enfoque cultural
Un horno apareció en Europa en el siglo XVI y continuó en uso por más de un siglo y este horno fue llamado
un “ Stuckofen “ o gran horno de lupias ( literalmente,
como traducción libre significa “ horno - terrón “ o de
forma irregular ). Era de 3 a 5 metros de alto y con poca
diferencia de otros hornos de cuba en uso, y que era
operado indistintamente para producir un tocho o lupia de hierro de bajo carbón y hierro colado al mismo
tiempo. Este también era el caso con el posterior horno
Tatara en Japón ( una traducción de la palabra “ Tatara
“ es el nombre de los fuelles manejados con el pie para
alimentar aire de combustión al alto horno ), pero era de
diseño rectangular en planta, con bastantes toberas en
cada lado.
Las alturas de los hornos originales de 3 a 5 metros
se empezaron a incrementar durante el siglo XVII hasta
10 a 12 m en el siglo XVIII pero con cautela debido a la
preocupación por la resistencia del carbón . Este problema fue considerado resuelto cuando Darby introdujo
el coque como un reemplazo para el carbón en el siglo
XVIII(11). Pero la preocupación había sido innecesaria.
En Norte América donde el carbón permaneció económico en algunas áreas en el inicio del siglo XX, los
altos hornos de carbón estuvieron satisfactoriamente
en operación utilizando aire de soplo caliente a 650°C
con un hogar de 4 m de diámetro. y 33 m. de altura (12).
Regresando por un momento a Darby, el uso de coque dio temperaturas más altas al horno y esto incrementó la cantidad de silicio reducido con el hierro. Esto,
a su vez, hizo que el hierro solidificara como un hierro
gris colado maquinable. Darby era un excelente fundidor, y la máquina de vapor, la cual se estaba haciendo
común, tenía que ser construida en gran medida con
el hierro gris colado maquinado. A mediados del siglo
XVIII, la máquina de vapor fue reemplazando a la rueda
de agua. Esto significó que los altos hornos ya no tenían
que ser localizados cerca de ríos y / u operar sujetos al
clima. También, la máquina de vapor produjo bastante
más potencia para suministrar aire de combustión.
Un estudio de las operaciones de hornos de carbón
produciendo hierro coloado en Inglaterra desde el siglo
XVI hasta la mitad del siglo XVIII ( antes de la máquina de vapor ) mostraba un decremento exponencial en
el consumo de carbón por tonelada métrica de hierro
como consecuencia de las mejoras en el diseño y operación del alto horno. El soplo caliente aún se veía lejano y los consumos en toneladas métricas de carbón
por tonelada métrica de hierro eran las siguientes : para
1540, 3.9; 1600, 2.6; 1650, 1.9; 1700, 1.5; y 1750, 1.2. El
mejor desempeño moderno conocido por el autor es un
horno de Wundowie, Australia, en 1975. El horno con
un área del hogar de 4.7 metros cuadrados, 18 metros
de altura, 550 grados centígrados de temperatura del
aire caliente, estaba utilizando 0.63 toneladas métricas
de carbón por tonelada métrica de hierro.
Conclusión
Bastante más se podría escribir sobre la evolución del
diseño y operación del horno, pero eso nos desviaría
demasiado lejos de los orígenes. Después de que Darby inició el uso del coque en 1709, Cort en 1784 patentó
la refinación del hierro colado por fundición y oxidación
en un horno de reverberación sin combustible. Él entonces forjó la lupia o tocho con rodillos en vez de usar
un martillo. Neilson patentó el soplo caliente en 1828 y
Bessemer superó la etapa del martilleo en la década de
1850. El alto horno en sí mismo se continuó incrementando en altura y particularmente en área de hogar.
Referencias del autor
1.- R. F. Tylecote, “ A History of Metallurgy ”, 1st Edition, Metals Society, London, England, 1976, p. 9.
2.- P. T. Craddock, “ Early Mining and Metal Production ”, Edinburgh
University Press Ltd., Edinburgh, Scotland, 1995.
3.- J. E. Rehder, “ Iran XXIX ”, 1991, pp. 13 -19.
4.- K. Randsborg, “ The first Millenium in Europe and Mediterranean ”,
Cambridge University Press, Cambridge, England, 1991, p. 98.
5.- J. Percy, “ The Metallurgy of Iron and Steel ”, John Murray, London, England, 1864, pp. 578 - 618.
6.- R. F. Tylecote, J. N. Austin and A. E. Wraith, “ Journal of the Iron
and Steel Institute ”, May, 1971, p. 352.
7.- T. A. Wertime, “ The Coming of the Age of Steel ”, University of
Chicago Press, 1962, p. 70.
8.- R. B. Gordon and T. S. Reynolds, “ Technology and Culture ”, Vol.
27, No. 1, 1986, p. 110.
9.- H. R. Schubert, “ History of the British Iron and Steel Industry ”,
London, England, 1957, p. 164.
10.- T. A. Wertime, “ The Coming of the Age of Steel ”, 1962, p. 130.
11.- N. H. Rehder, “ Abraham Darby and the Coke in the Blast Furnace
”, I&SM, ISS, Warrendale, PA, Vol. 25 No. 12, 1998, pp. 29-33.
12. R. H. Sweetser, “ Charcoal and Coke as Blast Furnace Fuels ”,
Transactions AIME, Vol. XXXIX, 1909, pp. 228 - 235.
El autor, J. E. “ Ned “ Rehder es un decano en investigación asociado
en el Departamento de Ciencia de Metalurgia y Materiales en la Universidad de Toronto, Toronto, Ontario, Canadá. ( 1999 ).
Una interesante animación sobre la operación básica de un horno
alto se encuentra en la siguiente página de internet : http://www.bbc.
co.uk/history/society_culture/industrialisation/launch_ani_blast_furnace.shtml
Condensado de un artículo publicado originalmente en la revista mensual “ Iron & Steelmaker “ de la Iron & Steel Society ( ISS ). Volumen
26, No. 8, Agosto de 1999, pp. 23 – 27. Reimpreso con autorización
de la Association for Iron and Steel Technology (AIST), anteriormente
la Iron and Steel Society (ISS), Copyright I & SM Magazine, Agosto,
1999.
Traducción y aportaciones : MA Ing. Miguel Angel Muñoz Ramírez.
Revisión : Ing. Ramiro Arturo García Fuentes y Dr. Alberto Pérez U.
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