HORNOS DE RECALENTAMIENTO

Generalidades

Se mantiene el estado sólido de las piezas durante todo el periodo de calentamiento y mantenimiento a temperatura, y pretenden ablandar térmicamente el material, para que sea más fácilmente maleable en la operación posterior.

Por la naturaleza de este último proceso, las piezas no están mecanizadas, y el calentamiento y mantenimiento a temperatura en el interior del horno se realiza normalmente al aire (en hornos de calentamiento eléctrico) o en contacto con las llamas (en hornos que queman combustibles líquidos o gaseosos). Por ello, las piezas de acero se oxidan y descarburan o, simplemente, se oxidan los metales no férricos. Únicamente en casos muy aislados se utilizan hornos que operan en atmósfera controlada.

En la elección del horno más adecuado en cada caso intervienen fundamentalmente: la forma de las piezas y el metal o aleación de que se trate, lo que define, por un lado, el método de manipulación de las piezas en el horno y, por otro, la temperatura final de calentamiento.

Clasificaremos los hornos de recalentar en:

Hornos para acero de 1000 a 1300°C. De fosa. De empujadora. De vigas galopantes o largueros. De solera giratoria. De rampa inclinada. De carro continuo o de vagonetas. De carro discontinuo. De mufla.

El calentamiento se realiza casi exclusivamente por llamas procedentes de la combustión del fuelóleo o gas natural. En algunos casos podría utilizarse gasóleo o propano y en contadas ocasiones energía eléctrica por resistencias (calentamiento directo).

Como alternativa a los hornos anteriores de calentamiento por radiación citamos los:

Calentadores por inducción.

Calentadores de resistencia directa. Hornos para cobre y aleaciones de 800 a 1100°C.

De empujadora. Vigas galopantes. Solera giratoria. Inducción.

Pueden estar calentados por llamas directas, por resistencias (calentamiento indirecto) o por inducción. Por la temperatura de calentamiento, éste se realiza principalmente por radiación, excepto en los calentadores de inducción, evidentemente.

Hornos para aluminio y aleaciones de 500 a 600°C De fosa. D e empujadora. De solera giratoria. De cadenas transportadoras. De solera de rodillos. De inducción.

El calentamiento se realiza por llamas directas de gas natural, resistencias eléctricas o inducción.

HORNOS DE FOSA

Básicamente, el horno de fosa es una cámara rectangular donde se colocan las piezas a calentar (lingotes y placas de colada) verticalmente. En la parte superior dispone de una tapa provista de un mecanismo de accionamiento electromecánico para su elevación vertical y traslación horizontal, despejando la boca antes de realizar las operaciones de carga y descarga. Es normal en siderurgia disponer una batería de celdas u hornos de fosa.

Para algunas aplicaciones muy especiales se emplea el calentamiento eléctrico con resistencias de alta temperatura dispuesta en las paredes laterales, como se muestra en la figura 5.3.

Aunque la aplicación principal de los hornos de fosa es el calentamiento de lingotes de acero para laminación, también se emplean para calentamiento de placas de aluminio procedentes de colada semicontinua, previa a su laminación. Como la temperatura final de calentamiento es del orden de 500-600°C y la

precisión requerida de ±5°C, es necesario añadir un equipo de recirculación del aire o de los humos, realizándose el calentamiento por convección forzada.

HORNOS DE EMPUJADORA

Son los más comúnmente usados para el recalentamiento en continuo de placas, blooms y palanquillas de acero. Pueden constar de una o dos hileras de carga, estando previsto su empuje separada o sincrónicamente. La configuración del horno la determina la producción y el espesor de la carga. Para pequeños espesores los hornos son normalmente de calentamiento superior únicamente, mientras que para los espesores gruesos es más normal el calentamiento superior e inferior.

El diseño de los carriles contribuye esencialmente al rendimiento térmico. En los hornos de calentamiento superior, los carriles, en su forma más simple, son de acero dulce en la parte más fría del horno, y de materiales refractarios en las zonas de calentamiento. En los hornos de calentamiento superior e inferior, los carriles de las zonas de calentamiento están refrigerados por agua, así como los montantes verticales y los soportes transversales.

S e comprende la dificultad de variar la marcha de los hornos (gran desventaja respecto a los hornos de vigas galopantes) y el problema que presenta su vaciado cuando se desea hacer una reparación en el interior.

En la figura 5.4 se muestra un horno de empujadora calentado por resistencias de carburo de silicio dispuestas verticalmente en las paredes laterales. Se utiliza en el calentamiento de anillos de acero previo a su conformado final en prensa.

