Estructura
El horno propiamente dicho es un pozo vertical de gran altura que consiste en una carcasa de acero con un revestimiento refractario de ladrillo refractario y grafito. Se pueden identificar cinco secciones. En la parte inferior hay una solera de lados paralelos en la que se acumulan el metal líquido y las escorias, y que está coronada por un cono truncado invertido conocido como «bosh». El aire se introduce en el horno a través de unas toberas de cobre refrigeradas por agua y montadas en la parte superior de la solera, cerca de su unión con el seno. Un corto tramo vertical, llamado paralelo del hogar o cañón, conecta el hogar con el cono vertical truncado que es la pila. Finalmente, la quinta y más alta sección, a través de la cual la carga entra en el horno, es la garganta. El revestimiento del seno y de la chimenea, donde se producen las temperaturas más altas, suele ser de ladrillos de carbón, que se fabrican prensando y cociendo una mezcla de coque, antracita y brea. El carbón es más resistente a la acción corrosiva del hierro fundido y la escoria que los ladrillos de aluminosilicato utilizados para el resto del revestimiento. La calidad de los ladrillos refractarios se mide por el contenido de alúmina (Al203), de modo que los ladrillos que contienen un 63 por ciento de alúmina se emplean en el paralelo del bosh, mientras que un 45 por ciento de alúmina es adecuado para la chimenea.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Hasta hace poco, todos los altos hornos utilizaban el sistema de doble campana para introducir la carga en la pila. Este equipo consta de dos conos, llamados campanas, cada uno de los cuales puede cerrarse para proporcionar un cierre hermético al gas. En su funcionamiento, el material se deposita primero en la campana superior, más pequeña, que se hace descender una corta distancia para permitir que la carga caiga sobre la campana más grande. A continuación, se cierra la campana pequeña y se baja la campana grande para que la carga caiga en el horno. De este modo, se evita que el gas se escape a la atmósfera. Debido a la dificultad de distribuir la carga uniformemente en la sección transversal del horno con este sistema, y a que la acción abrasiva de la carga hace que las campanas se desgasten de modo que finalmente se produzca una fuga de gas, cada vez más hornos están equipados con una parte superior sin campana, en la que la velocidad de flujo de material de cada tolva se controla mediante una compuerta ajustable y la entrega a la pila se realiza a través de una rampa giratoria cuyo ángulo de inclinación puede modificarse. Esta disposición proporciona un buen control de la distribución de la carga, ya que las sucesivas porciones de la misma pueden colocarse en el horno en forma de anillos de diferente diámetro. De este modo, se puede encontrar fácilmente el patrón de carga que proporciona el mejor rendimiento del horno.
Los principios generales en los que se basa el diseño del alto horno son los siguientes. La carga fría (principalmente mineral y coque), que entra en la parte superior de la chimenea, aumenta su temperatura a medida que desciende, por lo que se expande. Por esta razón, el diámetro de la pila debe aumentar para que la carga descienda libremente, y normalmente la pared de la pila se desplaza hacia fuera en un ángulo de 6° a 7° con respecto a la vertical. Finalmente, se produce la fusión del hierro y la escoria, y los huecos entre los sólidos se llenan de líquido, por lo que se produce una disminución aparente del volumen. Esto requiere un diámetro menor, por lo que la pared del seno se inclina hacia dentro y forma un ángulo con la vertical del orden de 6° a 9°. A lo largo de los años, las líneas internas del horno que le dan su forma característica han sufrido una serie de cambios evolutivos, pero la principal alteración ha sido el aumento de la circunferencia, de modo que la relación entre la altura y el seno paralelo se ha ido reduciendo progresivamente a medida que los hornos se han ido haciendo más grandes.
Durante muchos años, el método aceptado para construir un horno era utilizar el armazón de acero para dar rigidez a la estructura y apoyar la pila con columnas de acero a intervalos regulares alrededor del horno. Sin embargo, en el caso de hornos muy grandes, la masa es demasiado grande, por lo que hay que utilizar una construcción diferente en la que cuatro grandes columnas se unen a una viga de cajón que rodea el horno a un nivel cercano a la parte superior de la pila. El armazón de acero sigue ocupando la mayor parte de la masa de la pila, pero la parte superior del horno se sostiene de forma independiente.