debido al hecho de que se requiere una gran cantidad de agua para enfriar el horno, en algunos hornos se utiliza enfriamiento por evaporación, cuya esencia es que se suministra a los refrigeradores varias veces menos agua que con el método convencional. El agua se calienta hasta hervir y se evapora rápidamente, absorbiendo una gran cantidad de calor.

El contorno interior de una sección vertical de un alto horno se denomina perfil del horno. El espacio de trabajo del horno incluye:

arriba;
mío;
vapor;
espalda;
bugle

Arriba

Esta es la parte superior del alto horno, a través de la cual se cargan los materiales de carga y se elimina el gas del alto horno o de la parte superior. La parte principal del dispositivo superior es el dispositivo de carga. La mayoría de los altos hornos tienen dispositivos de carga de doble cono. En la posición habitual, ambos conos están cerrados y aíslan de forma fiable el interior del horno de la atmósfera. Después de cargar la carga en el embudo receptor, el cono pequeño desciende y la carga cae sobre el cono grande. El cono pequeño está cerrado. Después de que se ha recogido una cantidad predeterminada de carga en el cono grande, se baja el cono grande con el cono pequeño cerrado y se vierte la carga en el horno. Después de eso, el cono grande se cierra. De este modo, el espacio de trabajo del alto horno queda sellado permanentemente.

Los materiales de carga generalmente se alimentan a la parte superior del horno desde un lado. Como resultado, se forma una pendiente en el embudo del cono pequeño. El funcionamiento prolongado de un alto horno con un nivel de carga sesgado es inaceptable. Para eliminar este fenómeno, se hace girar el embudo receptor y el pequeño cono. Después de cargar la carga, el embudo, junto con el cono, gira en un ángulo múltiplo de 60, por lo que, después de descargar varios piensos, se eliminan por completo los desniveles. 0

En los hornos modernos, se pueden instalar dispositivos de carga más complejos. En lugar de un cono grande, se instala un canal giratorio cuyo ángulo se puede ajustar. Este diseño permite cambiar el lugar de suministro de materiales según el diámetro de la tapa.

Durante la fundición en alto horno se genera una gran cantidad de gas, que se extrae de la parte superior del horno. Este gas se llama gas superior. El gas contiene componentes combustibles CO y H2 y, por tanto, se utiliza como combustible gaseoso en la producción metalúrgica. Además, al pasar a través de la columna de carga, el gas captura pequeñas partículas de materiales que contienen hierro, formando el llamado polvo de combustión. El polvo se captura en depuradores de gases especiales y se utiliza como aditivo para la carga durante la aglomeración o la producción de pellets.

Mío

El pozo representa la mayor parte de la altura y el volumen total del horno. El perfil del eje, que es un tronco de cono que se expande hacia abajo, garantiza un descenso y aflojamiento uniforme de los materiales de carga. La importante altura del pozo permite el tratamiento térmico y químico de materiales con gases calientes ascendentes.

raspar

Esta es la parte cilíndrica media del espacio de trabajo del horno, que tiene el diámetro más grande. La cocción al vapor crea un aumento adicional en el volumen del horno y elimina posibles retrasos en la carga de materiales.

Espalda

Se trata de una parte del perfil del horno situada debajo del vapor y que representa un cono truncado orientado hacia el vapor con su amplia base. La inclinación inversa de los hombros corresponde a una disminución en el volumen de materiales fundidos durante la formación de hierro fundido y escoria.

Bocina

Esta es la parte cilíndrica inferior del horno, donde se llevan a cabo los procesos de alto horno a alta temperatura. En el hogar se quema coque y se forma gas de alto horno, interacción entre fases líquidas, acumulación de productos líquidos de fundición (hierro fundido y escoria) y su liberación periódica del horno. La bocina consta de una parte superior o tobera y un receptor inferior o metálico. La parte inferior del receptor de metal se llama brema.

En la parte inferior del hogar hay grifos de hierro fundido y escoria, que son orificios para la salida de hierro fundido y escoria. Después de la liberación del hierro fundido, el orificio del grifo se cierra con una masa refractaria especial utilizando la llamada pistola, que es un cilindro con un pistón. Antes de abrir el grifo de hierro fundido, la pistola se llena con una masa refractaria para el grifo. Una vez finalizada la producción de hierro fundido, la pistola se lleva al orificio del grifo y, con la ayuda de un mecanismo de pistón, la masa del orificio del grifo se exprime de la pistola y llena el canal del orificio del grifo. Para abrir un grifo de hierro fundido se utiliza una máquina perforadora especial que perfora un agujero en la masa del grifo a través del cual se libera el hierro fundido.

Los grifos de escoria se encuentran a una altura de 1500 - 2000 mm desde el nivel del grifo de hierro fundido y se cierran con un tapón de escoria, que es una varilla de acero con punta. El arrabio y la escoria que salen del alto horno se dirigen a través de tolvas hacia las cucharas de hierro y escoria. En la actualidad, la escoria se produce principalmente junto con el arrabio y se separa del arrabio mediante un dispositivo especial en la rampa del horno.

La escoria que sale del alto horno a través del grifo de hierro fundido se separa del hierro en la rampa del horno con ayuda de una placa divisoria y un paso que actúan como junta hidráulica. El hierro fundido de alta densidad pasa por el espacio debajo de la placa separadora, mientras que la escoria más ligera se descarga por el conducto lateral.