Prácticamente este mismo tipo de horno se usa en el calentamiento previo a la laminación de metales no férricos pesados (aleaciones de cobre) u metales ligeros (aleaciones de aluminio), aunque en este último caso se precisan unos ventiladores de recirculación de humos o de aire, ya que el calentamiento a 500-600°C se realiza fundamentalmente por convección y lo exige la uniformidad de temperatura requerida.

Dentro de este tipo de hornos se incluyen también los hornos de rampa inclinada utilizados para palanquilla de pequeña sección, que se empujan a través de la solera inclinada, o por redondos, que se desplazan por rodadura sobre la solera inclinada.

También se emplean los hornos de empuje en tratamientos térmicos de recocido y normalizado, por ejemplo, de piezas fundidas de fundición y acero, de núcleos de chapa magnética, etc. Por ser las temperaturas de tratamiento inferiores a 1000°C el calentamiento se puede realizar por resistencias eléctricas, y los carriles, soportes, etc., en el interior del horno son de acero refractario, no refrigerados por agua.

HORNOS DE VIGAS GALOPANTES

Los hornos de viga galopante se diferencian fundamentalmente de los hornos de empujadora en el mecanismo de avance de las piezas. Mientras que en los de empujadora el avance se realiza por acción de unas piezas sobre otras, movidas todas ellas siempre hacia adelante por medio de la empujadora situada a la entrada del horno, en los hornos de vigas galopantes se disponen en la suela una o varias vigas, accionadas por un mecanismo de elevación-avance-descenso y retroceso, que permite:

a) Avanzar las piezas, pegadas unas a otras o separadas.b) Vaciar totalmente el horno sin la dificultad de los hornos de empujadora.c) Variar los tiempos de calentamiento y, sobre todo, si se dispone de dos

mecanismos y dos series independientes de vigas en la suela, variar con gran facilidad las velocidades de calentamiento en la primera y en la segunda parte del proceso.

Su principal desventaja es su coste sensiblemente superior al de un horno de empujadora de la misma producción. Se han impuesto en las fábricas de aceros especiales y van ganando terreno en las grandes fábricas siderúrgicas.

Es fundamental una buena junta entre la parte fija de la suela y las vigas galopantes, normalmente refrigeradas por agua y con dispositivos de recogida de cascarilla. El acondicionamiento de las vigas es normalmente oleohidráulico.

En la figura 5.5 se muestra un horno de vigas galopantes, calentado por resistencias de Kanthal Super (MoSi2, T~ 1850°C) de alta temperatura, dispuestas en las paredes laterales. Se utiliza en el calentamiento previo a la forja a 1150°C de coronas de aleación de titanio. En la suela se disponen tres vigas de acero refractario con los mecanismos de accionamiento dispuestos en la parte inferior del horno.

Para el calentamiento previo a la laminación de metales no férricos pesados, son mucho menos usados estos hornos que los de empuje; lo mismo es aplicable a la laminación de aleaciones ligeras.

La utilización de los hornos de vigas galopantes en tratamientos térmicos es también muy limitada, citando, como aplicación específica el sinterizado de piezas en atmósfera controlada, en la técnica de pulvimetalurgia.

En la fabricación de tubo estirado sin soldadura, es normal la instalación de un horno de vigas galopantes que opera a 900°C, aproximadamente, entre el horno de solera giratoria-laminador o calentador de inducción-prensa y el calibrado final.

HORNOS DE MUFLA Y DE CARRO

Los primeros constan en esencia de una mufla o cámara con revestimiento cerámico, su envolvente metálica, las resistencias dispuestas en las paredes laterales, en la puerta y en la bóveda, según las dimensiones de la mufla, la puerta o puertas con su mecanismo de accionamiento y la regulación de temperatura. En la figura 5.6 se muestra un horno de mufla tipo ranura, para calentamiento de piezas pequeñas o extremos de barras, con resistencias de carburo de silicio dispuestas horizontalmente en la bóveda.

Los hornos de carro o de solera móvil son, básicamente, hornos de mufla rectangular horizontal, intermitentes, de dimensiones medias y grandes. En ellos la solera se desplaza horizontalmente duera de la cámara del horno para recibir o retirar la carga; este sistema permite construir hornos de grandes dimensiones,

superiores a las de cualquier otro tipo que pueda destinarse a tratamientos similares. La figura 5.7 representa un horno de carro con resistencias de Kanthal Super, preparado para una temperatura máxima de 1400°C y utilizado en el calentamiento previo a la forja de aleaciones especiales.

La puerta del horno normalmente es de guillotina de movimiento vertical, pero en algunos casos, está prevista para su desplazamiento lateral y también puede ser de batiente. Cuando se trate de calentar extremos de grandes piezas alargadas o no quepan en el interior del horno es normal operar con la puerta levantada y cerrar provisionalmente con albañilería el dintel del horno.