Fundición de hierro colado: temperatura y tiempos de fundido

Procesos de fundición de hierro colado

El hierro es un material duradero y versátil que se ha utilizado durante siglos en diversas industrias. Desde utensilios de cocina hasta componentes de maquinaria, la resistencia y las propiedades de retención del calor del hierro fundido o colado lo convierten en una opción ideal. Sin embargo, el proceso de fundición de hierro requiere una cuidadosa atención a los detalles para garantizar unos resultados óptimos.

Trabajar con hierro colado implica temperaturas y tiempos de fusión precisos. Estos factores no solo afectan a la calidad del producto final, sino que también influyen en la eficacia general y la rentabilidad del proceso de fundición. En este artículo, profundizaremos en el control de la temperatura necesaria y los tiempos requeridos. Además, hablaremos de cómo un horno de inducción puede favorecer estos aspectos.

¿Qué es el hierro colado?

El hierro colado es un tipo de aleación de hierro y carbono conocida por su durabilidad y sus propiedades de retención del calor. Se fabrica fundiendo hierro y añadiendo pequeñas cantidades de carbono (2%) y silicio (1%) a la mezcla. En ocasiones, también puede ser acompañado de manganeso, azufre o fósforo.  

Al hierro colado también se le conoce como hierro fundido, puesto que debe pasar por un proceso de fundición en un horno para cambiar de estado sólido a líquido; o hierro gris, debido al aspecto grisáceo que adquiere después del tratamiento. 

Ventajas del hierro colado

  1. Alta resistencia: el hierro colado es conocido por su alta resistencia y durabilidad, pudiendo soportar fuerzas abrasivas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren cargas pesadas o alta presión. 
  2. Resistencia al calor: el hierro tiene excelentes propiedades de retención del calor, por lo que es ideal para aplicaciones que requieren alta resistencia al calor.
  3. Rentabilidad: una de las principales ventajas del hierro colado es que es relativamente barato en comparación con otros materiales, lo que lo convierte en una opción rentable para diversas aplicaciones.

Desventajas del hierro colado

  1. Fragilidad: el hierro colado puede ser quebradizo y propenso a agrietarse bajo impacto o tensión repentina, lo que lo hace inadecuado para aplicaciones que requieren alta flexibilidad o resistencia al impacto.
  2. Peso: el hierro colado suele ser más pesado que otros materiales, lo que puede dificultar su manipulación y transporte. Esto puede ser una desventaja en sectores en los que se prefieren componentes ligeros.
  3. Propenso a la corrosión: es susceptible a la oxidación y la corrosión, especialmente cuando se expone a la humedad o a determinadas condiciones ambientales. Para mitigar este problema pueden ser necesarios revestimientos protectores o un mantenimiento regular.
  4. Flexibilidad de diseño limitada: el hierro fundido tiene una flexibilidad de diseño limitada en comparación con materiales como el acero o el aluminio. Es más difícil moldear o dar forma a geometrías intrincadas o complejas, lo que restringe su uso en determinadas industrias o productos.

¿A qué temperatura se funde el hierro colado?

El hierro colado tiene un punto de fusión alto en comparación con otros metales comunes. Suele fundirse a temperaturas que oscilan entre 1.150 y 1.200 grados Celsius o 2.102 y 2.192 grados Fahrenheit. 

Cabe mencionar que la temperatura exacta a la que se funde el hierro colado puede variar en función de la composición específica con la que se haya mezclado el hierro y de las impurezas presentes.

Este alto punto de fusión es una de las razones por las que el hierro colado es una opción popular para aplicaciones que requieren materiales que soporten altas temperaturas, como en la fabricación de estufas, bloques de motor y utensilios de cocina. 

Tiempo requerido para la fusión de hierro colado en un horno de inducción

El consumo de energía con relación estándar dada en kW/kg de hierro fundido (lingotes) es de 560 kWh/ton. Esto significa que para llevar a cabo la fundición de hierro colado de una tonelada (lingotes) se requiere de 560 kW durante una hora (kWh). 

No obstante, este número varía de metal en metal y también depende del tipo de carga física. Por ejemplo, el consumo de energía para la fusión de desechos de fusión o chatarra es de 575 kWh/ton.

Por otro lado, el tiempo requerido para fundir 1 tonelada de hierro colado depende del manejo del consumo energético de la fuente de alimentación. Si la capacidad de la fuente de alimentación es de 500 kW y se está operando en la potencia completa, el tiempo de fusión necesario se puede calcular a partir de la siguiente ecuación.

Aquí, vamos a suponer que la carga es de hierro fundido en lingotes. Así el consumo de energía será 560 kWh/ton

Para encontrar el tiempo requerido, el primer paso es despejar la ecuación anterior para el factor tiempo (t).

Tiempo (t) = 1,12 hora

Tiempo (t) = 1,12 hora x 60 minutos = 67,2 minutos = Aprox. 68 minutos

Por lo tanto, se requieren 68 minutos para llevar a cabo la fundición de hierro colado de 1000 kg a 500 kW.

¿Cómo es el proceso de fundición de hierro en un horno de inducción de Electroheat Induction?

El proceso de fundición del hierro en un horno de inducción es un método muy eficaz y avanzado de fundir y moldear el hierro. En este proceso, un horno de inducción utiliza la inducción electromagnética para calentar y fundir el metal. 

El horno genera un potente campo magnético que induce corrientes eléctricas en una bobina metálica que rodea el horno. Estas corrientes eléctricas generan calor, que se transfiere al hierro, fundiéndolo a una temperatura controlada. 

Este proceso ofrece varias ventajas sobre los métodos tradicionales de fundición del hierro, como una mayor eficiencia energética, tiempos de fusión más rápidos y una mejor distribución del calor, lo que se traduce en una mejor calidad del producto final.

Tabla de consumo de energía para el horno Electroheat Induction para diferentes metales

El consumo de energía también depende de la manufactura del horno. A continuación, se muestra el consumo de energía para el horno Electroheat para diferentes metales.

MetalConsumo de energia
Acero 625 kWh/ton
Hierro colado550-575 kWh/ton
Hierro SG550-600 kWh/ton
Acero Inoxidable / acero dulce600-650 kWh/ton
Chatarra ligera de aluminio600-625 kWh/ton
Chatarra troceada de aluminio500-575 kWh/ton
Tipos de metal con su tiempo de fusión

Como puedes ver, llevar a cabo el proceso de fundición de hierro colado en un horno de inducción puede contribuir a mejorar la rentabilidad de tu proyecto, reduciendo los costos de energía y tiempos de proceso y mejorando la calidad final de tu producto, sea cual sea el giro de tu empresa.  ¡Contáctanos cuanto antes para obtener una cotización!