HORNO CUBILOTE

HORNO CUBILOTE

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.