Si es necesario suministrar arrabio a otras empresas, se vierte en lingotes (lingotes) que pesan entre 30 y 40 kg utilizando una máquina coladora especial.

En la parte superior del horno, a una distancia de 2700 - 3500 mm del eje del orificio del grifo de hierro fundido, se instalan lanzas de aire a intervalos regulares alrededor de la circunferencia del horno, a través de las cuales se calienta a 1100 - 1300 °. Al horno se introduce C, así como gas natural y otros aditivos para el combustible (fuel oil, combustible pulverizado). Cada alto horno está provisto de soplete procedente de su soplador. El calentamiento rápido se lleva a cabo en calentadores de aire de tipo regenerativo, cuando, bajo la acción del calor del gas quemado, primero se calienta la boquilla del calentador de aire hecha de ladrillos refractarios y luego se pasa aire a través de ella, tomando calor de la boquilla. Durante el período de calentamiento de la boquilla, se suministran gas y aire a la cámara de combustión para su combustión. Los productos de combustión, al pasar por la boquilla, la calientan y van a la chimenea. Durante el período de calentamiento rápido, el aire frío ingresa a la boquilla calentada, se calienta y luego se introduce en el alto horno. Tan pronto como la boquilla se ha enfriado tanto que el aire no se puede calentar a la temperatura establecida, se transfiere al siguiente calentador de aire y el enfriado se calienta. La boquilla del calentador de aire se enfría más rápido de lo que se calienta. Por lo tanto, el bloque de calentadores de aire de un alto horno consta de 3 a 4 dispositivos, de los cuales uno calienta el aire y el resto se calienta. El perfil de un alto horno se caracteriza por los diámetros, alturas y ángulos de inclinación de los elementos individuales. Las dimensiones de algunos hornos se muestran en la tabla 1.

Tabla 1 - Dimensiones de los hornos

Dimensiones, mm	Volumen útil del horno, m3.
Dimensiones, mm	2000	3000	5000
Diámetro:
fragua	9750	11700	14900
raspara	10900	12900	16300
arriba	7300	8200	11200
Altura:
completo	32350	34650	36900
útil	29200	32200	32200
fragua	3600	3900	4500
minas	18200	20100	19500

Las dimensiones de cada parte del horno deben estar relacionadas entre sí y estar en determinadas proporciones con las dimensiones de otras partes del horno. El perfil del horno debe ser racional, lo que asegura las condiciones más importantes para el proceso del alto horno:

descenso suave y estable de materiales de carga;
distribución favorable del flujo de gas entrante;
Desarrollo favorable de los procesos de recuperación y formación de hierro y escorias.

Las principales magnitudes que caracterizan las dimensiones del espacio de trabajo son el volumen útil del horno y la altura útil. Incluyen la altura y el volumen lleno de materiales y productos de fundición. Al determinar estos parámetros, se toma como nivel superior la marca del borde inferior del cono grande del dispositivo de llenado en la posición bajada, y como nivel inferior se toma el nivel del eje del orificio del grifo de hierro fundido.

y coca
7. Gas de alto horno
8. Pilar de materiales de mineral de hierro, caliza y coque.
9. Liberación de escoria
10. Liberación de hierro líquido.
11. Recolección de gases residuales

Alto horno, alto horno- un gran horno de fusión metalúrgico de eje ubicado verticalmente para fundir hierro fundido y ferroaleaciones a partir de materias primas de mineral de hierro. La característica más importante del proceso de alto horno es su continuidad a lo largo de toda la campaña del horno (desde la construcción del horno hasta su reparación "mayor") y el contraflujo de gases de tobera ascendentes con una columna de materiales que desciende y crece continuamente desde arriba. con nuevas porciones de la carga.

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La palabra "alto horno" se deriva del antiguo eslavo "dmenie" - explosión. En otros idiomas: inglés. alto horno - alto horno, alemán. Hochofen - horno alto, fr. haut fourneau - horno alto. ballena. 高炉 (gāolú) - horno alto.
Hay que tener en cuenta la diferencia fundamental en el significado de las palabras "domnitsa" y "alto horno": en el alto horno recibieron (en forma de trozos o grietas) trozos de hierro en bruto restaurado (de la palabra "en bruto ”, es decir, hierro alto sin calentar, y en el alto horno, hierro líquido.

Historia

Los primeros altos hornos aparecieron en China en el siglo IV.
En Europa, los altos hornos aparecieron en Westfalia en la segunda mitad del siglo XV. Esto fue posible gracias a la mecanización de los fuelles y al aumento de la temperatura de fusión. La altura del alto horno alcanzó los 5 metros. Los precursores de los altos hornos fueron el shukofen y el blauofen.
En la parte superior del hogar hay lanzas, orificios para suministrar aire comprimido calentado a alta temperatura, aire comprimido enriquecido con oxígeno y combustible de hidrocarburos.
A la altura de las lanzas se desarrolla una temperatura de aproximadamente 2000 °C. A medida que se asciende, la temperatura disminuye, y en las cimas alcanza los 270°C. Por lo tanto, se establecen diferentes temperaturas en el horno a diferentes alturas, por lo que se producen diversos procesos químicos de transición del mineral a

A pesar de la gran cantidad de materiales sintéticos y poliméricos que se han generalizado en la industria moderna y en la vida cotidiana, el uso de aleaciones de hierro no es inferior al de la palma. Las piezas, mecanismos, herramientas y otros componentes más críticos están fabricados de diversas calidades y tipos de metal que tienen las propiedades necesarias para resolver las tareas. Las búsquedas activas de un sustituto completo de las aleaciones metálicas aún no han tenido éxito, ya que la diferencia en las propiedades de los materiales es demasiado grande. El desarrollo de la metalurgia no se detiene, están surgiendo nuevas tecnologías y métodos para la fabricación de materiales duros y de alta resistencia. Al mismo tiempo, no se olvidan los métodos antiguos y tradicionales de fundición de metales, elaborados durante siglos y estudiados en detalle por muchas generaciones de metalúrgicos. Consideremos el dispositivo de un alto horno, uno de los diseños más antiguos para la producción de hierro fundido, que se utiliza activamente hasta el día de hoy.

