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Obtención de funciones de aproximación para determinar el desgaste refractario en el horno de reverbero




Enviado por Daniel Perez Diaz



    Resumen

    El presente trabajo trata sobre la obtención de
    funciones de aproximación para determinar el desgaste
    refractario de las paredes de trabajo del horno de reverbero de
    la UEB Colada de Cobre. Se realiza además un
    diagnóstico de la situación existente en la UEB
    Colada de Cobre referente a la explotación del horno de
    reverbero encargado de realizar la fusión de chatarra de
    cobre.

    Para la creación de las datas necesarias para la
    obtención de las funciones de aproximación, se
    realizó el seguimiento de 1 campaña de
    producción de la UEB mencionada, donde se monitorea la
    temperatura del metal en el horno y en diferentes puntos con el
    objetivo de relacionar estas temperaturas con el espesor del
    revestimiento refractario del agregado, para lo que
    también se obtienen los perfiles de desgastes del
    mismo.

    Con la ayuda del sistema computacional SIAR
    v2.0
    , el cual está destinado al diseño del
    revestimiento refractario de agregados metalúrgicos y el
    sistema estadístico STATGRAPHICS Plus 5.0, se obtienen las
    funciones de aproximación para determinar el desgaste
    refractario de la pared de trabajo. Que sirva de base para
    elaborar una herramienta a los tecnólogos de la UEB que
    sea capas de determinar el retiro del revestimiento refractario,
    además de saber el momento oportuno para la
    reparación o demolición y para aprovechar mejor el
    revestimiento y evitar las averías.

    Abstract

    This work deals with obtainment of approximation
    functions to determine the thickness on the refractory used in
    the working walls of the furnace existing in the UEB Colada de
    Cobre. In this work we carried out a study about the
    refractory´s characteristics and the factors that impact in
    the life cycle of the refractory used in the furnace of UEB
    Colada de Cobre. We also carried out a diagnosis of the present
    situation in the UEB Colada de Cobre, related to the furnace
    exploitation in the metallurgist process making plant.

    Its objective is to create a date base to obtain the
    approximation functions to estimate the thickness residual of the
    furnace wall of the UEB Colada de Cobre. Then the necessary data
    are taken for the future creation of the approximation functions
    through this SIAR v2.0 and STATGRAPHICS Plus 5.0
    computing programs.

    Introducción

    El cobre es una de las materias primas con mayor uso
    industrial, siendo el tercer metal, después del hierro y
    aluminio, más consumido en el mundo. Como tal tiene
    múltiples aplicaciones, esto es atribuible a su
    disponibilidad y capacidad de reciclaje, así son sus
    propiedades metálicas que hacen del cobre un excelente
    conductor de calor y electricidad, resistente a los
    antimicrobianos y la corrosión. Aportando también
    propiedades como elemento aleante, formando aleaciones para
    mejorar las prestaciones mecánicas (maquinabilidad,
    ductilidad y maleabilidad) y resistente a la corrosión y
    oxidación.

    Las producciones de materiales metálicos de cobre
    como cables eléctricos (tanto de uso industrial como
    residencial, conductores de cobre en numerosos equipos
    eléctricos como generadores, motores y transformadores),
    componentes de coches y camiones (principalmente los radiadores,
    frenos y cojinetes), redes de transporte de agua (hechas de cobre
    o latón), etc, se obtiene a través de dos formas,
    reducción a partir de minerales y fusión de
    chatarra.

    Siendo la última la más expandida, debido
    al alto precio del mineral de cobre (US
    $6,674.00/Ton de mineral por US $3,950.00/Ton de chatarra)
    [10], [16], además de ser un recurso renovable, el cobre
    reciclado tiene las mismas características
    químicas, físicas y tecnológicas que el
    cobre primario. En consecuencia, no sufre pérdidas de
    rendimiento ni tiene limitaciones para ser reutilizado. La
    fusión de la chatarra de cobre permite reciclar un
    material y utilizarlo para crear cualquier objeto, desde una joya
    hasta un alambre de cobre. Sin embargo, para fundir el metal se
    necesita aplicar una gran cantidad de calor para grandes
    cantidades de cobre empleando un horno, proporcionando este calor
    suficiente. No obstante, es peligroso lidiar con ese nivel de
    temperaturas, así que por razones de seguridad, como
    así también para lograr una fusión eficaz,
    es necesario seguir algunos pasos específicos.

