Horno de arco eléctrico (EAF)

Tipos de hornos de arco eléctrico (EAF)

Un horno de arco eléctrico (EAF) es un tipo de horno eléctrico que utiliza un arco eléctrico para calentar y fundir materiales, principalmente chatarra de acero. Un EAF puede clasificarse en varios tipos según las fuentes y tecnologías del arco eléctrico.

• El horno de arco eléctrico de doble agitador es un importante productor de acero a partir de chatarra. Es el principal productor de metales líquidos para minerales no ferrosos y está en proceso de ser utilizado para minerales no ferrosos. Tiene un dispositivo de agitación superior y otro inferior que funciona bien para asegurar que todo el horno tenga una temperatura estable y líquidos perfectamente mezclados. La parte inferior del horno es donde proviene el dispositivo de agitación eléctrico central. Este tipo de horno funciona rápido, tiene mucha capacidad y produce acero de buena calidad.
• Horno de arco eléctrico por inducción: Los hornos de inducción funcionan como los hornos de arco eléctrico. No utilizan arcos para calentar el metal. En cambio, utilizan bobinas electromagnéticas para inducir corrientes eléctricas en el metal, calentándolo y fundiéndolo. Los EAF se utilizan ampliamente para chatarra de acero y metales no ferrosos. Los hornos de inducción automáticos cuestan menos que los arcos automáticos y son ideales para grados más bajos de latón y bronce. Los grados más altos con requisitos de calidad más refinados deben considerar los hornos de arco eléctrico.
• Los hornos de arco eléctrico superior e inferior se llaman hornos A/B. Calientan el acero utilizando arcos de electrodos que se colocan en la parte superior del horno. En este tipo de EAF, el acero líquido se produce mediante un proceso llamado reducción directa. Esto sucede porque los arcos eléctricos calientan directamente el mineral de hierro. Pueden hacer grandes cantidades de acero rápidamente. Esto los convierte en buenas opciones para fabricar acero de alta calidad. Los hornos A/B también funcionan bien para reducir el mineral de hierro y producir acero todo en un solo lugar.
• El horno de arco eléctrico al vacío (VAR) es un horno complejo y costoso que se utiliza para producir metales y aleaciones de alta pureza. El VAR funciona fundiendo chatarra y materiales de aleación bajo vacío para evitar la contaminación durante el proceso de fusión. El arco eléctrico se produce entre el electrodo y el pozo de re-fusión. Las fuentes de electrodos consumibles incluyen zirconio, titanio, niobio y tantalio. El VAR se utiliza ampliamente para producir acero de alto rendimiento, superaleaciones y metales especiales para aplicaciones aeroespaciales, médicas y otras aplicaciones críticas.

Especificaciones y mantenimiento

Las especificaciones pueden variar según los tipos y modelos del horno de arco eléctrico (EAF), pero los hornos de arco eléctrico generalmente tienen ciertas especificaciones en común.

