ES2201667T3

ES2201667T3 - Lanza multifuncional para la fabricacion de una caldo de metal fundido.

Info

Publication number: ES2201667T3
Application number: ES99904611T
Authority: ES
Inventors: Ernst Fritz
Original assignee: Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
Current assignee: Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date: 1998-08-28
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2004-03-16
Anticipated expiration: 2019-02-22
Also published as: ATE302288T1; EP1304391B1; EP1108071B1; EG22660A; EP1304391A2; RU2219247C2; MY119948A; EP1304391A3; ES2250755T3; TR200100606T2; DE59912441D1; JP2002523631A; BR9913328A; EP1108071A1; AU2502799A; ATE242340T1; WO2000012767A1; DE59905864D1; CN1250747C; SA99200405B1

Abstract

Lanza multifuncional con varios tubos concéntricos respecto a un eje longitudinal central (2) y que se rodean unos a otros, uno de cuyos extremos comunes forma la cabeza de la lanza multifuncional, con las características siguientes: - un primer tubo (1) para la formación de un canal de alimentación, en especial para sustancias sólidas, con tamaños desde grano fino hasta en forma de polvo; - un segundo tubo (3), que rodea al primer tubo (1), formando entre ambos una primera hendidura anular (4), en especial para la alimentación de un gas que contenga oxígeno, estando la parte de boca (5) del segundo tubo (3) configurada como toberas de Laval; - un tercer tubo (6) que rodea al segundo tubo (3) formando entre ambos una segunda hendidura anular (7), en especial para la alimentación de combustible en forma de gas y/o en forma de líquido; - un cuarto tubo (8) que rodea al tercer tubo (6), formando entre ambos una tercera hendidura anular (9), en especial para la alimentación de un gas que contenga oxígeno; - un quinto tubo (10) que rodea al cuarto tubo (8), formando entre ambos una cuarta hendidura anular (11), en especial para la alimentación de un gas que contenga oxígeno, terminando la cuarta hendidura anular (11) en el lado de la desembocadura formando varios canales de salida (12), y estando el eje central (13) de cada canal de salida (12) orientado en sentido inclinado respecto al eje longitudinal central (2) y dirigido en sentido opuesto a éste.

Description

Lanza multifuncional para la fabricación de una caldo de metal fundido.

La invención se refiere a una lanza multifuncional con varios tubos superpuestos entre sí, que se rodean unos a otros en forma concéntrica respecto a un eje longitudinal central, uno de cuyos extremos comunes forma la cabeza de la lanza. La lanza multifuncional se emplea para la fabricación de un caldo de metal fundido en un recipiente metalúrgico, en especial un caldo de hierro o de acero fundido, introduciéndose como cargas en el recipiente metalúrgico materiales que contienen metal y/o óxido metálico en forma sólida y en su caso en forma licuada fundida, aportándose la parte principal de la energía necesaria para la fusión, y en su caso para la reducción de acabado de los materiales, en forma eléctrica y/o mediante combustión y/o gasificación de materiales que contienen carbono. La invención se refiere además a formas de empleo de la lanza multifuncional.

El documento EP 0 257 450 A2 propone una aportación incrementada de energía y un ahorro de corriente eléctrica en hornos de arco voltaico para la producción de acero. Para ello se emplean chorros libres de oxígeno, procedentes de dispositivos de inyección por soplado para la combustión adicional posterior de los gases de escape del horno, y toberas sumergidas en el baño de metal fundido para el movimiento del caldo en el baño. A través de un electrodo hueco y de toberas sumergidas en el baño de metal fundido, se introduce por soplado carbón para la formación de CO, y el oxígeno para la formación de CO se introduce igualmente en el caldo de metal fundido a través de toberas sumergidas en el baño de metal fundido.

El inconveniente de dicho procedimiento es el elevado empleo de aparatos para la introducción de carbón por soplado, la formación de CO y la combustión posterior adicional. Además, las toberas necesarias, sumergidas en el baño de metal fundido, a través de las cuales se introduce el oxígeno, están sometidas a un elevado desgaste y por consiguiente tienen una duración de vida solo muy pequeña.

Tampoco han faltado intentos de proporcionar dispositivos para el calentamiento y el soplado para fines metalúrgicos y para la combustión en reactores metalúrgicos.

Así, el documento GB 1 015 581 ha dado a conocer un quemador con un canal central para oxígeno, un canal de alimentación de combustible que rodea a dicho canal y un canal anular exterior para oxígeno. El combustible y el oxígeno son mezclados entre sí inmediatamente después de su salida de las correspondientes desembocaduras de los canales. Según el documento GB 1 015 581, el quemador está previsto para su utilización en todos los procedimientos de producción de acero con oxígeno inyectado por soplado.

Un quemador de esta clase, de todos modos, no es adecuado para extraer por aspiración gases de hornos en un gran volumen para su combustión posterior, de manera que no puede contribuir nada o solo muy poco a mejorar el balance de energía.

En el documento AT 402 963 B se describe la quema de un combustible por medio de un quemador configurado de forma especial. Por medio de la mezcla rápida e intensiva del combustible en torbellino con oxígeno en una cámara del quemador, la mezcla que sale a través del tramo de recorrido del chorro de mezcla se mueve muy pronto de forma relativamente lenta. Por lo tanto, un quemador de esta clase tiene una longitud de llama relativamente pequeña y a su vez perjudica la aspiración de los gases del horno, de manera que de este modo también se puede contribuir muy poco a mejorar el balance de energía. Además, un quemador de esta clase solo es adecuado condicionalmente para el afino o reducción del carbono de un caldo de colada de acero.

En el documento WO 91/00366 se describe un dispositivo para el calentamiento de un horno metalúrgico, en el que un canal interior para oxígeno está rodeado en forma de anillo por un canal para combustible. El combustible es alimentado en este caso por medio de un gas portador entre inerte y débilmente reductor. En este caso, tampoco existe una posibilidad de combustión adicional posterior de los gases de escape de hornos por medio de la aspiración hacia el chorro del quemador, ni una posibilidad de afino o reducción del carbono del caldo de colada de metal.