    La fusión tanto por mineral como por chatarra se
    puede realizar en hornos de reverberos, hornos de
    inducción, hornos de arco eléctricos, hornos de
    cuba, etc. Para lograr un buen empleo de estos hornos deben
    contar con requerimientos que son imprescindibles para su buena
    explotación, por mencionar alguno se destaca: alto nivel
    de aseguramiento refractario como medio de seguridad y
    parámetro económico.

    Debido a que históricamente no ha existido
    estabilidad en el uso correcto de los aseguramientos refractarios
    de dichos agregados. Existen grandes deficiencias en la
    producción y aumento del índice económico,
    debido a los daños ocasionados por mal uso como: mal
    procedimiento a la hora de la carga, pérdida de calor
    producido por el agregado y bajo rendimiento del agregado,
    además de prolongación del período de
    fusión.

    Aunque se han realizado numerosos cambios interesantes
    en el uso de diferentes marcas y tipos de refractarios con buenos
    resultados en los períodos de pruebas y seguimiento, no se
    han obtenido los resultados que se requieren para este tipo de
    producción, debido a la situación tan cambiante que
    presenta el mercado internacional en la actualidad.

    En el caso de los hornos de reverberos que son un tipo
    de horno generalmente rectangular, cubierto por una bóveda
    de ladrillo refractario y con chimenea, la cual refleja (o
    reverbera) el calor producido en un sitio independiente del hogar
    donde se hace la fusión. En estos horno el combustible no
    está en contacto directo con el contenido, sino que lo
    calienta por medio de una llama insuflada sobre él desde
    otra cámara; siendo por tanto el calentamiento indirecto.
    Es uno de los hornos más utilizado para realizar la
    fusión de la chatarra de cobre y separar la escoria,
    así como para la fundición de mineral y el refinado
    [9].

    Estos hornos requieren de paredes compuestas de
    múltiples capas de materiales refractarios y aislantes que
    sean capaces de disminuir los déficits en los
    índices productivos, averías innecesarias que
    conlleven a la paralización del mismo y de la
    producción, mayor consumo energético y mayor costo
    de producción. Algunos de los refractarios empleados en
    estos hornos son: ladrillos Dinas, ladrillos de Alúmina,
    ladrillos de Magnesita y de Cromo-Magnesia.

    En el caso de Cuba existen producciones de cobre,
    elaborados por la Empresa de Conductores Eléctricos
    "Conrado Benítez" (ELEKA), única en su tipo en el
    país. La misma está constituida por siete Unidades
    Empresariales de Base (UEB), de ellas cinco son productivas,
    donde una es la UEB Colada de Cobre, concebida con el fin de
    producir alambrón de cobre térmico con un alto
    nivel de pureza; este material se convirtió en el
    principal renglón exportable de la Empresa de Conductores
    Eléctricos (ECE) "Conrado Benítez" por la calidad
    que presenta.

    Para lograr la UEB sus objetivos, cuenta con una
    tecnología de avanzada que integra un horno de reverbero
    de 50 toneladas de capacidad la cual se emplea en la
    fusión y refinación de la chatarra de cobre, una
    máquina de vaciado continuo de 5tn/h de productividad y su
    tren de laminación.

    En el caso del horno de reverbero está
    presentando problemas con el revestimiento refractario (paredes
    refractarias) provocando pérdidas de grandes cantidades de
    calor, prolongación del período de fusión,
    aumento de los consumos de combustibles conllevando todo esto a
    crear afectaciones de la productibilidad de la UEB Colada de
    Cobre. Respecto a este proceso, una de las problémicas que
    más preocupa a los directivos, tecnólogos y jefes
    de brigadas de la UEB Colada de Cobre, es la determinación
    del espesor residual del revestimiento refractario de trabajo en
    el horno de reverbero para continuar en operación sin
    afectar el proceso productivo.