Historia
La necesidad de mejorar la tecnología de fundición de hierro surgió hace mucho tiempo. Los minerales de bajo punto de fusión, ubicados prácticamente en la superficie de la tierra, no diferían en grandes volúmenes y se agotaban rápidamente. La técnica de fundición existente era insostenible y no permitía trabajar con minerales refractarios. Era necesario mejorar el equipo y la tecnología existentes. En primer lugar, era necesario aumentar el tamaño de los hornos y aumentar significativamente el modo de presurización.
La primera mención de estructuras similares a los altos hornos se encontró en China. Pertenecen al siglo IV. En Europa, la aparición de los altos hornos se remonta al siglo XV, antes se utilizaban los llamados altos hornos de queso. El antecesor inmediato del alto horno fue el horno catalán, que utilizaba métodos tecnológicos cercanos a los métodos de producción de los altos hornos. Sus características distintivas fueron:
- Proceso de suministro de carga continua;
- Uso de potentes unidades de suministro de aire accionadas hidráulicamente.
Alto horno del siglo XIV.
El volumen del hogar catalán era de sólo 1 m³, lo que no permitía obtener grandes volúmenes de productos. En el siglo XIII, en el principado europeo de Estiria, se creó el shtukofen, una versión ampliada y mejorada de la forja catalana. Tenía unos 3,5 m de altura y dos aberturas tecnológicas: la inferior para el suministro de aire y la superior para extraer el pollito (hierro en bruto). Shtukofen produjo tres tipos de productos semiacabados de hierro:
- Acero;
- hierro maleable;
- Hierro fundido.
La diferencia entre ellos estaba en el contenido de carbono: la mayor parte estaba en el hierro fundido (más del 1,7%), en el acero era menos del 1,7% y en el hierro maleable el contenido era del 0,04%. El alto contenido de carbono se evaluó negativamente, ya que el hierro fundido no se puede forjar ni soldar y es difícil fabricar armas con él.
¡Es importante! Inicialmente, el hierro fundido se consideraba un producto de desecho, ya que no se podía forjar. La actitud hacia él cambió sólo después del inicio de la refundición secundaria, que comenzó a realizarse debido a la falta de minerales de bajo punto de fusión. El arrabio, obtenido del hierro fundido, era de mayor calidad, lo que sirvió de incentivo para ampliar el proceso de conversión.

Un mayor aumento de la capacidad y la mejora de la tecnología sirvieron de impulso para la aparición de un farol, que ya tenía una altura de unos 5 a 6 m, capaz de fundir hierro fundido y hierro al mismo tiempo. Ya era prácticamente un alto horno, aunque con un diseño algo reducido y simplificado. Se estableció un proceso de dos etapas, cuando la primera etapa era la producción de arrabio y la segunda, la fundición de hierro con mayor presurización.
La aparición de los primeros altos hornos en Europa se remonta a finales del siglo XV. Casi de inmediato, aparecieron estructuras similares en Inglaterra, y en los EE. UU. Los primeros altos hornos se crearon mucho más tarde, en 1619. A. A. Vinius construyó el primer alto horno en Rusia en su fábrica de Tula. El proceso constó de los siguientes pasos:
Colocación de arrabio delante de la boca del pozo, fusión, flujo descendente de arrabio.
Pérdida de algo de carbono al pasar cerca de las toberas.
El suministro del hierro resultante a la boquilla, un poderoso impulso, en el que el exceso de carbón se quemó y el hierro dulce se depositó en el fondo.

El hierro se extraía del fondo del horno y se forjaba, eliminando la escoria líquida y compactando los lingotes. Con este método, el rendimiento del hierro acabado fue aproximadamente el 92% del peso inicial del hierro fundido y su calidad superó significativamente la del producto florecido.

La crisis del combustible se ha convertido en un problema grave. Se utilizó carbón para fundir el mineral, lo que provocó la destrucción de los bosques. El problema creció hasta tal punto que durante dos siglos se importó metal a Inglaterra desde Europa y, más tarde, desde Rusia. Resultó que el bosque crece más lentamente de lo que arde. Los intentos de utilizar carbón han demostrado que contiene una gran cantidad de azufre, lo que reduce significativamente la calidad del metal. Se llevaron a cabo numerosos experimentos sin éxito.

¡Esto es interesante! La solución no fue encontrada hasta 1735 por el metalúrgico inglés A. Derby II, quien encontró una manera de convertir el carbón en coque. Desde entonces, el problema del combustible se ha superado y el proceso ha recibido un nuevo impulso para su desarrollo.

El siguiente descubrimiento revolucionario fue el calentamiento del aire utilizado para la presurización. Permitió reducir significativamente el consumo de carbón hasta en un 36%. Existían requisitos especiales para el grado y la calidad del metal en términos de contenido de manganeso, silicio y fósforo. La tecnología y el diseño de los hornos se mejoraron, complementaron y gradualmente adquirieron un aspecto moderno.