Cada uno de los documentos EP -A- 140 541 y DE -C- 4 442 362 describe una lanza con tres tubos concéntricos para la alimentación de combustible, oxígeno y materiales sólidos hasta un recipiente metalúrgico.

El documento CH -A- 429 002 describe una lanza multifuncional con seis tubos concéntricos para la alimentación de combustible y de oxígeno. La parte de la desembocadura del segundo tubo, que rodea al primer tubo central, está estrechada y forma un ensanchamiento junto con un tubo exterior que sobresale hacia afuera. La lanza sirve para quemar uno o varios combustibles en un alto horno o en un horno de afino.

El objeto de la presente invención, por lo tanto, es proponer una lanza multifuncional, que evite los inconvenientes conocidos en el estado de la técnica. En especial se debe conseguir que para la fabricación de un caldo de metal fundido sea necesaria menos energía, tanto eléctrica como de origen fósil, que en el estado de la técnica y se debe necesitar también menos tiempo. La lanza multifuncional debe ser, además de esto, también compacta y tener una construcción sencilla, y debe poder ser reparada otra vez en forma fácil y sencilla en caso necesario.

Este objeto se soluciona, según la presente invención, por medio de una lanza multifuncional realizada según las reivindicaciones 1 u 11.

Con esta lanza se puede o se pueden hacer las siguientes funciones:

A): en una operación de combustión, se introduce la energía adicional necesaria en los materiales de carga mediante la inyección por soplado, que se realiza por medio de una o varias lanzan multifuncionales, de materiales que contienen carbono, alimentados en forma de gas y/o en forma líquida, y la inyección de gas que contiene oxígeno, y mediante la combustión de los mismos;

B): en una operación de corte y de fusión se cortan y se funden parcialmente los materiales sólidos de carga por medio de la inyección reforzada por soplado de un gas que contenga oxígeno, realizada a través de la lanza o las lanzas multifuncionales;

C): en una operación de afino o reducción del carbono, los materiales de carga fundidos son afinados por medio de la inyección reforzada por soplado de un gas que contenga oxígeno, realizada por medio de la lanza o las lanzas multifuncionales,

D): en una operación de inyección de carbono por soplado, se introduce en los materiales de carga carbono de aleación y/o energía adicional por medio de la inyección por soplado, que se realiza por medio de la lanza o las lanzas multifuncionales, y en su caso por medio de la combustión de materiales sólidos que contengan carbono y que se emplean en forma de grano fino y/o en forma de polvo;

E): en una operación de combustión posterior, se queman adicionalmente los gases de escape del recipiente metalúrgico por medio de la inyección por soplado de gas que contenga oxígeno en el espacio para gases de escape del recipiente metalúrgico, la cual se realiza por medio de la lanza o las lanzas multifuncionales y se dirige hacia los lados por la respectiva lanza multifuncional en por lo menos dos de las tres direcciones espaciales;

F): en una operación de introducción de materiales sólidos mediante inyección por soplado, se añaden las sustancias necesarias a los materiales de carga por medio de la inyección por soplado, realizada por medio de la lanza o de las lanzas multifuncionales, de materiales aditivos sólidos y/o medios de aleación de grano fino y/o en forma de polvo, con el fin de conseguir la composición deseada del caldo de colada de metal.

Las operaciones A) hasta F), según sea la composición de los materiales de carga y la composición deseada del caldo de colada de metal, se pueden realizar opcionalmente en cualquier combinación que se desee entre ellas, en especial una tras otra en la forma descrita y/o por el orden consecutivo inverso y/o simultáneamente y/o omitiendo alguna de las operaciones A) hasta F).

De este modo se pueden fabricar caldos de colada de metal, según una característica ventajosa de la invención, por ejemplo en hornos eléctricos o en convertidores o en gasificadores de introducción por fusión, o bien con un ahorro especial de energía y de tiempo. Como recipientes metalúrgicos se pueden emplear además también cucharas o recipientes para la transformación de escorias. El correspondiente recipiente metalúrgico puede estar sometido a una presión positiva, a la presión atmosférica, a una depresión o al vacío.

La lanza multifuncional propuesta en la presente invención hace posible una realización flexible, seleccionable libremente y en especial también simultánea de las diversas operaciones del procedimiento.

El empleo de portadores sólidos del metal para la producción de los caldos de colada, en especial caldos de colada de acero, va aumentando cada vez más, puesto que estos materiales son ya metálicos y por lo tanto no tienen que ser ya reducidos, lo que requiere un elevado coste. Así pues, esta clase de portadores sólidos del metal son reciclados cada vez en mayor medida. En especial, los materiales de esta clase, como chatarra, hierro en bruto, hierro fundido, etc. son fundidos en hornos eléctricos, de manera que la mejora del funcionamiento de los hornos eléctricos es especialmente importante. También son importantes la fusión rápida y el afino para conseguir tiempos cortos de los ciclos del horno, con el fin de lograr pérdidas de calor pequeñas y también pequeños consumos de electrodos, así como para la alimentación sin interrupciones de las modernas instalaciones de colada continua. Además, el rendimiento de fusión de los hornos eléctricos debe ser también aumentado mediante la aportación selectiva en paralelo de energía eléctrica y energía de origen fósil.

Estas exigencias son cumplidas por medio de la utilización de la lanza propuesta en la presente invención.

Según una característica ventajosa, se emplean una o varias lanzas multifuncionales junto con quemadores ya de por sí conocidos y/o lanzas de afino y/o lanzas de combustión adicional y/o toberas sumergidas en el baño (en los hornos eléctricos) y/o electrodos huecos y/o toberas laterales (en los convertidores).

De este modo es posible que los quemadores y/o las lanzas de afino y/o las lanzas de combustión adicional cubran en cierto modo las necesidades de "carga básica" de una operación correspondiente del procedimiento, y que, por medio de la lanza o de las lanzas multifuncionales utilizadas adicionalmente, se aporte una energía adicional para un desarrollo rápido del procedimiento en puntos especialmente importantes del recipiente metalúrgico, se realice la fusión, el afino, la introducción de carbón y/o de medios de aleación mediante soplado, la combustión adicional posterior del gas de escape, etc.