• Capacidad: La capacidad o tamaño de un horno de arco se expresa típicamente en toneladas métricas. La capacidad de un horno de arco eléctrico industrial puede variar desde hornos de tamaño pequeño a mediano, que tienen una capacidad de 1 a 20 toneladas, hasta hornos más grandes con una capacidad de 100 toneladas o más.
• Métodos de carga: Un fabricante de acero de horno de arco eléctrico puede tener diferentes tipos de cargadores, como cestas, cubos y transportadores que se utilizan manualmente o eléctricamente. Otras opciones son cestas de chatarra con un sistema de polipasto que levanta la cesta al nivel del cargador; el sistema de conveniencia se llama transportador basculante, que implica inclinar el transportador hacia un contenedor de chatarra, y el método electromagnético incluye el uso de una bobina electromagnética que levita la chatarra fundida en un recipiente.
• Potencia del transformador: La potencia de un transformador en hornos de arco eléctrico se mide típicamente en MVA (Megavoltios-amperios) o kVA (kilovoltios-amperios). El rango de MVA para los hornos de arco eléctrico puede variar según los requisitos específicos del proceso de producción de acero. Los EAFT utilizados para la producción de acero suelen tener una potencia de transformador de 1 MVA a 10 MVA. Los hornos de arco eléctrico para capacidades de producción de acero más grandes necesitan una mayor potencia del transformador. Los EAF grandes pueden variar de alrededor de 100 MVA a 200 MVA o incluso más. Cuanto mayor sea la potencia del transformador, mayor será la potencia eléctrica del arco para calentar y fundir los materiales.
• Voltaje de operación: Los hornos de arco eléctrico funcionan a altas tensiones que van de 500 a 800 V o incluso más. Se requiere una alta tensión para que los transformadores puedan operar de manera eficiente y producir suficiente potencia para generar los arcos eléctricos necesarios para fundir y calentar los materiales.
• Diámetro del electrodo: Un horno de arco eléctrico tiene electrodos hechos de grafito u otros materiales conductores que se unen a un asiento y sujetan los electrodos en los casquillos asegurados en un conjunto eléctrico. Los electrodos en los hornos de arco eléctrico pueden variar en tamaño y forma, pero generalmente tienen un diámetro estándar que les permite encajar de forma segura en los soportes o enchufes de electrodos designados del horno. Los electrodos que tienen 16 pulgadas de diámetro se utilizan normalmente en hornos de arco eléctrico de tamaño pequeño a mediano, mientras que los hornos de arco eléctrico grandes pueden tener electrodos que tienen alrededor de 20 pulgadas o más de diámetro.
• Tiempo de fusión: El tiempo de fusión de los materiales en un horno de arco eléctrico puede variar según varios factores, incluido el tipo de material que se funde, la capacidad del horno y la configuración de potencia que se utiliza. Los tiempos de fusión también pueden variar según la composición y la temperatura de la chatarra de acero. Sin embargo, el tiempo promedio para fundir chatarra de acero en un horno de arco eléctrico es de 60 a 90 minutos.

El mantenimiento del EAF es esencial para garantizar que el horno funcione de manera eficiente y produzca acero de calidad. Algunos procedimientos generales de mantenimiento que deben llevarse a cabo regularmente para mantener el funcionamiento óptimo del horno incluyen inspecciones periódicas de los componentes del horno, como transformadores, revestimientos refractarios y sistemas de alimentación en busca de obstrucciones o fugas, entre otras cosas. Los hornos de arco deben limpiarse periódicamente para evitar la acumulación de impurezas que pueden afectar la calidad del acero producido y el propio EAF. Esto implica eliminar cualquier acumulación de escoria y limpiar los soportes de los electrodos y los sistemas de alimentación.

Aplicaciones de los hornos de arco eléctrico (EAF)

La creciente demanda del mercado de metales y aleaciones impulsa el uso creciente de hornos de arco eléctrico (EAF) en una gama de industrias y aplicaciones, como metales ferrosos y no ferrosos. El acero sigue siendo el material más utilizado en el mundo, con alrededor del 67% del uso total de metales que comprende acero. El hierro, una materia prima clave para 2/3 del acero, también es totalmente reciclable, lo que indica que los hornos de arco eléctrico EAF seguirán experimentando un uso generalizado en la industria siderúrgica.

Sin embargo, una gran diversidad de industrias de usuarios finales necesitan diversos metales y aleaciones producidos por hornos de arco, lo que lleva a muchos mercados EAF. Según un informe de Fortune Business Insights, el mercado mundial de hornos de arco eléctrico se valoró en alrededor de $1 mil millones en 2021. Se proyecta que crecerá de $1 mil millones en 2021 a $1.5 mil millones en 2028, con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 5.5% durante el período de pronóstico.

Todos los mercados de hornos de arco se desglosan en varias áreas e industrias. Los continentes con los mercados más importantes de hornos de arco eléctrico EAF son América del Norte, Europa y Asia. Se espera que el mercado en la región de Asia-Pacífico crezca inmensamente debido al auge de la industria siderúrgica, especialmente en países como India, China y Japón.

Muchas industrias requieren diversos metales producidos por hornos de arco eléctrico. Esta demanda da como resultado un aumento constante en el uso de EAF en estas industrias. Por ejemplo, la industria siderúrgica comprende alrededor del 70% del uso de EAF, incluida la fabricación de acero utilizado para la construcción, maquinaria, herramientas y piezas de automóviles.

Muchas otras industrias también utilizan aleaciones producidas por hornos de arco eléctrico, como la industria del petróleo y el gas, que requiere herramientas y tuberías de aleación de alto rendimiento. La industria eléctrica y electrónica también necesita diversos metales, como cobre y titanio, utilizados para fabricar piezas y equipos electrónicos de alto rendimiento, incluidos teléfonos, computadoras, paneles solares y semiconductores.