Dispositivo y principio de funcionamiento.

El alto horno es una estructura de tipo eje vertical que se asemeja a un cono que se expande hacia abajo. La altura del horno puede alcanzar los 70 m, el volumen de trabajo es de 2700 m³. La producción diaria de un alto horno de este tamaño alcanza las 5.000 toneladas de arrabio. La característica principal del funcionamiento de los altos hornos es la continuidad del proceso. El trabajo se realiza las 24 horas del día y no se detiene hasta la revisión o el desmantelamiento del horno, lo que puede llevar de 3 a 15 años. Si se paran los trabajos y se deja el horno sin combustible, se producirá el llamado “goating”, la solidificación de los materiales del interior. No es posible reiniciar un horno que se ha detenido de forma anormal. Esta especificidad obliga a los especialistas a cuidar constantemente de observar el modo de funcionamiento de la instalación, pero también permite conseguir el máximo rendimiento.

Materiales necesarios para la implementación del proceso de alto horno:

coque de carbón (combustible);
Mineral de hierro (aglomerado, pellets);
Fundente (arena, piedra caliza y otros materiales necesarios que organizan el ascenso de la escoria).

Existen muy pocos yacimientos de mineral de hierro cuya calidad permita su uso en el proceso de fundición sin pretratamiento, en el mundo hay muy pocos. Por lo tanto, en la mayoría de los casos se utilizan materias primas especialmente preparadas: sinterizado o pellets, que son trozos de material mineral enriquecido. Tienen la forma de gránulos redondeados (pellets) o partículas de forma irregular (aglomerados) de 2 a 5 cm de tamaño.

Esquema del dispositivo de un alto horno.

La estructura del horno es una enorme torre vertical revestida desde el interior con ladrillos de arcilla refractaria (refractarios). Se instala sobre una base sólida, elevada por encima del nivel cero hasta una cierta altura. La parte superior de la base, resistente al calor, se llama muñón. En la parte superior de la base hay una plataforma horizontal, una brema, que asume todas las cargas dinámicas y de temperatura y, por lo tanto, tiene refrigeración por agua. El horno está protegido desde el exterior por una carcasa metálica resistente, cuyo espesor es de 4 a 6 cm.

La parte interior del horno es una torre en forma de cono, que consta de varias secciones:

Mío (u otomano). La parte en forma de cono de la torre se expande gradualmente hacia abajo.
Raspar. La parte más ancha (media) de la torre, en la que comienzan los procesos de formación de escoria y fusión de la materia prima. La temperatura en esta zona es de 1400°.
Espalda. Sección relativamente corta en forma de cono, que se estrecha en la parte inferior. En él tiene lugar la fusión final del metal. La temperatura en esta zona es de 1600 a 1900°.
Bocina. La parte inferior de la torre, donde se ubican los orificios para el suministro de aire (lanzas). También existen grifos de hierro fundido y escoria (orificios para la salida de hierro fundido y escoria). El fondo del hogar es la parte superior de la base (brema).

Con la ayuda del aparato de carga, la carga y el flujo se introducen en la parte superior. A medida que se funde y se elimina el hierro y la escoria, los materiales se hunden y nuevas porciones ocupan su lugar. Los gases que se forman durante los procesos químicos se descargan a través de tuberías ubicadas en la parte superior de la torre. Tienen una temperatura alta y se utilizan para calentar la corriente fresca que ingresa al alto horno para su presurización. El calentamiento se realiza en calderas, instalaciones que toman aire fresco, lo calientan en intercambiadores de calor y suministran aire caliente al horno.

Esquemas de un alto horno.

El diseño de los altos hornos y el proceso de producción de fundición son prácticamente los mismos en todos los países y no tienen diferencias fundamentales. Pero existen diferentes esquemas de estructuras de soporte que tienen sus propias características y especificidades.

Características de los esquemas de diferentes diseños de hornos.

Esquema escocés (a). La parte superior está montada sobre estructuras de soporte especiales llamadas columnas principales. Su número suele corresponder al número de lanzas. Esto se hace para facilitar la operación y el mantenimiento de los orificios de suministro de aire. Si utiliza otras opciones de colocación, las lanzas deberán colocarse de manera desigual, lo que afectará el modo de presurización y la calidad general del metal. La desventaja de este esquema es la posibilidad de transmisión de vibraciones desde los dispositivos de carga a la estructura del horno. Además, existen dificultades para realizar reparaciones o reconstrucciones urgentes. Al mismo tiempo, un horno de este tipo es más barato y tiene una masa menor, lo que reduce el tiempo de construcción.
Alemán (b). La tapa se monta sobre sus propios soportes (columnas). Esto mejora la calidad del servicio de la forja, pero crea la posibilidad de crear tensiones excesivas en la zona del hombro debido a las cargas del peso de la torre. El fortalecimiento de la estructura crea problemas con el acceso a los hombros, lo que afecta el modo y la calidad del trabajo.
Combinado (c). En esta variante, se reduce la tensión en los circuitos en los hombros, pero esto se hace a expensas de un mantenimiento más complejo de la sección del hogar. Al mismo tiempo, este esquema garantiza una alta resistencia de la carcasa, que continúa funcionando eficazmente incluso en presencia de grietas visibles. Esta característica del esquema es apreciada por los especialistas que trabajan con materias primas con un alto porcentaje de zinc. Se forma una presión excesiva sobre las paredes de la torre, lo que aumenta la frecuencia de las reparaciones importantes.
Japonés (g). Las estructuras de soporte son 6 columnas provistas de ménsulas. A pesar de la mayor capacidad de carga, existen inconvenientes notables: el desequilibrio de carga aumenta el peso de los soportes, el diámetro del conducto de aire aumenta en comparación con otras opciones del esquema, lo que contribuye a un aumento de las cargas en el equipo de tobera. Una desventaja adicional es la complejidad de organizar el transporte por suelo en la zona del hogar.
americano (d). El esquema se distingue por la presencia de 4 columnas de carga. Las ventajas son la reducción de las vibraciones que se producen durante el funcionamiento de los mecanismos de carga, así como un acceso significativamente mejorado al orificio del grifo y a la zona de la lanza.