Otra forma ventajosa de realización consiste en introducir por soplado, en una operación de introducción de materiales sólidos, uno o varios de los siguientes materiales en o sobre los materiales de carga, total o parcialmente fundidos: mineral de metal, como mineral de cromo, mineral de níquel y mineral de manganeso, óxidos metálicos, como óxido de níquel, óxido de vanadio y óxido de cromo, carburo de hierro, carburo de calcio, aluminio, FeSi, FeCr, FeMn, cascarilla con contenido de aceite, escorias, formadores de escorias, polvos procedentes de instalaciones de evacuación de polvo, polvos de rectificado, virutas metálicas, agentes desoxidantes, la fracción ligera de instalaciones de trituración, cal, carbón, coque y esponja de hierro, todos ellos respectivamente en forma de grano fino y/o en forma de polvo.

En caso de tener que introducir por soplado varios materiales, éstos pueden ser mezclados entre sí o bien introducidos por separado en/sobre los materiales de carga fundidos parcial o totalmente. La introducción de una mezcla de materiales puede ser ventajosa, por ejemplo, si se introducen por soplado minerales de metal y/o óxidos de metal junto con agentes desoxidantes.

En una operación de combustión adicional posterior se realiza preferentemente la inyección por soplado de un gas que contiene oxígeno, en forma de oscilaciones periódicas y/o impulsos periódicos.

De este modo se puede realizar de forma especialmente eficaz la combustión posterior de los gases de escape del recipiente metalúrgico, de manera que la energía liberada de este modo es transmitida con un alto grado de efectividad a los materiales de carga y no se pierde en el sistema de escape de gases, que incluso queda descargado en el aspecto termotécnico.

Según otra forma de realización, en una operación de inyección de carbono por soplado y/o en una operación de introducción de materiales sólidos por soplado en un horno eléctrico, el chorro procedente de una lanza multifuncional es dirigido hacia la proximidad del punto de choque o hacia el propio punto de choque del material sólido, que es cargado sobre el caldo de colada a través de una abertura realizada en la tapa del horno, o hacia el punto de choque de un arco voltaico.

Según una forma de realización igualmente ventajosa, en una operación de inyección de carbono por soplado y/o en una operación de introducción de materiales sólidos por soplado en un convertidor, el chorro procedente de una lanza multifuncional es dirigido hacia el caldo de colada en la proximidad del punto de choque o en el propio punto de choque de un chorro de oxígeno procedente de otra lanza o de una tobera lateral.

Las dos formas de realización mencionadas últimamente son ventajosas en especial, si tienen que ser reducidas grandes cantidades de minerales, NiO, partículas finas y polvos oxídicos, que en su caso pueden estar también todos ellos mezclados con carbón. Por medio de la inyección de carbono en el punto o en los puntos, en los que tiene lugar simultáneamente también la mayor aportación de energía, se acelera de un modo especial la reducción y también la fusión de los materiales de carga.

Según una característica especialmente ventajosa, se realizan en lo esencial simultáneamente con una operación de afino una o varias de las operaciones A, B, D, E y F del proceso antes mencionadas por medio de una lanza multifuncional, siendo especialmente preferido realizar una operación de combustión en lo esencial simultáneamente con la operación de afino. Se entiende por "en lo esencial simultáneamente" un solapado, por lo menos parcial en el tiempo, de las dos operaciones del procedimiento.

Adicionalmente a la inyección reforzada por soplado de gas que contiene oxígeno, con lo cual se afinan los materiales de carga fundidos, se introducen por soplado también materiales líquidos y/o gaseosos que contienen carbono y se queman los materiales que contienen carbono.

Según otra característica ventajosa, en una operación de afino, en la fabricación de caldos de colada de hierro, preferentemente de aleación, con un bajo contenido de carbono, además de la inyección reforzada por soplado de un gas que contiene oxígeno, se introducen por soplado vapor de agua y/o un gas inerte, como nitrógeno y/o gases nobles en o sobre los materiales de carga fundidos parcialmente o ya totalmente.

De este modo se disminuye esencialmente la presión parcial de CO y por lo tanto la formación de escorias de hierro, así como la formación de escorias de elementos de la aleación, en especial la formación de escoria de cromo.

Según una forma de realización, en una operación de inyección de carbono por soplado para la fabricación de caldos de colada de hierro o de acero con un contenido bajo de carbono, los materiales que contienen carbono son introducidos por soplado a baja velocidad únicamente sobre y en las escorias que se encuentran por encima del caldo de colada.

De este modo se evita aquí una carburación adicional del caldo de colada. Los materiales que contienen carbono sirven entonces en primer lugar para la formación de espuma de la escoria.

Como consecuencia de otra forma ventajosa de realización, durante una o varias de las operaciones A, B, C y E del proceso se realiza una operación G de inyección de líquido por soplado, introduciéndose por medio de la lanza o de las lanzas multifuncionales líquidos combustibles y/o no combustibles, pero por lo demás difícilmente eliminables, en su caso tóxicos, por ejemplo hidrocarburos o aceites halogenizados, que luego se descomponen térmicamente y de este modo pueden ser evacuados ecológicamente sin efectos contaminantes.

Se debe entender aquí por líquidos en este contexto también las soluciones de los materiales sólidos, que se deben evacuar hacia vertederos, en disolventes adecuados.

La operación de inyección de líquido por soplado se realiza preferentemente en el punto situado a mayor temperatura en el recipiente metalúrgico. Como consecuencia de esto, es especialmente preferido realizar la operación de inyección de líquido por soplado durante una operación de afino, o bien dirigir el chorro de líquido hacia el punto de choque de un arco voltaico sobre el caldo de la colada.

En unión del correspondiente tratamiento posterior adicional de los gases de escape del recipiente metalúrgico, como por ejemplo el enfriamiento brusco, la introducción de carbón activo por soplado, etc., se consigue la descontaminación de líquidos difícilmente descontaminables, no solo de forma ecológica sin dañar el medio ambiente, sino también además consiguiendo una utilidad de los mismos.

Según otra forma de realización, durante una operación de afino C, se influye adecuadamente sobre el chorro de gas que contiene oxígeno, introducido por soplado, por medio de la inyección por soplado de otro chorro de gas, realizada mediante la lanza multifuncional.

