Simple Solutions That Work! Issue 9

BACK-2-BASICS varía según qué tipo de metal se esté fundiendo. La limpieza de la carga metálica (que a menudo se compone de canales y montantes con arena incrustada o piezas rechazadas con arena y óxidos) afecta significativamente el tipo de escoria formada durante la operación de fusión. Debido a que estos óxidos y partículas no-metálicas no son solubles en el metal fundido, flotan en el metal líquido como una emulsión. Esta emulsión de partículas de escoria permanece estable si se agita de manera continua al metal fundido, el resultado del agitamiento magnético inherente a la fusión en horno coreless. Cuando el tamaño de partícula de los no-metálicos alcance el punto donde el efecto de flotación contrarresta la acción de agitación, la partícula quedará suspendida. Cuando el efecto de flotación se vuelve lo suficientemente grande, las partículas no metálicas se elevan hasta la superficie del metal líquido y se aglomeran como escoria. Una vez que estas partículas no metálicas coalescen en una masa flotante sobre el metal líquido, puede ser quitada. El uso de un fundente adecuado acelera grandemente este proceso de flotación. Cuando la escoria toma contacto con un área de la pared refractaria que se encuentra más fría que el punto de fusión de la escoria, la escoria al enfriarse se adherirá al recubrimiento. A ese material adherido llamamos adherencia. Las escorias de alto punto de fusión promueven especialmente las adherencias. Si no se previene su formación o no es removida de manera temprana cuando se forma, las adherencias reducirán la eficiencia y capacidad global del horno. La composición mineral del revestimiento refractario utilizado para fundir hierro será casi invariablemente sílica. La sílica es una solución de compromiso entre una buena aislación térmica, adecuada resistencia mecánica al impacto para proteger la bobina y una buena resistencia al shock térmico durante un ciclo de fusión. La disminución del espesor de pared refractaria en un horno coreless mejora la eficiencia de su bobina y aumenta la potencia efectiva. Los estudios han mostrado una reducción sustancial del consumo energético al bajar el espesor del recubrimiento refractario. (2) Con un mayor tiempo de operación del horno y desgaste progresivo del refractario, el consumo energético bajó un 9% tres semanas después de que se instalara un nuevo recubrimiento en un horno de inducción coreless de 3 toneladas. Y viceversa, la acumulación de escoria insoluble en la pared del refractario tendrá el efecto exactamente opuesto. Las adherencias no sólo aumentan el espesor efectivo de pared, sino que la eficiencia de la bobina disminuirá como se muestra en Figura 2. (3) Cuando el espesor efectivo de refractario aumenta debido a las adherencias de escoria, la eficiencia de la bobina disminuye y la cantidad de energía eléctrica requerida para la fusión aumenta (mostrado como % aproximado de potencia nominal). La eficiencia de la bobina en el punto de espesor óptimo de recubrimiento es 82% y el porcentaje de potencia nominal en kW es 100%. A medida que el espesor de adherencias se acerca a 2,5 pulgadas, se estima que se necesitará un 25% de kW adicional para fundir. Un recubrimiento refractario de mayor espesor sería el equivalente a que el baño metálico se encontrara más lejos de la bobina. Esto da por resultado un factor de potencia menor y menor eficiencia, que produce una mayor corriente y mayores pérdidas eléctricas. La escoria insoluble que se adhiere produce el mismo efecto que un espesor mayor de refractario. Como hay más pérdidas de electricidad en la bobina, hay menos energía disponible para fundir el metal, de modo que cada ciclo de fusión demorará algo más que uno de un ciclo con espesor standard. Esto provoca pérdidas de calor por mayor conductividad y también por radiación, aumentando la cantidad de energía aún más. A esto se suma que la capacidad total del horno será menor, dando por resultado una menor producción. (4) Controlar el crecimiento de estas adherencias en las paredes del horno, permite una operación más continua del horno. Estas escorias pueden controlarse o eliminarse con el uso de fundentes. Nótese que en el pasado se ha desalentado el uso de fundentes en fundiciones ferrosas de parte de las empresas proveedoras de refractarios. Sin embargo, nuevos desarrollos en la química de los fundentes (Redux Patente U.S.A. 7,68,473), permiten su utilización en hornos incluso con revestimiento de refractarios de sílica sin sufrir ataque al mismo. Generalmente, la adición de fundentes asegura que las escorias tendrán un punto de fusión por debajo de la menor temperatura del sistema. Los fundentes pueden asistir en la prevención de que las escorias y otros insolubles solidifiquen en las superficies 109