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El recocido es un proyecto en el cual metales, vidrio y otros materiales se someten a tratamiento para reducir su fragilidad y aumentar su docilidad. En la industria del acero, éste se calienta controlando el perfil; la duración y la temperatura se define en función de las propiedades deseadas para obtener mayor ductilidad y eliminar las deformaciones que pueden provocar fallos.
A diferencia del recocido continuo, en el que la lámina de acero se desenrolla, trata y vuelve a enrollar en aproximadamente 15 minutos, el recocido por lotes calienta las bobinas intactas en pequeños hornos durante aproximadamente 3 días.
Normalmente, las bobinas se apilan a cuatro o cinco alturas sobre bases fijas, se cubren y se baja sobre ellas hornos móviles. La figura 1 muestra un ejemplo típico de horno de recocido de apilado sencillo a gas. Las bobinas pesan de 10 a 20 toneladas.
El espacio entre la cubierta interior y el horno se calienta mediante la combustión de gas/aire y el gas HNx en el interior de la cubierta se remueve con un ventilador para transferir el calor a las bobinas. Los quemadores se disponen tangencialmente alrededor de la circunferencia del horno. El horno dispone de conectores de ajuste rápido para acoplar el suministro de gas, el motor que acciona la válvula eléctrica de control y los termopares.
Para acelerar el enfriamiento después de la compensación, el HNx se enfría con un intercambiador de calor.
Para evitar que la lámina se oxide, la atmósfera que la rodea en el interior de los hornos se compone de una mezcla controlada de H2 y N2 (amoniaco descompuesto NH3 que proporciona un 5 % de H2 y un 95 % de N2), aunque en ocasiones solamente se utiliza hidrógeno debido a su mayor conductividad. Los propios hornos son estancos al gas y cada uno de ellos se mantiene a una presión ligeramente positiva.
Con una base de recocido por lotes de apilado sencillo, solo se requieren dos lazos de control. El sistema de supervisión debe disponer de toda la información relevante.
Las válvulas de gas y aire están conectadas mecánicamente para funcionar juntas y mantener la relación correcta durante todo el recorrido. La conexión está accionada por un motor eléctrico y el módulo de control incluye un algoritmo de control sin límites para colocar la válvula de gas. Dos salidas digitales accionan la apertura y cierre de las bobinas del motor. Los valores se introducen en el módulo de control para definir el tiempo de recorrido de principio a fin y el tiempo mínimo de impulso del motor. La entrada del algoritmo de apertura y cierre es la salida del lazo de control de gas, derivada del controlador de temperatura principal.
El punto de consigna del controlador de temperatura es un perfil que representa el ciclo (tratamiento) de revenido. El operador, que determina el revenido, descarga en el controlador los valores de los parámetros que definen el ciclo. Estos valores incluyen:
Después de descargar el perfil en el instrumento, el controlador sigue automáticamente el perfil de temperatura. Al principio, el lazo de control actúa sobre la temperatura del HNx, pero la rampa se detiene si la diferencia de temperatura entre el HNx y el acero (termopar inferior) excede un valor predeterminado. La rampa prosigue hasta que el HNx alcanza la temperatura de compensación del acero más la polaridad del HNx. Entonces, el lazo de control actúa sobre la temperatura del acero. Cuando se alcanza la temperatura de compensación, se inicia un temporizador y, cuando llega a cero, se cierra la válvula del gas. El acero se enfría de forma natural hasta alcanzar la temperatura de enfriamiento acelerado (normalmente 550 °C). Entonces, se arranca el ventilador para acelerar el enfriamiento. Al llegar a una temperatura de aproximadamente 100°C, el ventilador se desconecta y es posible retirar el horno.
Durante el ciclo, el controlador proporciona la información siguiente:
El enfoque de Eurotherm del recocido por lotes de apilado sencillo ofrece:
No todos los hornos de recocido son de apilado sencillo. La figura 2 muestra un horno de recocido de apilado múltiple. En particular, este tipo de horno se utiliza para recocido a alta temperatura (más de 1.000 °C) de acero eléctrico utilizado para transformadores y otras aplicaciones especializadas. Se utiliza hidrógeno como gas de la atmósfera y el horno emplea calentamiento eléctrico. (Figura 2: horno de recocido de apilado múltiple)
Los hornos se componen de ocho baterías, cada una de ellas con cuatro bases, y cada base incluye cuatro pilas de dos bobinas cada una.
Por cada batería de cuatro bases existen dos fuentes de alimentación, de modo que solo es posible calentar dos bases simultáneamente. Por lo tanto, normalmente dos bases están calentándose mientras otra se enfría y otra se carga o descarga.
Los hornos, que son móviles para poder utilizarlos con cualquier base, comprenden cuatro zonas de calentamiento y una quinta en el piso. Por cada fuente de alimentación, las cinco zonas de calentamiento se controlan en modo alterno o proporcional según el tiempo. El módulo de control de la alimentación selecciona y almacena las entradas analógicas de las bases correspondientes dependiendo de qué alimentación se utilice y calcula la media de las medidas de temperatura de las dos bases con fines de control.
El módulo de control también ofrece las siguientes funciones:
Un módulo de control adicional permite monitorizar la integridad de los elementos de calentamiento de las zonas. La corriente real que se aplica a cada fase de cada elemento se compara con la demanda. Si la corriente indica un circuito abierto (alta resistencia) cuando está activado o una corriente elevada (contacto soldado) cuando está desactivado, se genera una alarma de discrepancia. Todas las corrientes se suman para ofrecer la potencia instantánea total.