La solución del objeto planteado en la presente invención depende entre otras cosas de si la lanza multifuncional debe ser adecuada para la introducción por soplado de cantidades grandes o pequeñas de materiales sólidos.

Si la lanza multifuncional debe ser empleada para la introducción por soplado de pequeñas cantidades de materiales sólidos, deberá tener las características siguientes:

-: un primer tubo 1 para la formación de un canal de alimentación, en especial para sustancias sólidas con grano fino hasta en forma de polvo;

-: un segundo tubo 3, que rodea al primer tubo 1, formando una primera hendidura anular 4, en especial para la alimentación de un gas que contenga oxígeno, estando la parte de la desembocadura 6 del segundo tubo 3 configurada como tobera de Laval;

-: un tercer tubo 7, que rodea al segundo tubo 3, formando una segunda hendidura anular 8, en especial para la alimentación de combustible en forma de gas y/o líquido;

-: un cuarto tubo 9, que rodea al tercer tubo 7, formando una tercera hendidura anular 10, en especial para la alimentación de un gas que contenga oxígeno;

-: un quinto tubo 11, que rodea al cuarto tubo 9, formando una cuarta hendidura anular 12, en especial para la alimentación de un gas que contenga oxígeno, terminando la cuarta hendidura anular 12 en el lado de la desembocadura, formando varios canales de salida 13, y estando el eje central de cada canal de salida alineado en forma inclinada respecto al eje longitudinal central 2 y orientado en sentido opuesto a este último.

Es aquí especialmente ventajoso el primer tubo, a través del cual se introducen por soplado materiales sólidos predominantemente en forma de grano fino y/o en forma de polvo en y/o sobre el caldo de colada o la escoria. Según sea la etapa o la operación del procedimiento, en una operación de inyección de carbono por soplado tiene lugar la alimentación de materiales que contienen carbono, en especial carbón, pero por ejemplo también coque y/o la fracción ligera de material triturado, y en una operación de introducción por soplado de materiales sólidos tiene lugar una alimentación de aditivos y/o medios de aleación, entendiéndose por aditivos y medios de aleación todos los formadores de escoria utilizados en la fabricación de caldo de colada de metal, en especial de caldos de colada de acero y de hierro en bruto, medios para la formación de espuma en la escoria, medios para la oxidación de elementos acompañatorios no deseados, medios para graduar la composición deseada del caldo de colada de metal, etc. El primer tubo hace posible realizar las funciones de introducción por soplado de carbono y de materiales sólidos con la lanza multifuncional realizada según la invención.

Por medio de la lanza multifuncional con las características indicadas en la combinación de características reseñada en el párrafo anterior, se pueden introducir por soplado materiales sólidos con un tamaño de hasta 10 kg/min.

Por medio de la configuración de la parte de desembocadura del segundo tubo como tobera de Laval, se puede graduar la presión inicial en cuanto al impulso, es decir la velocidad, del gas que contiene oxígeno, alimentado en las operaciones de corte y de fusión y en las operaciones de afino. La primera hendidura anular formada por los tubos primero y segundo hace posible realizar las funciones de corte, fusión y afino de la lanza multifuncional propuesta en la invención.

Se debe entender por gas que contiene oxígeno preferentemente un oxígeno técnico, como el que se obtiene por ejemplo de una instalación de descomposición del aire, o bien aire, o bien aire enriquecido con oxígeno.

Las hendiduras anulares segunda o tercera respectivamente sirven, en una operación de combustión, para la alimentación de combustible en forma de gas y/o líquida, por ejemplo gas natural y/o aceite pesado para combustión (fuel-oil), o bien para la alimentación de gas que contenga oxígeno, en especial oxígeno técnico, con el cual se quema el combustible. Las hendiduras anulares segunda y tercera hacen posible conjuntamente la función de quemador de la lanza multifuncional realizada según la invención para una operación de combustión.

La cuarta hendidura anular formada por los tubos cuarto y quinto sirve, en una operación de combustión adicional posterior, para la alimentación de gas que contenga oxígeno y de este modo hace posible la función de combustión adicional posterior de la lanza multifuncional realizada según la invención.

Según una forma de realización preferida, la cuarta hendidura anular termina en el lado de su desembocadura, formando entre 2 y 16 canales de salida, pero preferentemente entre 4 y 6 canales.

Los canales de salida están dirigidos preferentemente hacia afuera desde el eje longitudinal central, de manera que la proyección normal (perpendicular) del eje central respectivamente de un canal de salida sobre un plano situado a través del eje longitudinal central y a través de la desembocadura del canal de salida, con el eje longitudinal central, forma un ángulo \alpha de entre 2,5 y 25º, pero preferentemente un ángulo \alpha de entre 5 y 15º.

Por medio de esta configuración de los canales de salida, con el gas, que contiene oxígeno y que es alimentado a través de los canales de salida de la atmósfera del recipiente metalúrgico, se puede cubrir una amplia zona de esta atmósfera y se puede realizar la combustión adicional posterior de los gases de escape combustibles.

Según la invención, los ejes centrales de los canales de salida están situados en forma inclinada respecto al eje longitudinal central de la lanza multifuncional, concretamente y de forma preferida de manera que la protección normal del eje central de cada canal de salida sobre un plano orientado en perpendicular al eje longitudinal central, con un plano situado a través del eje longitudinal central y a través de la desembocadura del canal de salida, forma un ángulo \beta de entre 2,5 y 60º, pero preferentemente un ángulo \beta de entre 5 y 20º.

Esta configuración de los canales de salida permite una combustión adicional posterior todavía más completa de los gases de escape del recipiente metalúrgico, puesto que de este modo el gas que contiene oxígeno introducido por soplado a través de los canales de salida y en consecuencia también los gases de escape del recipiente metalúrgico, introducidos por aspiración en estos chorros de gas con oxígeno, son puestos en un movimiento giratorio en forma helicoidal. Esto refuerza la mezcla a fondo del gas que contiene oxígeno con los gases de escape, así como su combustión adicional posterior.

