Comprensión del horno de cúpula:diseño, funcionamiento y aplicaciones

Un cubilote es un dispositivo cilíndrico que se utiliza para calentar y fundir metales como el hierro y el bronce. Estos altos hornos suelen tener entre 1,5 y 13 pies (entre 0,5 y cuatro metros) de diámetro y tienen la apariencia exterior de una chimenea. Para operar un cubilote, el cilindro generalmente se llena con capas alternas de metal y coque, y también se pueden agregar materiales fundentes, como cal o aditivos de carbón. Cuando el metal se funde, fluye hacia abajo y puede salir por un grifo situado en la parte delantera del horno. Una vez finalizado el proceso, estos hornos se pueden vaciar y preparar para uso futuro abriendo una compuerta de descarga en la parte inferior para eliminar el coque restante y otros materiales.

La evidencia arqueológica sugiere que los diseños de cúpulas pueden haber sido utilizados en China durante el siglo III a.C. Los primeros ejemplos de hornos de cúpula se utilizaron en China durante el período Chunqiu para fundir bronce. Los hornos de cúpula también se utilizaron para el hierro fundido en Europa a partir del siglo XVII. Hasta mediados del siglo XX, el horno de cúpula siguió siendo el método principal de fundición de hierro. La mayoría de las fundiciones finalmente cambiaron a hornos de inducción, aunque en algunos casos todavía se utilizan cubilotes.

Cuando se utiliza un horno de cubilote, normalmente se lo denomina campaña. Al comienzo de una campaña, el coque se coloca en el horno y luego se enciende. Se utilizan puertos llamados toberas para introducir aire al coque en combustión, lo que crea una especie de alto horno. La introducción de aire en el coque hace que se caliente mucho, momento en el que el metal puede introducirse en el horno. Se agregan capas adicionales de coque para que el proceso de calentamiento continúe y se puede agregar cal u otros agentes fundentes para reducir la oxidación.

El calor de las capas inferiores del coque ardiendo normalmente sube a través del cilindro, calentando las capas superiores de metal y derritiéndolas. El carbono del coque puede unirse con el metal líquido a medida que corre a través de las capas inferiores y se acumula en el fondo. En algunos casos, se pueden agregar complementos como carburo de silicio para aumentar el contenido de carbono. Después de que se haya acumulado suficiente metal fundido en la parte inferior de un cubilote, el operador puede abrir un grifo para drenarlo en un recipiente colector. Generalmente hay otra espita en un punto más alto en la parte posterior del dispositivo que puede drenar los materiales de escoria.

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