    El control de este parámetro proporciona la
    disminución de averías, las cuales, en ocasiones,
    pueden ser fatales para el propio agregado dejándolo
    inutilizado. También pueden afectar otros equipos que
    funcionen de conjunto en el proceso, causando grandes
    pérdidas económicas y de tiempo por paros y
    reparaciones. En estos momentos esta determinación se toma
    visualmente y depende de la experiencia de los tecnólogos
    o jefes de brigadas, pero existen descorches que se hacen muy
    difíciles de detectar, por no existir puntos de
    referencias.

    La no existencia de un método seguro para
    determinar el desgaste refractario en las condiciones de
    operación del agregado, considerando el período de
    explotación y los regímenes de trabajo a partir de
    la colada o estado del refractario, es recomendable retirar el
    mismo para su reparación o demolición y se eviten
    averías por errores de decisión, lo cual constituye
    la situación problemática de la
    investigación.

    A partir de la situación problémica
    expuesta anteriormente se plantea el siguiente problema
    científico
    de la investigación:
    ¿Cómo estimar el desgaste de las paredes de trabajo
    del horno de reverbero de fusión de cobre de la UEB Colada
    de Cobre?

    Objeto de estudio: El proceso de diseño de
    revestimiento refractario de los hornos de reverbero de
    fusión de cobre.

    Campo de acción: El proceso de desgaste
    del revestimiento refractario en la UEB Colada de
    Cobre.

    Objetivo. Elaborar funciones de
    aproximación para estimar el espesor residual de las
    paredes de trabajo del horno de reverbero de fusión de
    cobre a partir de la toma de la temperatura externa e
    interna.

    Hipótesis: Si se utiliza una
    función de aproximación que relacione la
    temperatura externa e interna del horno de reverbero y el espesor
    del revestimiento refractario, se podrá obtener un
    procedimiento para determinar el espesor residual de las paredes
    de trabajo, para así conocer el momento oportuno de la
    reparación capital del agregado.

    Variable independiente:
    correlación de la temperatura externa e interna del
    agregado.

    Variable dependiente: método
    para estimar el espesor residual de las paredes. Las tareas a
    desarrollar
    son las siguientes:

    1. Estudio de los fundamentos
    teóricos-prácticos del proceso de revestido del
    horno de reverbero de la UEB Colada de Cobre.

    2. Estudio de los fundamentos de los procesos de
    desgaste del revestimiento del horno de reverbero de la UEB
    Colada de Cobre.

    3. Elaboración del diseño experimental
    para la toma de datos asociados al comportamiento del desgaste
    durante la operación del agregado.

    4. Generación de las funciones de
    aproximación.

    5. Evaluación de los
    resultados.

    Para este estudio se proponen los siguientes
    métodos científicos:

    Métodos teóricos.

    ü Histórico – lógico: Se
    utilizó en el estudio de los antecedentes
    históricos- metodológicos y conceptuales
    relacionados con el objeto de estudio, su desarrollo y
    evolución, así como las tendencias actuales en los
    hornos de reverbero.

    ü Análisis – síntesis:
    Se empleó este método en el análisis general
    y particular de la situación problémica, en
    determinar los factores que influyen en el desgaste de las
    paredes de los hornos de reverberos, así como en el
    trabajo bibliográfico.

    ü Análisis documental:
    Permitió el análisis y estudio de la literatura
    especializada, así como otras investigaciones relacionadas
    con el objeto de estudio y diferentes soportes
    bibliográficos que contribuyeron a sustentar las
    conceptualizaciones y valoraciones relacionadas con el objeto de
    estudio.

    Métodos empíricos: Las entrevistas
    y encuestas a técnicos de la producción, se
    aplicaron con el objetivo de conocer el estado de la
    explotación del horno de reverbero y los métodos
    utilizados por el jefe de colada, especialistas y los jefes de
    turnos para estimar el desgaste de las paredes
    refractarias.

    Métodos estadísticos: En el
    procesamiento de las datas experimentales obtenidas y en la
    evaluación de los parámetros estadísticos de
    ajustes de las funciones de aproximación
    obtenidas.

    Estructura del documento:

    Capítulo 1: Diagnóstico de la
    explotación del horno de reverbero de la UEB Colada de
    Cobre.