Los diversos ángulos \alpha o bien \beta pueden ser elegidos también con valores respectivamente diferentes para los diversos canales de salida, con el fin de corresponder en forma óptima a las condiciones marginales especiales en la utilización de la lanza multifuncional.

El tubo situado en la parte más exterior, es decir el quinto tubo, está ventajosamente provisto de un sistema de refrigeración, que está realizado preferentemente como envoltura doble con refrigeración por agua.

Por medio de la refrigeración prevista de acuerdo con esta característica, se alarga la duración de vida de la lanza multifuncional.

Según otra característica ventajosa, las partes de la desembocadura del segundo y/o del tercer tubo en el lado exterior tienen hendiduras, estando realizadas estas hendiduras preferentemente en paralelo al eje longitudinal central. Estas hendiduras sirven para mejorar la refrigeración de la respectiva parte de desembocadura.

Según una variante ventajosa de realización, las partes de desembocadura del primer tubo, del segundo tubo y del tercer tubo terminan en un primer plano de desembocadura, situado en perpendicular respecto al eje longitudinal central, y las partes de desembocadura de los tubos cuarto y quinto terminan en un segundo plano de desembocadura, situado en perpendicular al eje longitudinal central, estando el primer plano de desembocadura retranqueado detrás del segundo plano de desembocadura.

Para este caso es preferible convenientemente también la envoltura doble con refrigeración por agua hasta el segundo plano de desembocadura.

Los tubos colocados en el interior de la lanza multifuncional quedan de este modo mejor protegidos contra esfuerzos mecánicos en su desembocadura.

Para poder realizar de forma rápida y sencilla trabajos de reparación, el extremo de la desembocadura del segundo tubo está formado por una parte de desembocadura unida al segundo tubo en forma separable, en especial unida mediante rascado.

Según formas ventajosas de realización, tanto el primer tubo como en su caso también el segundo tubo están realizados en forma resistente al desgaste.

La realización resistente al desgaste del primer tubo y en su caso del segundo tubo está configurada preferentemente de manera que el primer tubo y en su caso también el segundo tubo están fabricados de un acero aleado con carburos de cromo o bien a partir de un acero con cromado duro o a partir de un cobre con cromado duro o de cobre o de un acero, que esté provisto en su interior, y en su caso también en su exterior, de un suplemento o recubrimiento de cerámica.

Estas formas de realización resistentes al desgaste permiten introducir por soplado medios abrasivos, como por ejemplo carbones en grano fino, óxidos metálicos, formadores de escorias y similares a través del primer tubo y en su caso a través de la hendidura anular formada por los tubos primero y segundo, por medio de un gas portador, hacia o sobre el caldo de colada o la escoria, sin que con ello se reduzcan de forma esencial las duraciones de vida de los tubos primero y segundo.

Para poder realizar además de forma especialmente rápida y sencilla las reparaciones, los tubos tercero y cuarto están ventajosamente divididos en su longitud y las respectivas partes de tubo están sujetas una contra otra por medio de uniones separables, en especial uniones por tornillos.

Según otra forma preferida de realización, además de la desembocadura del segundo tubo, también la desembocadura o desembocaduras del primer tubo y/o del tercer tubo y/o del cuarto tubo, y/o los canales de salida, están configuradas como toberas de Laval.

Esto es conveniente especialmente, además de para las funciones de afino y de corte, también para conseguir una elevada velocidad y por lo tanto un gran impulso y alcance o profundidad de penetración de los respectivos chorros de gas y/o de gas y materiales sólidos para una o varias de las funciones de quemador, introducción por soplado de carbono y materiales sólidos y combustión adicional posterior.

La configuración de la forma de las toberas de Laval de la desembocadura del segundo tubo está realizada convenientemente de manera que el ángulo de apertura \gamma de la parte con forma cónica de la desembocadura del segundo tubo tenga entre 0,1 y 5º, pero preferentemente entre 0,5 y 3º.

La elección del ángulo de apertura \gamma depende entre otras cosas también de las condiciones reinantes en el recipiente para el caldo fundido. Así, en un recipiente para el caldo fundido, sometido a una sobrepresión, se eligen más bien valores pequeños para el ángulo de apertura \gamma, mientras que en un recipiente para el metal fundido, en el que reina una depresión o vacío, son ventajosos valores más altos.

Según otra forma ventajosa de realización, el primer tubo puede ser desplazado dentro del segundo tubo a lo largo de un eje longitudinal central, para poder ejercer mayor influencia sobre la función de inyección de materiales sólidos y de carbono. Además, de este modo se puede conseguir un aumento de la cantidad de oxígeno que se debe inyectar con una presión inicial dada, cuando el primer tubo ha sido desplazado hasta detrás del punto más estrecho del segundo tubo.

Para la alimentación de la lanza multifuncional con gas portador, el primer tubo, así como las hendiduras anulares primera, segunda, tercera y cuarta, están respectivamente conectados cada uno de ellos a un sistema de alimentación de gas portador, en especial un sistema de alimentación de gas inerte.

El gas portador o gas inerte, según sea la operación del proceso que se realiza en el momento, puede servir como gas inyector para la introducción mediante tobera del carbono o del material sólido o bien para ajustar un contenido definido de oxígeno en el gas con contenido de oxígeno alimentado durante una operación de corte y de fusión, de afino o de combustión. Además la lanza multifuncional, antes de su utilización en el procedimiento propuesto en la invención, o bien las secciones transversales de soplado no utilizadas en el momento respectivo, pueden ser lavadas con una pequeña corriente de gas inerte y así mantenidas libres de salpicaduras de metal.

Para la alimentación de la lanza multifuncional con todos los restantes gases, necesarios para las operaciones del proceso, el primer tubo, así como las hendiduras anulares primera, tercera y cuarta, son conectados respectivamente a un sistema de alimentación de oxígeno, a un sistema de alimentación de aire y en su caso a un sistema de alimentación de vapor, así como a un sistema conectable y desconectable de introducción de materiales sólidos a través de toberas, y la segunda hendidura anular puede estar unida a un sistema de alimentación de combustible, para la alimentación de un combustible líquido y/o gaseoso.

