Descripción breve

Un horno de arco eléctrico (EAF) es un horno que calienta el material cargado mediante un arco eléctrico. Se utiliza principalmente para la fabricación de acero y la fundición de materiales con un punto de fusión elevado.

Uso / Función

• Uso principal: Fundición y refinado de acero (especialmente a partir de chatarra).
• Usos secundarios: Producción de ferroaleaciones, carburo de calcio y vidrio o cerámica de alta pureza.
• Escala: Desde unidades de tamaño de laboratorio hasta grandes hornos industriales.

Principio de funcionamiento

Arco Eléctrico:

1. Los Electrodos: Generalmente fabricados de Grafito debido a su alto punto de fusión y conductividad eléctrica.
2. El Arco: Se produce una descarga eléctrica de alto voltaje y alta corriente (el arco) entre los electrodos o entre los electrodos y el material a fundir (la carga).
3. Generación de Calor: El arco produce temperaturas de hasta 3.500°C (6.300°F), superando con creces el punto de fusión de la mayoría de los metales.
4. Fusión: El calor radiante y por convección del arco funde la carga directamente.

Cómo crearlo

1. El Cuerpo del Horno

• Construye un recipiente revestido con materiales refractarios (ladrillo refractario, arcilla o óxido de magnesio) que puedan soportar el calor extremo.
• Incluye un hogar para el metal fundido y un techo que se pueda mover o que tenga puertos para los electrodos.

2. Los Electrodos

• Usa varillas gruesas de grafito.
• Crea un mecanismo para bajar y subir los electrodos para controlar la longitud e intensidad del arco.

3. Sistema Eléctrico

• Requiere una fuente de alimentación masiva (transformador) capaz de suministrar bajo voltaje pero una corriente extremadamente alta.
• Se necesitan cables de cobre pesados y barras colectoras para llevar la corriente a los porta-electrodos.

4. Refrigeración

• Para versiones industriales, los paneles refrigerados por agua y los porta-electrodos son esenciales para evitar que la estructura se funda.

Materiales necesarios

• Grafito: Para los electrodos.
• Refractarios: Ladrillos refractarios o arcilla resistente al calor para el revestimiento.
• Acero/Hierro: Para la carcasa del horno.
• Cobre: Para las conexiones eléctricas de alta corriente.
• Fuente de Energía: Un Generador Eléctrico de alta capacidad o conexión a la red eléctrica.

Variantes y mejoras

• Horno de Inducción: Utiliza campos magnéticos alternos para calentar el metal directamente; más limpio pero generalmente menos potente para la fusión de chatarra grande.
• Refusión por Arco en Vacío (VAR): Se utiliza para metales de alta pureza como el titanio, fundiéndolos en vacío para evitar la oxidación.

Límites y riesgos

• Consumo de Energía: Requiere enormes cantidades de electricidad.
• Ruido y Parpadeo: El arco es extremadamente ruidoso y causa fluctuaciones eléctricas en la red.
• Radiación: Radiación UV e infrarroja intensa del arco; requiere blindaje y protección ocular.
• Explosión: La humedad en la carga puede causar explosiones de vapor violentas cuando entra en contacto con el metal fundido.

Inventos relacionados

• Grafito: Material de electrodo esencial.
• Generador Eléctrico: Necesario para la energía.
• Lámpara de Arco: Utiliza el mismo principio básico de arco eléctrico para la luz.