Hornos de cubilote también llamados
hornos de cuba, es
un tipo de horno cilíndrico vertical de aproximadamente 6 metros de alto, el
cual lleva los metales en el, colocados, hasta llevarlos al estado líquido y permite su
colado, el mismo puede ser utilizado para la fabricación de casi todas las
aleaciones de Hierro, también es usado para fundir fundición gris y con la
ayuda de metales añadidos al momento del sangrado denominados inoculantes se
puede obtener fundición nodular. Del material líquido vaciado en moldes apropiados
se podrá fabricar directamente piezas de maquinaria y objetos de hierro
fundido.
Característica
del Horno de Cubilote
El horno de cubilote es un horno cilíndrico compuesto
de una capa exterior de acero y una capa interior de ladrillos. Los mismos
pueden variar en su tamaño desde sólo 1 pie (30 cm) de diámetro hasta más de 10
pies (3 metros) y son utilizados para derretir hierro crudo o bronce. El
cubilote es un horno de uso generalizado en metalúrgica debido a su operación
sencilla, eficiente y económica.
Construcción
del Horno de Cubilote
El cubilote descansa sobre una placa circular que es
soportada arriba del piso mediante cuatro columnas separadas convenientemente
para que las puertas abisagradas puedan caer libremente. Estando en operación,
estas puertas se giran hasta una posición horizontal y se mantienen en su lugar
por medio de una estaca vertical.
La puerta de carga está localizada más o menos a la
mitad de la cubierta vertical y la parte superior del cubilote queda abierta, a
excepción de una pantalla de metal o para chispas. Las aberturas para
introducir el aire a la cama de coque se conocen como toberas.
La práctica común es la de tener sólo una serie de
toberas en una circunferencia de la pared, aun cuando algunos cubilotes grandes
tienen dos hileras. Las toberas de forma acampanada, tienen el extremo mayor en
el interior del horno para provocar que el aire se difunda uniformemente, van
distribuidas a distancias muy precisas unas de otras, para obtener la
distribución del aire tan uniforme como sea posible. El número de toberas varía
con el diámetro del cubilote, siendo desde cuatro en los cubilotes pequeños y
hasta ocho o más en los cubilotes grandes.
Alrededor del cubilote y en la zona de las toberas, se
encuentra una caja, para el suministro del aire. Opuestas a cada tobera se
encuentran unas pequeñas ventanas cubiertas con mica de tal forma que puedan
inspeccionarse las condiciones dentro del cubilote. El aire, suministrado por
un ventilador centrífugo entra por un lado de la caja.
Opuesto al vertedero de colada, se encuentra otro
vertedor para la escoria, en la parte de atrás del cubilote. Esta abertura está
colocada debajo de las toberas para evitar un posible enfriamiento de la
escoria, provocado por la corriente de aire.
Funcionamiento
del Horno de Cubilote
El horno de cubilote es un horno que funciona con
combustible sólido y en el cual la carga metálica, el combustible y el
carburante están en íntimo contacto entre sí. Esto permite un intercambio térmico
directo y activo, y por lo tanto, un rendimiento elevado. Sin embargo, por
causa de este mismo contacto entre el metal, las cenizas y el oxígeno, el
hierro colado producido no puede ser rigurosamente controlado desde el punto de
vista metalúrgico.
Ante de realizar una nueva colada lo primero que se
debe realizar es limpiarlo de escoria y de los desechos que quedan en el
refractario en torno a las toberas, de las coladas anteriores. La escoria de
fundición que no es otra cosa que las cenizas de combustión, los óxidos
metálicos no reducidos, las impurezas de la chatarra, el refractario consumido
y cualquier otro elemento diferente al metal deseado. A continuación se repara
cualquier zona dañada con arcilla fina y arena silica refractaria para
recubrimiento de hornos. Después de limpiarlo y repararlo se giran las puertas
del fondo a posición de cerrado y se coloca la estaca debajo de ellas.
En el
piso de la solera se coloca una capa de arena negra de moldeo, la cual se apisona
y se le da una pendiente hacia el vertedero. La altura no debe ser menor a 10
cms., en el punto más bajo, se le deja un pequeño agujero para la sangría de
aproximadamente 25 mm., de diámetro. El encendido del cubilote se hace de 2 a 3
horas para que alcance una temperatura entre los 1200 y 1500 grados
centígrados, antes de que se deba tener el primer metal fundido, deberá
utilizarse la suficiente cantidad de leña para quemar la primera cama de coque.
Cuando se inicia un tipo natural, se añade coque poco a
poco hasta que la cama crece a una altura conveniente. La altura de la cama de
coque es importante, ya que determina la altura de la zona de fundición y
afecta tanto a la temperatura como a la oxidación del metal. Cuando la cama del
coque está encendida completamente se carga arrabio y la chatarra con una
proporción de una parte de coque por 10 de hierro, esta relación es en masa.
Además se suministra alrededor de 34 Kg., de fundente por tonelada de hierro,
por lo general es piedra caliza, cuyo objetivo es eliminar impurezas en el
hierro, protegerlo de la oxidación y hacer la escoria más fluida para retirarla
con mayor facilidad del cubilote.
Tanto los cubilotes de aire frío como los de aire
caliente están en uso. En estos últimos, el aire de entrada se precalienta en
alguna forma de recuperador, utilizando los gases calientes del cubilote. El
recuperador puede ser una unidad externa o por tubos verticales construidos en
el propio cubilote. El aire de entrada pasa por estos tubos, calentándose así
antes de llegar a las toberas.
El cubilote aún en la actualidad sigue siendo el horno
de fundición para metal ferroso de uso más extendido en el mundo teniendo solo
como limitante el que no llega a fundir aceros por la ganancia de carbono que
se produce dentro del cubilote aún cargando solo chatarra de acero. Se usa
también como elemento primario de fusión para trabajar en forma
"duplex" con hornos eléctricos de inducción o arco en donde se hace
la reducción del carbono y ajuste metalúrgico.