    En este capítulo se hace una descripción
    generalizada de los hornos de reverbero y en especial el horno de
    reverbero de fusión de cobre de la UEB Colada de Cobre, se
    caracteriza el mismo haciéndose énfasis en el
    proceso de fusión por su influencia en la vida útil
    de los refractarios. Se hace una descripción de los
    materiales refractarios utilizados y los factores que inciden en
    la durabilidad de los mismos y su situación de
    desgaste.

    Capítulo 2: Fundamentos
    teóricos–prácticos empleados para la
    elaboración del método de determinación de
    desgaste refractario.

    En este capítulo se hace referencia a
    métodos para la determinación de los espesores de
    las paredes refractarias de los hornos, a partir de las
    temperaturas interiores y exteriores. Además se explica la
    importancia de utilizar funciones de aproximación para
    estimar el desgaste de las paredes refractarias. También
    se describe el desarrollo experimental elaborado para la
    confección de la base de datos y creación de las
    funciones de aproximación. Así como la
    descripción de las zonas de mayor desgaste en el horno de
    reverbero de la UEB Colada de Cobre y los instrumentos
    utilizados.

    Capítulo 3: Propuesta del método
    para obtener las funciones de aproximación.

    En este capítulo se expone el desarrollo del
    proceso de confección de las funciones de
    aproximación, se exponen las funciones de
    aproximación elaboradas para cada zona contemplada en este
    trabajo, así como análisis económico y
    medioambiental del empleo del método propuesto para la
    estimación del desgaste.

    Posteriormente se exponen las conclusiones de la
    investigación realizada, se plantean las recomendaciones
    para garantizar la continuidad del trabajo y por último
    las referencias bibliográfica y anexos utilizados en la
    confección de la tesis.

    CAPÍTULO I:

    DIAGNÓSTICO DE LA EXPLOTACIÓN
    DEL HORNO DE REVERBERO DE LA UEB COLADA DE
    COBRE.

    1.1 Características de fusión de
    concentrados de cobre en los hornos de reverberos.

    Los objetivos principales de la fusión en hornos
    de reverberos consisten en fundir la carga, es decir los
    concentrados, fundentes y materiales de retorno (chatarra) y en
    obtener el cobre líquido y escoria de composiciones
    prefijadas. La fusión en hornos de reverberos se
    distinguen de otros tipos de fusión y sobre todo de las
    que se realizan en hornos de cuba [4].

    Como es sabido, en los hornos de cuba se debe cargar
    solamente el material en pedazos ya que los materiales finos,
    siempre que no estén convertidos en pedazos, se van
    soplados del horno y se llevan por los gases. En los hornos de
    reverberos se puede fundir la carga menuda que, durante tal
    fusión no se va soplada. Por eso la fusión en
    hornos de reverberos ha sustituido la de los hornos cuba y ha
    obtenido una gran difusión desde cuando fue descubierto el
    procedimiento, para enriquecer las menas por flotación y
    en las fundarías se han comenzado a suministrar los
    concentrados de flotación en vez de la mena en
    pedazos.

    Los hornos de reverberos difieren de otros por el
    método de transmitir el calor. En algunos hornos los
    pedazos de la carga se calientan estando en contacto directo con
    los gases calientes que atraviesan el lecho de fusión,
    moviéndose de abajo arriba (hornos cuba). Mientras que en
    los hornos de reverberos la carga va calentada por el gas
    caliente de la llama por convención en la superficie de
    los taludes y por transmisión del calor a costa de la
    conductividad térmica de la carga.

    Sin embargo, los gases más calientes pasan por la
    bóveda, calentándose su superficie interior y la
    mampostería calentada de la bóveda que irradia el
    calor a los taludes de la carga. En virtud de que la
    bóveda participa en la transferencia de una parte
    considerable del calor a la carga, estos hornos han recibido el
    nombre de hornos de reverberos.

    Una ventaja importante de fusión de los hornos de
    reverberos consiste en la posibilidad de utilizar tipos de
    combustibles más baratos, tales como la hulla pulverizada,
    mazut y gas natural en ves de coque, combustible costoso que goza
    de gran demanda.