Estos esquemas fueron desarrollados y mejorados bajo diferentes condiciones, lo que provocó algunas diferencias en el diseño. Sin embargo, todos ellos funcionan con bastante éxito y producen productos de alta calidad.

Alto horno de bricolaje

La producción independiente de un alto horno parece a primera vista una empresa ridícula. Difícilmente a alguien se le ocurriría organizar un taller metalúrgico en miniatura en su sitio. Hay varias razones para esto:

Falta de materias primas. En el mundo sólo quedan dos yacimientos con mineral rico: en Brasil y en Australia. Es prácticamente imposible comprar pellets o sinterizado: no están disponibles para la venta gratuita, todas las entregas pasan por bolsas de productos básicos y ascienden a miles de toneladas.
Es imposible obtener un permiso para la construcción de una producción metalúrgica en miniatura. La metalurgia ferrosa es una fuente de importantes problemas medioambientales, por lo que ningún funcionario se atreverá a dar permiso para tal empresa.
Los vecinos llenarán todas las instancias de quejas, ya que el humo y los vapores constantes les harán la vida insoportable.

Sólo se indican las razones más básicas, en realidad hay muchas más. Se excluye el uso de un alto horno para la producción de metales en una casa particular.

Sin embargo, si tenemos en cuenta las características específicas del funcionamiento del alto horno, en particular el modo de combustión continua, entonces se puede utilizar para calentar espacios. Se trata de una solución eficaz para suministrar calor tanto a locales residenciales como de oficinas: garajes, invernaderos, edificios auxiliares, etc. A diferencia de una estufa de combustible sólido convencional, donde el combustible debe cargarse con frecuencia y la eficiencia es bastante baja, un alto horno garantiza incluso ardiendo lentamente del material dentro de 15-20 horas. Esto se logra gracias a la entrada limitada de aire, que no permite que el combustible se queme activamente y prolonga el proceso durante mucho tiempo.

Puedes hacer un alto horno tú mismo.

La estufa suele estar hecha de un barril de metal. Recorte con cuidado la parte inferior (aún será necesaria), instale el barril sobre una base prefabricada. El círculo cortado está reforzado con secciones de canal para darle más peso: presionará el combustible hacia abajo, contribuyendo a una colocación compacta y una combustión lenta. Se corta un agujero para la chimenea, normalmente basta con un tubo de 10 cm de diámetro, luego es necesario cortar una tapa para el barril de una chapa de metal, ya que el fondo ya se ha utilizado como opresión para el combustible. Se corta un círculo del tamaño adecuado y se suelda cuidadosamente al cañón. También hace un agujero para la tubería. En la parte inferior del cañón se corta un orificio para la puerta, a través del cual se cargará el combustible. Debajo se puede hacer una puerta adicional para retirar las cenizas.

La chimenea se suelda desde arriba, la longitud de su parte recta (hasta el primer codo) debe exceder el diámetro del cañón (idealmente, mucho más). Durante el funcionamiento, el horno se calienta mucho, por lo que muchas personas lo cubren con ladrillos o crean una pantalla que refleja el calor. El modo óptimo de operación se encuentra empíricamente. Se deben observar las medidas de seguridad contra incendios; idealmente, para un horno de este tipo es necesario asignar una habitación separada sin objetos combustibles.

Vídeo: el nacimiento del acero.

El alto horno es uno de los diseños más antiguos y probados. Su eficacia ha sido probada por el tiempo, los métodos y técnicas tecnológicos han sido cuidadosamente estudiados y elaborados. Las capacidades del alto horno son tales que el funcionamiento de dichos dispositivos continuará durante mucho tiempo y se mejorarán los diseños y las tecnologías.

En este artículo hablaré del elemento más importante de la producción moderna de ferroaleaciones y hierro fundido: el alto horno. Es el equipo principal del alto horno, por lo que creo que todo el mundo está interesado en conocer los componentes del alto horno y el principio de funcionamiento.

El mineral de hierro se utiliza como materia prima y el principal producto de la producción en altos hornos es el hierro fundido, que ha encontrado su aplicación en diversos campos de actividad: producción de automóviles, fontanería, utensilios de hierro fundido, etc.

La civilización moderna está indisolublemente ligada al desarrollo de la tecnología de producción, lo cual es imposible sin la mejora de las herramientas y materiales utilizados para su fabricación.

Entre todos los materiales de origen natural o artificial, el lugar más importante lo ocupan los metales ferrosos, una aleación de hierro y carbono con presencia de otros elementos.