Para poder inyectar en su caso también oxígeno en una operación de corte y de fusión y/o de afino a través del primer tubo, que sirve por lo demás predominantemente para la inyección de carbón y de materias sólidas, se puede realizar una conmutación de la alimentación de gas portador y de materiales sólidos del primer tubo a una alimentación de oxígeno por medio de un dispositivo de conmutación, en especial una válvula de conmutación.

En forma ventajosa, la alimentación de gases hasta la lanza multifuncional se puede regular por medio del ajuste de la presión inicial o previa del gas respectivo.

En forma alternativa o adicional a esto, la alimentación de gases hasta la lanza multifuncional puede ser ajustada por medio de diafragmas rígidos sencillos y/o válvulas de cierre rápido, situadas respectivamente en las diversas tuberías de gas.

El objeto planteado según la presente invención se soluciona además, para la inyección de grandes cantidades de materiales sólidos, por medio de la combinación de las características siguientes:

-: un primer tubo para la formación de un canal de alimentación, en especial para líquidos o para gas que contenga oxígeno;

-: un segundo tubo, que rodea al primer tubo formando una primera hendidura anular, en especial para la alimentación de un gas que contenga oxígeno, estando la parte de desembocadura del tubo segundo configurada como tobera de Laval;

-: un tercer tubo, que rodea al segundo tubo formando una segunda hendidura anular, en especial para la alimentación de combustible en forma de gas y/o en forma líquida;

-: un cuarto tubo que rodea al tercer tubo, formando una tercera hendidura anular, en especial para la alimentación de un gas que contenga oxígeno;

-: un quinto tubo, que rodea al cuarto tubo, formando una cuarta hendidura anular, en especial para la alimentación de agua de refrigeración, estando la cuarta hendidura anular realizada en forma cerrada en el lado de la desembocadura;

-: un sexto tubo, que rodea al quinto tubo, formando una quinta hendidura anular, en especial para la alimentación de gas que contenga oxígeno, terminando la quinta hendidura anular en el lado de la desembocadura formando varios canales de salida, y estando el eje central de cada canal de salida alineado en forma inclinada respecto al eje longitudinal central y orientado en sentido opuesto a este último;

-: un séptimo tubo, que rodea al sexto tubo, formando una sexta hendidura anular, en especial para la evacuación de agua de refrigeración, estando la sexta hendidura anular realizada en forma cerrada en el lado de la desembocadura, y estando la cuarta hendidura anular unida a la sexta hendidura anular, en la zona de la cabeza de la lanza multifuncional, por medio de taladros, que no cruzan a través de los canales de salida;

-: entre uno y nueve tubos de tobera realizados con resistencia contra el desgaste, en especial para la alimentación de sustancias sólidas, de grano fino hasta incluso en forma de polvo, estando los tubos de tobera situados dentro de la quinta hendidura anular y estando el eje central de cada tubo de tobera situado en paralelo al eje longitudinal, y atravesando los tubos de tobera la cabeza de la lanza multifuncional, sin cruzar por encima de taladros o de canales de salida.

Especialmente ventajosos son aquí los tubos de tobera, a través de los cuales se inyectan los materiales sólidos en forma de grano fino y/o en forma de polvo en y/o sobre el caldo de colada o la escoria. Según sea la operación del proceso, en una etapa u operación de inyección por soplado de carbono tiene lugar la alimentación de materiales que contienen carbono, en especial carbón, pero por ejemplo también coque y/o una fracción ligera de materiales triturados, y en una operación de inyección por soplado de materiales sólidos, tiene lugar una alimentación de aditivos y/o medios de aleación, entendiéndose por aditivos y medios de aleación todos los formadores de escorias convencionales, utilizados generalmente en la fabricación de caldos de colada de metal, en especial de caldos de colada de acero y de hierro en bruto, medios para la formación de espumas de escoria, medios para la oxidación de elementos acompañatorios no deseados, medios para la graduación de la composición deseada del caldo de colada de metal, etc. Los tubos de toberas hacen posible la realización de las funciones de inyección de carbono y de materiales sólidos de la lanza multifuncional construida según la invención.

La lanza multifuncional provista de la combinación de características antes mencionadas es adecuada de forma excelente para la inyección de cantidades de materiales sólidos también muy grandes, de hasta 200 kg/min. Esto es especialmente ventajoso, si se deben sustituir por energía de origen fósil grandes proporciones de energía eléctrica, que eran necesarias hasta ahora para la fabricación del caldo de colada, por ejemplo para aumentar más la productividad, y si se deben inyectar en forma neumática en las escorias y/o en el caldo de colada grandes cantidades de los materiales sólidos antes mencionados, para los más diversos casos de aplicación.

Por medio de la configuración de la parte de desembocadura del segundo tubo como tobera de Laval, la presión inicial del gas que contiene oxígeno, alimentado en las operaciones de corte y de fusión y en las operaciones de afino, es transformada en impulso, es decir en velocidad. La primera hendidura anular formada por los tubos primero y segundo hace posible realizar las funciones de corte, fusión y afino de la lanza multifuncional propuesta en la invención.

Se debe entender por gas que contiene oxígeno, preferentemente el oxígeno técnico, como el que se obtiene por ejemplo de una instalación de descomposición de aire, o bien aire o bien aire enriquecido con oxígeno.

El primer tubo sirve para el control reproducible del impulso del chorro de Laval desde la primera hendidura anular, regulando con el primer tubo la anchura de extensión del chorro y de este modo también el efecto de afino del chorro de Laval. Esto se emplea también para no desgastar adicionalmente el fondo refractario del recipiente metalúrgico en caso de una altura de baño pequeña o bien para asegurar en forma selectiva mayores contenidos de FeO en las escorias sobre el caldo de colada de acero, para mejorar esencialmente de este modo el desfosforado de caldos de colada de metal también en el caso de elevados contenidos de carbono en el caldo de colada. La lanza multifuncional realizada según la invención, por lo tanto, tiene también la capacidad de controlar los contenidos de óxido de hierro en las escorias y por lo tanto el desfosforado, pero por ejemplo también el desvanadizado del caldo de colada de hierro.

A través del primer tubo se pueden introducir también líquidos que deben ser evacuados en el chorro de la tobera de Laval o en el foco de combustión delante de la lanza multifuncional. El primer tubo, por lo tanto, permite entre otras cosas la función de inyección del líquido con la lanza multifuncional realizada según la invención.