    No obstante, la fusión de los concentrados en los
    hornos de reverberos tiene una serie de inconveniencias entre los
    cuales hay que señalar las siguientes:

    1. Necesidad de efectuar grandes inversiones para la
    construcción de los hornos propiamente dicho, así
    como de los conductos de escape de los gases, de las calderas
    recuperadoras de calor y de las plantas para fabricación
    de hulla pulverizada, en caso de que el horno se calienta por
    hulla pulverizada.

    2. Bajo grado de quemadura del azufre en el proceso de
    fusión (baja desulfuración) y obtención del
    cobre líquido más pobres en composición con
    la fusión en otros hornos.

    3. Como resultado de lo anterior se usa una escala menor
    de la capacidad calorífica de los concentrados sulfurados
    durante la fusión y mayor consumo de
    combustible.

    4. Bajo coeficiente de utilización del calor que
    se desprende al quemar el combustible el cual constituye el 25-30
    % de todo el calor desprendido del horno.

    5. Poco contenido de anhídrido sulfuroso (1-2%)
    en los gases procedentes de hornos de reverberos y, como
    resultado, imposibilidad de utilizar en forma económica el
    azufre que se contiene en los gases para la producción del
    ácido sulfúrico.

    6. Pequeña duración de servicios
    (campañas) de un horno de reverbero entre las reparaciones
    generales y gran consumo de materiales refractarios costosos
    como: ladrillos Dinas, ladrillos de Alúmina, ladrillos de
    Magnesita y de Cromo-Magnesia.

    1.1.1 Estructura de los hornos de
    reverberos.

    En la actualidad los hornos de reverberos modernos
    tienen dimensiones interiores en plano como por ejemplo las
    siguientes: largo 28-35, ancho 7-10, alto 4 m. En el área
    de la solera de los hornos de reverberos varía de 180 a
    330 m2. La masa total alcanza, sin fundamento, 2000-3000 ton, el
    baño líquido de cobre, la escoria y la carga pesan
    cerca de 1000 ton [4].

    Las paredes se hacen, para toda la altura, de ladrillos
    altamente refractarios de magnesita los cuales soportan bien la
    acción corrosiva del baño líquido y la
    escoria. La mampostería interior de las paredes, por
    encima del nivel del baño de cobre y de escoria, se halla
    bajo la protección del lecho de fusión que va
    cargando a lo largo de las paredes en forma de taludes, y puede
    estar hecha de ladrillos Dinas, menos costosos. La parte exterior
    de la mampostería de las paredes se levanta, utilizando
    ladrillos de chamota que es más barato. Las partes
    importantes de la mampostería interior de las paredes del
    horno situadas en la zona del baño y en los lugares de
    salida del cobre líquido y la escoria se prefieren hacer
    de ladrillos de cromo-magnesita, más resistentes y
    refractarios.

    Muchas son las fábricas en que las partes
    correspondientes de la mampostería por fuera del horno
    están revestidas por planchas de acero o cobre enfriadas
    por el agua. Las partes superiores de las paredes son de 575 a
    600 mm de espesor; en la parte inferior, en la zona de la masa
    fundida, estas se ensanchan hasta 1500 mm. Las paredes interiores
    del horno se terminan por una mampostería escalonada
    llamada adaraja y destinada para mantener la carga.

    La solera y el fondo del horno se colocan entre las
    paredes y se descansa sobre el fundamento. El fondo del horno se
    hace de varias hiladas de ladrillos, rojos en la parte inferior
    del fondo (cerca del fundamento) y refractarios en la parte
    superior del mismo. Estos ladrillos van asentados haciendo una
    bóveda invertida (arco invertido). Por arriba de la
    mampostería de ladrillos se rellena una solera gruesa de
    arena cuarzosa pura (95% de SiO2) con 5-8% de arcilla
    refractaria. Durante el funcionamiento del horno la solera de
    cuarzo viene poco a poco degenerándose y va sustituida en
    gran parte por la magnetita precipitada del baño
    líquido de cobre y escoria.