Las aleaciones, en las que la proporción de carbono es del 2 al 5%, pertenecen a las fundiciones; en presencia de carbono, menos del 2%, la aleación pertenece a los aceros. Para fundir metales se utiliza una tecnología especial de producción en altos hornos.

Alto horno es el proceso de producción de arrabio a partir de mineral de hierro procesado en altos hornos o, como también se les llama, altos hornos.

Los principales materiales necesarios en el proceso de dicha producción son:

combustible, en forma de coque obtenido del carbón;
mineral de hierro, que es materia prima directa para la producción;
fundente: aditivos especiales de piedra caliza, arena y otros materiales.

Alto horno: dispositivo para la producción de arrabio mediante fundición reductora de minerales o concentrados de hierro.

El equipo principal del taller de alto horno, el alto horno, es un horno de cuba circular revestido con mampostería refractaria.

Los dispositivos de refrigeración se utilizan para proteger la carcasa del horno del calor. La carcasa del horno y el dispositivo superior se instalan sobre la base y se sujetan mediante columnas.

El material de partida para la fundición se llama carga y se compone de mineral de hierro, mineral de manganeso, sinterizado y pellets. La carga se alimenta a la parte superior del horno mediante contenedores o una cinta transportadora. A través del embudo de recepción los contenedores se descargan al horno. El aire se suministra a través de los calentadores de aire, el producto de fundición sale por los grifos hacia los cazos ubicados en la parte inferior.

Los altos hornos modernos están equipados con un sistema centralizado de control y monitoreo que proporciona el registro de indicadores de instrumentos e indicadores complejos del funcionamiento del alto horno: consumo de coque por 1 tonelada de arrabio y producción diaria del alto horno en toneladas.

Se utiliza combustible adicional, lo que reduce el consumo de coque y el coste del arrabio. La mejora del diseño del alto horno tiene como objetivo aumentar su capacidad (volumen), mejorar la preparación de materias primas e introducir nuevas tecnologías avanzadas y de alto rendimiento.

Los gases obtenidos de la combustión del combustible pasan a través de la columna de carga y le aportan su energía térmica. La carga descendente se calienta, se reduce y luego se funde.

La mayor parte del coque se quema en la mitad inferior del horno como fuente de calor, y parte del coque se utiliza para reducir y carburizar el hierro.

Componentes de un alto horno.

Un alto horno es una unidad de funcionamiento continuo que consta de las siguientes zonas:

Explosión caliente.
Zona de fusión (hombros y cuerno).
Zona de recuperación de FeO (vapor).
Zona de reducción de Fe2O3 (mina).
Zona de precalentamiento (arriba).
Carga de materiales de mineral de hierro, caliza y coque.
Gas de dominio.
Una columna de materiales de mineral de hierro, caliza y coque.
Liberación de escoria.
Liberación de arrabio líquido.
Recogida de gases residuales.

El contorno interior de una sección vertical de un alto horno se denomina perfil del horno.

El espacio de trabajo del horno incluye:

arriba;
mío;
vapor;
espalda;
bugle

Arriba.

La parte superior (estrecha) del horno se llama parte superior. La tapa tiene un aparato de llenado para cargar la carga (mineral, combustible, fundentes) y conductos de humos a través de los cuales se descargan los gases del alto horno, llamado alto horno o tapa. La parte del horno entre la parte superior y el vapor se llama eje.

La parte del horno que mira hacia arriba con un cono truncado y que sostiene la carga en vapor junto con la carga y la parte superior se llama hombros. En esta parte del horno hay una reducción bastante pronunciada en el volumen de materiales cargados como resultado de la combustión del coque y la formación de productos líquidos de fundición.

La importante altura del pozo permite el tratamiento térmico y químico de materiales con gases calientes ascendentes.

Espalda.

La parte inferior del horno, que tiene forma de cilindro, en la que se acumulan los productos de fundición (hierro líquido y escoria), se llama hogar. En el hogar hay orificios espaciados radialmente a la misma distancia entre sí (10-16, dependiendo del tamaño del alto horno).

En estos orificios se insertan tubos de doble pared de cobre rojo, bronce o aluminio. Estos agujeros se llaman lanzas.

El aire caliente calentado en calentadores de aire (toneleros) es impulsado a través de las toberas mediante un ventilador o sopladores. Las lanzas se enfrían mediante agua que circula en el espacio entre las paredes de la tubería.

Elementos adicionales de un alto horno.

En el proceso de trabajo, se requieren dispositivos y mecanismos auxiliares para garantizar una fusión de alta calidad del hierro fundido. Son necesarios dispositivos para levantar y cargar la materia prima en el horno.

El alto horno requiere un mantenimiento constante, especialmente cuando se extraen escorias y hierro. Para ello se adaptan patios de fundición, que están equipados con puentes grúa.

Los calentadores de aire proporcionan calentamiento de aire para el funcionamiento del horno, alta temperatura de fusión con menos aire. Por ejemplo, en un horno con un volumen útil de 2000 m³, dicho equipo debe suministrar 3800 m³ de aire por minuto, cuya temperatura es de 1200 grados.

El vapor generado por el aire que ingresa al calentador de aire debe estar constantemente húmedo. El valor de este indicador está regulado por un sistema automático.

El aire comprimido, necesario para quemar combustible, ingresa al horno gracias a sopladores. Su presión en la parte superior de los hornos modernos alcanza los 25 MPa. La limpieza del gas superior se realiza mediante un limpiador de gas.