La industria automotriz también requiere hornos de arco eléctrico para suministrar acero para diversas piezas de automóviles. Muchas otras industrias electrónicas también utilizan aleaciones y materiales especializados que requieren EAF para producirlos. La industria aeroespacial depende en gran medida de las aleaciones producidas por hornos de arco eléctrico, incluidas las aleaciones de titanio y otras aleaciones especiales, para componentes y estructuras de aeronaves.

Cómo elegir hornos de arco eléctrico EAF

Con la creciente demanda de producción de acero en todo el mundo, el mercado de hornos de arco eléctrico (EAF) está preparado para un crecimiento exponencial. Los compradores ahora tienen la oportunidad de invertir en EAF que no solo satisfarán las demandas de la población, sino que también les ofrecerán grandes rendimientos de la inversión.

• Tipo de horno de arco eléctrico :

Comprender los diversos tipos de hornos de arco eléctrico disponibles en el mercado ayudará a los compradores a reducir sus opciones. Por ejemplo, si el presupuesto es bajo pero el deseo de producir acero de calidad es alto, entonces un EAF de tiempo parcial puede ser una buena opción. Los compradores también pueden optar por los EAF convencionales que producen grandes cantidades de acero, o los EAF DC-SEA que producen acero de alta calidad.

• Tamaño de la maquinaria:

Determine el tamaño del horno de arco eléctrico que se necesita comprobando los requisitos de producción. También es importante considerar el espacio disponible en las instalaciones. Con los protocolos de seguridad en su lugar, el horno debe instalarse de una manera que permita un acceso fácil.

• Presupuesto:

Evalúe el presupuesto y elija un EAF que se ajuste a él. Si bien los hornos usados ​​cuestan menos, es mejor buscar ayuda profesional para evitar incurrir en costos de mantenimiento adicionales. Los hornos nuevos vienen con la última tecnología y mayor eficiencia, por lo que se esperaría un precio más alto.

• Requisitos de material:

Preste atención al tipo de horno que se requiere. Los EAF especiales tienen requisitos de carga únicos que pueden necesitar materiales especiales. Un EAF estándar requerirá chatarra de metal, aleaciones y aditivos.

• Sistema de alimentación:

El tipo de sistema de alimentación determinará cuánta potencia se necesita para cargar el horno. Se utiliza comúnmente una fuente de alimentación trifásica. Asegúrese de que las instalaciones tengan la capacidad de suministro de energía requerida para manejar las demandas del EAF.

• Sistema de extracción de humos:

Considere el tipo de sistema de extracción de humos instalado en el EAF. Este sistema evita que los humos nocivos se emitan a la atmósfera. El EAF debe tener un sistema de extracción de humos en funcionamiento que cumpla con las normas ambientales locales.

• Características de seguridad:

Considere las características de seguridad del horno de arco eléctrico, como los sistemas de apagado de emergencia, el aislamiento para evitar descargas eléctricas y los enclavamientos de seguridad. Evalúe los sistemas de seguridad de los hornos usados. Asegúrese de que todas las medidas de seguridad estén en su lugar y funcionen correctamente.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Qué tan seguros son los hornos de arco eléctrico?

A1: Los EAF modernos están diseñados con un fuerte enfoque en la seguridad. Hay refractarios resistentes a altas temperaturas en la cúpula y el cuerpo, y los materiales del EAF son buenos para garantizar la seguridad de los operadores. Sin embargo, el mantenimiento regular y la capacitación en seguridad para el personal son esenciales para prevenir posibles riesgos.

P2: ¿Cuánto tiempo se tarda en fundir acero en un horno de arco eléctrico?

A2: El proceso de fusión en un EAF generalmente tarda de 60 a 90 minutos, dependiendo del tamaño del horno, el tipo y la cantidad de materias primas, y la temperatura y composición deseadas del acero.

P3: ¿Cuáles son las tendencias en la tecnología EAF?

A3: La tendencia para los hornos de arco eléctrico es hacia métodos de producción más limpios, como el uso de EAF para chatarra y la integración de energías renovables. Además, las mejoras tecnológicas para aumentar la eficiencia y reducir las emisiones también están avanzando a un ritmo acelerado.