    Los últimos años la estructura de la
    solera de los hornos ha sufrido grandes cambios y se hace de
    ladrillos refractarios de cromo-magnesita asentados formando una
    bóveda invertida, así como de retacado de
    magnesita. Para esto la solera se calienta hasta 1400-1600 0C y
    se rellena de escoria caliente de convertidor que se obtiene al
    soplar el cobre líquido sin fundente. Tal escoria de
    convertidor contiene mucha magnetita. Esta escoria se mantiene
    cierto tiempo en el estado fundido, luego, su temperatura se baja
    hasta de 900-1000 0C y se impregna por magnetita desmenuzada para
    la profundidad de 150-170 mm. El espesor de tal solera es mayor
    que el de la solera cuarzosa y alcanza 1,5 m.

    La bóveda es la parte más vulnerable de un
    horno de reverbero, sobre todo las primeras secciones de la misma
    dispuestas en la proximidad de la pared de hogar. La resistencia
    de la bóveda determina la duración de la
    campaña del horno. Antes las bóvedas eran
    construidas solamente en forma arco. El arco se hacia de
    ladrillos Dinas que se caracterizan por tener una baja la
    conductibilidad térmica, proporcionando así la
    disminución de las pérdidas de calor.

    La luz del arco, es decir su anchura, alcanza 10 m. El
    espesor o la altura del ladrillo Dina son igual a 500 mm y
    más raramente a 380 mm. La flecha del arco constituye
    aproximadamente 1/10-1/12 parte de la anchura interior del mismo.
    El arco del los ladrillos Dina se apoya en ladrillos de arranque
    del arco los cuales se colocan en las vigas U por ambos lados del
    horno y mantenidos por los elementos de fijación del
    horno.

    En la actualidad los hornos de reverberos modernos
    tienen una mayor difusión de las bóvedas de
    estructuras suspendidas. Estas bóvedas se hacen de
    ladrillos refractarios de magnesita o de ladrillos de
    cromo-magnesita termorresistente. Las ventajas de la
    bóveda de estructura suspendidas consisten en la
    posibilidad de crear en el horno una temperatura más alta
    y una gran resistencia a la acción corrosiva de los
    óxidos principales de la frita al fundir una carga
    tostada.

    La estructura suspendida ofrece la posibilidad de
    construir las bóvedas y, por consiguiente, los hornos de
    cualquier anchura lo que no es posible al emplear estructuras de
    arco. La bóveda suspendida se puede reparar durante el
    funcionamiento del horno reemplazando los bloques o las secciones
    por separado. Por eso la duración de servicios de tal
    bóveda es mayor que la de la bóveda en
    arco.

    Las bóvedas suspendidas son rectas y se hacen de
    ladrillos en forma de paquetes sujetos por láminas de
    hierro que van colgadas de ganchos en la estructura de
    fijación del horno. Como regla general, las bóvedas
    efectúan la fusión de los concentrados tostados. La
    mampostería de la bóveda suspendida se hace de
    ladrillos amarrados los cuales adquieren cada ves mayor
    importancia ya que la armadura, colocada a presión dentro
    de tales ladrillos, previene la aparición de grietas y
    aumenta la resistencia de las partes inferiores de los ladrillos
    a la oscilación de la temperatura.

    Actualmente se han comenzado a emplear las
    bóvedas suspendidas de empuje. La bóveda cuyo radio
    es de 8 500 mm se compone de "arcos" hechos de ladrillos de
    cromo-magnesita. Entre los ladrillos de un "arcos" están
    colocados en las láminas de acero de 0,8-1,0 mm de
    espesor. Las bandas salientes de acero en chapas se cuelgan de
    los angulares los cuales, a su vez, se suspenden de las vigas de
    arco que se apoyan en las consolas soldadas a los montantes
    verticales de fijación del horno.

    Las ventajas de una bóveda suspendida de empuje
    consiste en lo que el arco, hecho de pedazos de ladrillos de
    magnesita o de cromo-magnesita, se conserva cualquiera que sea la
    anchura de la bóveda y esta última tiene una mayor
    hermeticidad. Mientras que la bóveda en forma de arco del
    horno de reverbero tiene un empuje horizontal el cual, al
    calentarse la misma durante el funcionamiento del horno, aumenta
    más de tres veces debido a la dilatación
    térmica del ladrillo. Para mantener la bóveda de un
    horno de reverbero sirve la estructura de fijación del
    horno [11].