El propósito del alto horno y el principio de funcionamiento.

La producción de arrabio en altos hornos es una rama importante de la metalurgia ferrosa.

Este trabajo requiere no solo el uso de equipos especiales, sino también el cuidadoso cumplimiento de ciertas tecnologías.

La fundición se lleva a cabo en un alto horno a partir de roca estéril y materia mineral.

El papel de la sustancia mineral puede ser mineral rojo, marrón, espato, mineral de hierro magnético o minerales de manganeso.

La reducción de hierro es una de las principales etapas en la producción de arrabio.

Como resultado de este proceso, el hierro se vuelve duro. Luego se sumerge en vapor, lo que favorece la disolución del carbono en hierro. Así se produce la formación de hierro fundido. Es en la parte caliente del horno donde el hierro fundido comienza a fundirse y fluye lentamente hacia el fondo.

El principio de funcionamiento de un alto horno depende del tipo de este voluminoso dispositivo.

Hay hornos de coque y hornos de brasa.

Los primeros trabajan con coque, los segundos, respectivamente, con carbón vegetal.

El horno de cuba está diseñado para un funcionamiento continuo. La forma de este equipo es de dos conos, doblados con los lados anchos de las bases. Entre estos conos se encuentra una parte del horno, que tiene forma cilíndrica: el vapor.

El principio de funcionamiento de un alto horno se expresa en varias operaciones físicas y químicas. La presencia de estas operaciones está determinada por el rango de temperatura del propio horno y la carga de trabajo del material.

En general se pueden distinguir los siguientes procesos:

el proceso de descomposición de la piedra caliza, como resultado del cual se forman anhídrido carbónico y óxido de calcio;
recuperación de hierro y otros elementos;
carburación de hierro;
fusión de metales;
formación y fusión de escoria;
quema de combustibles y otros.

Un calentador de aire de alto horno es un aparato en el que se precalienta aire. Luego, este aire se introduce en el horno.

Los primeros equipos de fundición de hierro no tenían un elemento como un calentador de aire. El desarrollo del dispositivo permitió reducir significativamente los costos de combustible.

El principio de funcionamiento de un alto horno se basa en complejos procesos físicos y químicos.

Existen tales operaciones:

Combustión de gasolina;
recuperación de hierro;
descomposición de piedra caliza en óxido de calcio y anhídrido carbónico;
saturación de hierro con carbono;
fusión de metales;
fusión de escoria, etc.

En el sentido más general, la fundición en altos hornos es la producción de arrabio a partir de mineral de hierro.

Los principales materiales con los que es posible la fundición del hierro:

combustible - coque;
mineral de hierro: materia prima a partir de la cual se funde el hierro fundido;
fundente: aditivos especiales de arena, piedra caliza y algunos otros materiales.

La carga ingresa al horno en forma de piezas fundidas de pequeño tamaño: pellets o aglomerados. Los minerales de manganeso o diversas variaciones del mineral de hierro pueden actuar como sustancia mineral. Las materias primas se vierten en la parte superior en capas, alternando con capas de fundente y coque.

La escoria flota en la superficie del hierro caliente. Las impurezas se drenan antes de que el metal líquido se solidifique.

El suministro de materias primas, así como el funcionamiento del horno, debe ser continuo. La constancia del proceso está garantizada por transportadores especiales. Al llegar al hogar a través de los elementos descritos, la carga pasa por una serie de procesos tecnológicos.

La quema de coque da la temperatura requerida, que no debe caer por debajo de los 2000 grados. La combustión promueve la combinación de oxígeno y carbón. Al mismo tiempo se forma dióxido de carbono. Bajo la influencia de altas temperaturas, este último se convierte en monóxido de carbono. Gracias a esto se restaura el hierro.

El hierro fundido se convierte en hierro fundido después de que el hierro ha pasado a través del coque fundido. Para que el resultado sea posible, el hierro debe estar saturado con carbono. Las fundiciones incluyen aleaciones en las que el carbono representa entre el 2 y el 5%.

Una vez que el metal terminado se ha acumulado en el hogar, se libera a través de los orificios del grifo. La escoria se libera primero a través del orificio superior y luego, a través del orificio inferior, el hierro fundido. Este último se drena a través de canales en cubos y se envía para su posterior procesamiento.

Productos de alto horno

Los productos de la fundición en altos hornos son:

hierro fundido;
escoria;
gas de alto horno (superior).

Hierro fundido

El arrabio es el principal producto de la producción de altos hornos, y la escoria y el gas de alto horno son subproductos.

El hierro fundido fundido en altos hornos, según el método de uso posterior, se divide en tres grupos:

la redistribución va a la redistribución en acero;
fundiciones diseñadas para producir piezas fundidas de hierro fundido en ingeniería mecánica;
especiales (ferroaleaciones) utilizadas para la desoxidación del acero en la siderurgia.

El hierro fundido es una aleación multicomponente de hierro con carbono, manganeso, silicio, fósforo y azufre.

El hierro fundido también contiene trazas de hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. El hierro fundido aleado puede contener cromo, níquel, vanadio, tungsteno y titanio, cuya cantidad depende de la composición de los minerales que se funden.

El arrabio está destinado a transformarse en acero.

Este hierro fundido se caracteriza por el hecho de que el carbono que contiene (2,2-4%) se encuentra en un estado químicamente ligado.

La superficie de fractura del hierro fundido es blanca.