Pero, normalmente el primer tubo está alimentado con oxígeno o con gas que contiene oxígeno. Al realizar el afino de caldos de colada aleados, el primer tubo puede ser alimentado con aire o con gas inerte o con vapor, para rebajar la presión parcial del CO en el foco de combustión delante de la lanza multifuncional y por lo tanto para reducir la formación de escorias de cromo.

Las hendiduras anulares segunda o tercera sirven, en una etapa u operación de combustión, para la alimentación de combustible en forma de gas y/o en forma líquida, por ejemplo gas natural y/o aceite pesado de combustión (fuel-oil), o bien para la alimentación de gas que contenga oxígeno, en especial oxígeno técnico, con el que se quema el combustible. Las hendiduras anulares segunda y tercera hacen posible conjuntamente la función de quemador de la lanza multifuncional realizada según la invención para una etapa u operación de combustión.

La hendidura anular quinta, formada por los tubos quinto y sexto, sirve para la alimentación de gas que contenga oxígeno en una operación de combustión adicional posterior y de este modo hace posible la realización de la función de combustión adicional posterior de la lanza multifuncional fabricada según la invención.

Por medio de la envoltura de refrigeración, formada por las hendiduras anulares cuarta y sexta y por los taladros que unen a estas hendiduras anulares en la cabeza de la lanza multifuncional, se alarga la duración de vida de la lanza multifuncional.

Según una forma preferida de realización, la quinta hendidura anular termina en el lado de su desembocadura formando entre 2 y 16 canales de salida, pero preferentemente 4 canales de salida.

Los canales de salida están orientados preferentemente en sentido opuesto al eje central longitudinal, de manera que la proyección perpendicular del eje central de cada uno de los canales de salida sobre un plano situado a través del eje longitudinal central y a través de la desembocadura del canal de salida, forma con el eje longitudinal central un ángulo \alpha de entre 2,5 y 25º, pero preferentemente un ángulo \alpha de entre 5 y 15º.

Por medio de esta realización de los canales de salida, con el gas que contiene oxígeno y que es alimentado a través de los canales de salida de la atmósfera del recipiente metalúrgico, se cubre una amplia zona de esta atmósfera y se realiza la combustión adicional posterior de los gases de escape combustibles.

Según una característica ventajosa, los ejes centrales de los canales de salida están situados en forma inclinada respecto al eje central longitudinal de la lanza multifuncional, concretamente de manera que la proyección perpendicular del eje central de cada canal de salida sobre un plano orientado en perpendicular al eje longitudinal central forma con un plano situado a través del eje longitudinal central y a través de la desembocadura del canal de salida, un ángulo \beta de entre 2,5 y 60º, pero preferentemente un ángulo \beta de entre 5 y 20º.

Esta forma de realización de los canales de salida permite una combustión adicional posterior más completa de los gases de escape del recipiente metalúrgico, puesto que de este modo el gas que contiene oxígeno, inyectado a través de los canales de salida y consecuentemente también los gases de escape del recipiente metalúrgico introducidos por aspiración en estos chorros de gas de oxígeno, son puestos en un movimiento giratorio con forma helicoidal. Esto requiere la mezcla a fondo del gas que contiene oxígeno con los gases de escape, así como su combustión adicional posterior.

Los diversos ángulos \alpha o bien \beta pueden ser elegidos cada uno de ellos también en forma diferente para los diversos canales de salida, para tener en cuenta de forma óptima las condiciones marginales especiales en la utilización de la lanza multifuncional.

La configuración de la forma de las toberas de Laval en la desembocadura del segundo tubo está realizada convenientemente de manera que el ángulo de apertura \gamma de la parte con forma cónica de la desembocadura del segundo tubo es de entre 0,1 y 5º, pero preferentemente entre 0,5 y 3º.

La elección del ángulo de apertura \gamma depende entre otras cosas también de las condiciones reinantes en el recipiente para la masa fundida de metal. Así, para un recipiente de masa fundida de metal sometido a una presión positiva se eligen más bien valores pequeños para el ángulo de apertura \gamma, mientras que en un recipiente para masa de metal fundida, en el que reina una depresión o vacío, son ventajosos valores más elevados.

Según otra característica ventajosa, las partes de desembocadura de los tubos segundo y/o tercero tienen hendiduras en el lado exterior, estando estas hendiduras preferentemente situadas en paralelo al eje longitudinal central. Estas hendiduras sirven para la refrigeración mejorada de la respectiva parte de desembocadura.

Según una variante ventajosa de realización, las partes de desembocadura de los tubos segundo y tercero terminan en un primer plano de desembocadura, situado perpendicularmente respecto al eje longitudinal central, y las partes de desembocadura de los tubos cuarto, quinto, sexto y séptimo están en un segundo plano de desembocadura, situado en perpendicular al eje longitudinal central, estando el primer plano de desembocadura retranqueado detrás del segundo plano de desembocadura.

Los tubos situados en el interior de la lanza multifuncional son protegidos de este modo mejor contra los esfuerzos mecánicos en la zona de su desembocadura.

Según otra forma ventajosa de realización, el primer tubo puede ser desplazado dentro del segundo a lo largo del eje longitudinal central, para poder tener otra influencia adicional sobre el chorro de Laval que sale de la primera hendidura anular. Además, de este modo, cuando el primer tubo ha sido desplazado hasta detrás del punto más estrecho del segundo tubo, con una presión inicial dada se puede conseguir un aumento de la cantidad de oxígeno que se debe inyectar.

Para poder realizar rápidamente y de forma sencilla reparaciones, el extremo de desembocadura del segundo tubo está formado por una parte de desembocadura unida en forma separable al segundo tubo, en especial mediante rosca o bien por medio de una unión por deslizamiento, hermetizada mediante juntas tóricas.

Para poder realizar además de forma rápida y sencilla reparaciones, los tubos () tercero y/o cuarto y/o quinto y/o el tubo () sexto y/o séptimo están ventajosamente divididos por lo menos una vez en su longitud, y las respectivas partes de los tubos están sujetas entre sí por medio de uniones separables, en especial uniones por tornillos y/o uniones por deslizamiento hermetizadas con juntas tóricas.