    También una de las partes importantes de los
    hornos de reverbero es el dispositivo de evacuación de los
    gases. En los hornos de reverberos modernos este dispositivo se
    hace inclinado y en forma fuselada con transición suave al
    conducto de escape de los gases. Tal dispositivo de
    evacuación de los gases deja pasar una gran cantidad de
    gases, permitiendo quemar más combustible. Los gases
    procedentes del horno de reverbero con la temperatura de
    1250-1300 0C pasan por el conducto y llegan a las calderas
    recuperadoras en las cuales el calor de los gases evacuados se
    utiliza para la producción del vapor. Luego los gases se
    envían a los colectores de polvos de filtro
    eléctrico y pasan a la chimenea.

    El dispositivo de evacuación de los gases de un
    horno de reverbero se hace de ladrillos Dinas. El horno de
    reverbero con el área de la solera igual a 225 m2 tiene
    conductos de escape de los gases con la superficie de
    sección transversal igual a 22-25 m2. La
    velocidad de los gases en el conducto no debe de superar 8
    m/s para que en ellos pueda precipitarse el polvo
    grueso.

    Para cargar el lecho de fusión, en la
    bóveda del horno de reverberos se practica por cada lado
    del horno, a lo largo de las paredes laterales y a una distancia
    aproximada igual a 250 mm a partir de la superficie interior de
    las misma, 20-23 orificios de 300 mm de diámetros en los
    cuales se ponen las mangas de carga.

    El lecho de fusión se carga principalmente a
    través de los orificios dispuestos a lo largo del horno,
    comenzando 2-3 m a partir de la pared de hogar en una
    extensión de 5-7 m. Siempre que el horno de reverbero
    funcione con una llama larga (extendida), los orificios
    dispuestos en la bóveda cerca de escorias del horno
    también se utilizan para cargar el lecho de
    fusión.

    Para la salida de la escoria hay aperturas en la pared
    trasera del horno o en la extremidad de las paredes laterales,
    más abajo del espejo del baño de escoria del horno,
    a la altura de 700-900 mm a partir de la solera. Los agujeros
    para la salida del cobre líquido se practican en una de
    las paredes laterales del horno, al nivel de la solera o un poco
    más arriba. Con el fin de proteger el revestimiento del
    horno en las aperturas para la salida del cobre líquido se
    colocan en la mampostería los casquillos de hierro fundido
    provistos de orificios a través de los cuales logra
    salir.

    En el extremo del hogar del horno hay 4-6 orificios
    destinados para los quemadores de gas o las toberas. Por encima
    del nivel de estos orificios hay una apertura para verter la
    escoria del convertidor. La plataforma de servicio para cargar el
    lecho de fusión (destinada para los transportadores de
    rasquetas o de cinta y de lanzadera, así como para los
    alimentadores pesadores) llamada plataforma del tragantes hace
    una altura aproximada de 10 m a partir del suelo de modo que
    entre las vigas de apoyo de esta plataforma y la superficie de la
    bóveda quede un espacio suficiente para mantener la
    bóveda durante el funcionamiento del horno.

    También es pertinente destacar la importancia de
    los índices técnico-económico principales de
    la fusión en hornos de reverberos, destacándose los
    siguientes:

    v Rendimiento especifico de la
    fusión de la carga.

    v Consumo especifico del
    combustible.

    v Paso del cobre a la mata.

    v Contenido del cobre en la mata y la
    escoria.

    1.2
    Características de materiales refractarios para la
    construcción de hornos.

    Teniendo en cuenta los criterios de la literatura
    especializada, se define como refractario aquellos materiales
    fabricados fundamentalmente de óxidos, aunque
    también por compuestos no oxigenados que se caracterizan
    por preservar sin variación significativa sus propiedades
    funcionales en las más disímiles condiciones de
    trabajo a altas temperaturas; así como aquellos materiales
    que sin llegar a soportar altas temperaturas tienen un bajo
    coeficiente de conductividad térmica [12].

    Por regla, en los refractarios la conductividad
    térmica es baja, no descartando que pueda ser elevada en
    materiales que mantienen sus características a muy altas
    temperaturas, tales como las magnesitas, cromitas, carbono y
    altas alúminas [5].