Dependiendo de la composición y método de procesamiento, existen:

arrabio de hogar abierto que contiene fósforo del 0,15 al 0,30% y azufre hasta el 0,07%;
Bessemer que contiene 0,07% de fósforo y hasta 0,069% de azufre;
Tomasovsky, que contiene fósforo 1,6% y azufre hasta 0,08%.

El arrabio se divide en tres tipos:

Horno de coque de brea (grados M1, M2, M3, B1, B2).
Coque de brea y fósforo (MF1, MF2, MF3).
Coque de conversión de alta calidad (PVK1, PVK2, PVK3).

Después de ser extraído del alto horno, el hierro fundido se vierte en lingotes y se envía frío a las plantas de construcción de maquinaria, donde se vuelve a fundir en hornos de cúpula especiales para fundir piezas de máquinas.

El arrabio de coque de fundición se funde en siete grados: LK1-LK7.

Cada grado se subdivide en tres grupos de contenido de manganeso, cinco clases de contenido de fósforo y cinco categorías de contenido de azufre.

Hierros fosforados.

Un grupo especial son las fundiciones fosforadas que contienen hasta un 2% de P; dependiendo del contenido de fósforo, se utilizan diversas tecnologías para convertir dichas fundiciones en acero.

Hierros fundidos.

Este tipo de hierro fundido está destinado a la producción de productos fundidos en talleres de fundición de hierro. Un rasgo característico de estas fundiciones es el alto contenido de silicio (2,75 - 3,75% Si) y, en algunos casos, fósforo. Esto se explica por el hecho de que estos elementos confieren al hierro fundido una alta movilidad líquida o la capacidad de llenar bien el molde.

El hierro de fundición se utiliza después de la refundición en las plantas de construcción de maquinaria para obtener piezas moldeadas.

El hierro fundido se utiliza para la fabricación de productos fundidos:

tubería;
radiadores;
accesorios de plomería;
cama;
bloques;
engranajes, etc

Este hierro fundido en una fractura tiene un color gris. En él, parte del carbono se encuentra en estado libre, en forma de grafito. La fundición gris suele contener entre un 1,25 y un 4,25 %, carbono entre un 2,5 y un 4 %, manganeso entre un 0,5 y un 1,3 %, fósforo entre un 0,1 y un 1,2 % y una pequeña cantidad de azufre.

El manganeso hace que el hierro fundido sea duro y quebradizo.

El silicio, por el contrario, reduce la dureza del hierro fundido, por lo que las piezas fundidas de dicho hierro fundido se pueden mecanizar fácilmente.

El fósforo hace que el hierro fundido se derrita líquidamente y llene bien las secciones delgadas de los moldes.

Las piezas fundidas de hierro fundido que contienen una mayor cantidad de fósforo resisten bien la abrasión, pero al mismo tiempo tienen una mayor fragilidad.

El azufre confiere al hierro fundido un alto punto de fusión y reduce sus propiedades mecánicas.

Fundiciones especiales (ferroaleaciones).

Se trata de aleaciones de hierro con un alto contenido en silicio, manganeso y otros elementos utilizados como desoxidantes o aditivos en fundiciones de acero y hierro.

Éstas incluyen:

ferromanganeso (70 - 75% Mn y hasta 2% Si);
ferrosilicio (9 - 13% Si y hasta 3% Mn);
Hierro fundido espejo (10 - 15% Mn y hasta 2% Si).

En los últimos años, la fundición de ferroaleaciones en altos hornos ha disminuido debido a su procesamiento antieconómico. Es más rentable fundir ferroaleaciones en hornos eléctricos.

Escoria

La escoria es un subproducto, es un material de construcción muy barato y de alta calidad y se utiliza para la fabricación de cemento, hormigón, ladrillos y para imprimación de carreteras.

La cantidad de escoria que se obtiene durante la fundición es muy grande (aproximadamente el 60% del peso del hierro fundido que se funde).

Las escorias son básicas y ácidas.

La escoria ácida tiene alta resistencia. Si se sopla en forma líquida con vapor o aire, se obtiene lana de escoria, que es un buen aislante.

Alto horno (gas superior)

Este es el gas que sale del horno por su parte superior, la parte superior.

Se compone de CO, H2, CO2, CH4 y N2. Después de limpiar el polvo que contiene, el gas se utiliza como combustible para calentar el aire que entra en el alto horno, para calentar calderas y para otros fines.

Dado que el gas contiene hasta un 30% de CO, es un combustible que se utiliza después de desempolvarlo. La cantidad de gas de alto horno es 2,5 veces mayor en peso que la cantidad de hierro fundido. El calor de combustión es de 3600-3900 kJ/m3.

Cuando se opera un alto horno con una combustión combinada que utiliza gas natural, el contenido de hidrógeno en el gas superior aumenta a 6-8, y a veces hasta 12%, mientras que el poder calorífico aumenta a 4200 kJ/m3.

Alrededor del 30-35% del gas superior se utiliza en el taller del alto horno para calentar las boquillas del calentador de aire. El resto del gas se utiliza en talleres de laminación y calefacción y en la central de cogeneración.

El proceso de producción de arrabio se lleva a cabo en altos hornos.

Las materias primas de fundición en altos hornos, tomadas en las proporciones requeridas, constituyen la carga.

El hierro fundido es un producto primario obtenido a partir de materias primas. La producción de arrabio se basa en la extracción de hierro de minerales mediante diversas reacciones redox. En el futuro, el hierro fundido se utilizará como materia prima para la producción de acero.