EL ALTO HORNO

CARACTERÍSTICAS

Un alto horno típico está formado por una cápsula cilíndrica de acero de unos 30 metros de alto forrada con un material no metálico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios. El diámetro de la cápsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total.

La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire que enciende el coque.

Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria.

La parte superior del horno contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se introduce el mineral de hierro, el coque y la caliza.

Una vez obtenido el arrabio líquido, se lo lleva al convertidor a través del torpedo (transporte) y se lo alea con el carbono que vienen desde el horno eléctrico, luego se puede introducir en distintos tipos de coladura para obtener unos materiales determinados: la colada convencional, de la que se obtienen productos acabados; la colada continua, de la que se obtienen trenes de laminación y, finalmente, la colada sobre lingoteras, de la que lógicamente se obtienen lingotes.

HISTORIA

La primera construcción para obtener el hierro fue el horno bajo. En su forma más primitiva, llamada "bajo hogar" era un agujero en el suelo de unos 30 cm de diámetro, lleno de carbón vegetal y mineral. El fuego se avivaba generalmente mediante un fuelle de cuero. A las diez horas el horno era demolido y se obtenía una mezcla heterogénea incandescente con más o menos hierro reducido y escoria, del tamaño del puño. Aunque la temperatura alcanzada entre 700 y 900º C es suficiente para la reducción de mineral de hierro pero que está lejos de su punto de fusión 1535º C 

La evolución hacia el horno bajo "clásico" consistió en hacer más alta la construcción y equiparla con una abertura lateral en su base para facilitar el suministro de aire. Una corta chimenea facilitaba la recarga del horno durante la operación y activaba el tiro. Se alcanzaban de esta manera temperaturas de entre 1000 a 1200° C y las escorias, convertidas en líquido, se podían extraer por la apertura.

El contenido de hierro de la escoria disminuye al aumentar la temperatura. Entonces se aviva el fuego fortaleciendo el tiro natural aumentando la altura adosando, por ejemplo, la construcción a un muro de contención o terraplén. Del mismo modo, los fuelles permitían un suministro de aire más eficiente y mejor controlado. Estos "hornos de tiro natural" y "fuelles" producían una mezcla con un peso que iba desde unos pocos kilogramos a varios quintales después de un tiempo de 4 a 20 horas. Esta mezcla es despojaba de inmediato de los trozos de carbón y de la escoria mediante una limpieza alternada con varios recalentamiento, y finalmente se forjaba para obtener los objetos deseados. En Europa Occidental, las instalaciones y las forjas adyacentes estuvieron muy extendidas hasta el siglo XVIII. Empleaban de 5 a 10 personas y la capacidad de los hornos bajos de ese momento estaba entre 60 y 120 toneladas por año y consumían unos 270 kg de carbón por 100 kg de mineral de hierro

El Japón importó el horno bajo del continente en el siglo VIII. La técnica se fue perfeccionado hasta desembocar durante el siglo XV en el tatara. La configuración del horno cambia en función del producto deseado: las tataras altas de 0,9 a 1,2 m estaban destinados a la fabricación de acero; las de 1.2 m producían fundición blanca que se extraía del horno después de que se solidificara. La baja permeabilidad de las arenas ferruginosas usadas ​​limitaba la altura a 1.6 m, y por lo tanto bloqueó la progresión al alto horno. Utilizado hasta principios del siglo XX, el tatara en su forma final es una estructura industrial perenne dedicada a la operación de un horno en forma de gran bañera, que producía unas cuantas toneladas de metal durante una campaña de unas 70 horas, período al que había que añadir la construcción del horno.

MEJORAS EN LA DURACIÓN DEL ALTO HORNO

Crisol de material refractario a base de carbono con muy alta conductividad térmica (el enfriamiento del crisol crea una capa de fundición solidificada que protege los ladrillos). La vida del crisol se ha duplicado en 30 años: era de 10 años en 1980, la duración actual es de 20 años. Este factor es esencial, dado que la reparación de un alto horno viene dictada por el estado de su crisol y que esta reparación puede costar, en 2010, unos 100 millones de euros.

Mejora del enfriamiento de la cuba. El objetivo es crear una capa protectora que proteja las paredes de la abrasión producida por el mineral.

MEJORAS AMBIENTALES

Construcción en circuito cerrado de los circuitos de agua de refrigeración y granulación de la escoria.

Recuperación del calor, sobre todo de los gases de los hornos de recalentamiento de aire (estufas).

La recuperación de energía de los gases captados en las entradas de aire por un generador de turbina.

La condensación de los vapores, especialmente los producidos durante la granulación de la escoria para evitar la emisión de dioxido de azufre o ácido sulfhídrico.

El reciclaje del carbono para evitar la emisión de gases de efecto invernadero. El objetivo de la investigación actual es la inyección en las toberas de los gases capturados en la boca del horno, en lugar de quemarlos para producir electricidad