    También de un refractario es bueno conocer sus
    propiedades, ya que estas tienen gran importancia en la
    selección y uso, su clasificación indica el origen
    o forma de fabricación, las propiedades proporcionan
    conocimiento de duración, así como funcionamiento y
    durabilidad en determinadas condiciones. Las propiedades
    más significativas en este caso son:

    v Refractariedad.

    v Porosidad.

    v Resistencia mecánica de
    construcción.

    v Resistencia térmica, (Resistencia
    a los cambios bruscos de temperatura).

    v Resistencia a escorias.

    v Constancia de volumen.

    v Conductividad térmica.

    v Conductividad
    eléctrica.

    Un material refractario ideal debe tener las siguientes
    características:

    1. Alta refractariedad.

    2. Estabilidad volumétrica a las
    temperaturas de operación.

    3. Estabilidad química (frente a
    gases, vapores y escorias).

    4. Resistencia al choque
    térmico.

    5. Alta resistencia mecánica en
    caliente.

    6. Alta densidad.

    7. Baja conductividad
    térmica.

    8. Baja resistencia a la
    abrasión.

    9. Baja conductividad eléctrica a
    altas temperaturas.

    Un refractario aislante es el que presenta las
    siguientes características:

    1. Baja conductividad
    térmica.

    2. Alta refractariedad.

    3. Buena resistencia al ataque
    químico de gases, vapores y escorias.

    4. Buenas propiedades mecánicas en
    caliente.

    5. Baja densidad.

    1.3
    Descripción de la UEB Colada de Cobre.

    En el país, la Empresa de Conductores
    Eléctricos "Conrado Benítez" más conocida
    como ELEKA, ubicada en el Km 34 de la Carretera Central en el
    municipio de San José de las Lajas, provincia Mayabeque,
    única en su tipo en el país, tiene como objeto
    social producir y comercializar de forma mayorista piezas de
    repuesto, herramentales, cables, alambres de energía,
    cables telefónicos y de transmisión de datos,
    alambres barnizados, alambrón de cobre térmico y
    granulado de cloruros de polivinilo [7].

    Está constituida por siete Unidades Empresariales
    de Base (UEB), de las cuales cinco son productivas, una de ellas,
    la UEB Colada de Cobre, concebida con el fin de producir
    alambrón de cobre térmico con un alto nivel de
    pureza. El que por la calidad que presenta se convirtió en
    el principal renglón exportable de la ECE "Conrado
    Benítez".

    Para lograr sus objetivos, cuenta con una
    tecnología de avanzada que integra un horno de reverbero
    de 50 toneladas de capacidad que se emplea en la fusión y
    refinación de la chatarra de cobre, una máquina de
    vaciado continuo de 5tn/h de productividad y su tren de
    laminación, contando con una vista en planta y su leyenda
    mostrada en el Anexo 1 y proceso productivo mostrado en el Anexo
    2.

    En el caso del horno, es un horno reverbero basculante,
    que trabaja entre los 1200 y los 1250 ºC de temperatura.
    Está sometido a cambios bruscos de temperatura (al
    terminar la colada y durante la carga), que no son dañinos
    para el refractario (magnesia-cromo y chamota) empleado en su
    revestimiento interior. El mismo mantiene una producción
    continua, pues se trabaja por campañas largas. El
    combustible utilizado para su funcionamiento es el diesel y es
    compatible con el refractario básico que se encuentra
    recubriendo el agregado.

    Se utiliza ácido bórico para la escoria
    inicial (licuar) y hexametafosfato de sodio para limpiar el metal
    de elementos como (Pb, Sn, Zn, S). Estos dos materiales atacan el
    refractario, pero como se trabaja a tan bajas temperaturas (entre
    1120 y 1200 ºC) no es significativa su
    acción sobre los mismos.

    El cobre se trabaja a espejo limpio, es decir, se
    elimina la escoria inicial y se trata de que todo el tiempo el
    metal esté libre de escoria, esta solo se forma para
    eliminar los elementos dañinos existentes en el
    baño metálico y luego es eliminada.

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