Según otra forma ventajosa de realización, además de la desembocadura del segundo tubo, también la desembocadura o las desembocaduras de los tubos tercero y/o cuarto y/o los canales de salida y/o del tubo o de los tubos de tobera están configurados como toberas de Laval y/o la desembocadura del primer tubo tiene un diámetro ensanchado.

Esta forma de toberas de Laval es conveniente en especial para conseguir, además de la función de afino y de corte, también una elevada velocidad para una o varias de las funciones de quemador, inyección de carbono y de materiales sólidos y combustión adicional posterior, y por lo tanto el impulso y el alcance o la profundidad de penetración de los respectivos chorros de gas y/o de gas y materiales sólidos.

El ensanchamiento del diámetro de la desembocadura del primer tubo es ventajoso en especial en un recipiente de masa fundida de metal sometido a una depresión o vacío.

Según una forma ventajosa de realización, el tubo o los tubos de tobera están realizados en forma resistente al desgaste.

La realización resistente al desgaste de los tubos de tobera está configurada preferentemente de manera que el tubo respectivo está fabricado de un acero aleado con carburos de cromo o de un acero con cromado duro o de cobre con cromado duro o de cobre o de un acero, que esté provisto en su lado interior y en su caso en su lado exterior de un suplemento o un revestimiento de cerámica.

Estas realizaciones resistentes al desgaste permiten inyectar en o sobre el caldo de colada o las escorias medios abrasivos, como por ejemplo carbón de grano fino, óxidos de metal, formadores de escorias y similares, a través de los tubos de tobera por medio de un gas portador, sin reducir por ello de forma esencial la duración de vida de los tubos de tobera.

Otra forma ventajosa de realización de la lanza multifuncional propuesta en la invención consiste en acoplar al tubo o a los tubos de tobera en cada extremo, más alejado de la cabeza de la lanza funcional, una cámara de distribución de materiales sólidos, estando la cámara de distribución de materiales sólidos formada por un cuerpo hueco esencialmente cilíndrico, con forma de anillo, rodeado por todos sus lados, con un fondo, un recubrimiento y una limitación lateral y atravesando el tubo o los tubos de tobera el fondo de la cámara de distribución () de materiales sólidos desde abajo y de modo que por lo menos un tubo de alimentación de materiales sólidos desemboca tangencialmente en la limitación lateral de la cámara de distribución de los materiales sólidos.

Adicionalmente a la forma de realización indicada, está previsto preferentemente otro cuerpo hueco con forma de anillo, esencialmente cilíndrico, teniendo el otro cuerpo hueco su parte superior abierta y un fondo y una limitación lateral y estando el otro cuerpo hueco situado dentro de la cámara de distribución de los materiales sólidos de manera que entre el recubrimiento de la cámara de distribución de los materiales sólidos y la limitación lateral del otro cuerpo hueco quede una hendidura de separación, y desembocando el tubo o los tubos de tobera en el fondo del otro cuerpo hueco.

Los materiales sólidos son inyectados tangencialmente en la cámara de distribución de materiales sólidos y pasan a través de la hendidura por encima de una pared intermedia, que está formada por la limitación lateral del otro cuerpo hueco, hasta un espacio del que salen los tubos de tobera (es decir hasta el otro cuerpo hueco). La entrada hasta los tubos de tobera está realizada en forma cónica y en forma resistente al desgaste, igual que los propios tubos de tobera.

La cámara de distribución de materiales sólidos está sujeta en el cuerpo de la lanza con un cierre rápido o una brida y se puede extraer después de soltar el cierre. Los tubos de tobera resistentes al desgaste están sujetos en un anillo que forma el fondo de la cámara de distribución de los materiales sólidos y pueden ser cambiados fácilmente.

La cámara de distribución de materiales sólidos de la lanza multifuncional realizada según la invención está convenientemente unida a un sistema de alimentación de gas portador, en especial un sistema de alimentación de gas inerte, así como a uno o varios sistemas de alimentación de materiales sólidos.

Alternativamente a esto, es decir cuando no se ha previsto ninguna cámara de distribución de los materiales sólidos, los tubos de tobera propiamente dichos están unidos a un sistema de alimentación de gas portador, en especial un sistema de alimentación de gas inerte, así como a uno o varios sistemas de alimentación de materiales sólidos.

Para la alimentación adicional de la lanza multifuncional con gas portador, el primer tubo, así como las hendiduras anulares primera, segunda, tercera y quinta, están conectados respectivamente a un sistema de alimentación de gas portador, en especial a un sistema de alimentación de gas inerte.

El gas portador o el gas inerte, según sea la etapa del proceso que se realiza en el momento, puede servir como gas de inyección para la introducción mediante toberas del carbono o de los materiales sólidos, o bien para graduar un contenido definido de oxígeno del gas que contiene oxígeno alimentado durante una operación de corte y de fusión, de afino o de combustión. Además, la lanza multifuncional, antes de su utilización en el procedimiento propuesto en la invención, o bien las secciones transversales de inyección no utilizadas en el momento correspondiente, pueden ser lavadas con una pequeña corriente de gas inerte o de aire y así pueden ser mantenidas libres de salpicaduras de metal.

Para la alimentación de la lanza multifuncional con todos los demás gases necesarios para las operaciones del proceso, el primer tubo, así como las hendiduras anulares primera, tercera y quinta, están conectados respectivamente a un sistema de alimentación de oxígeno, un sistema de alimentación de aire y en su caso a un sistema de alimentación de vapor, y la segunda hendidura anular está conectada a un sistema de alimentación de combustible para la alimentación con combustible líquido y/o gaseoso.

En forma adicional o alternativa al sistema de alimentación de oxígeno y/o de aire, las hendiduras anulares primera y/o quinta pueden ser provistas de un sistema de alimentación de aire a alta temperatura. Se debe entender aquí por aire a alta temperatura un gas que contenga oxígeno, por ejemplo aire enriquecido con oxígeno, con una temperatura de entre 200 y aproximadamente 1.200ºC.

La alimentación de gases hasta la lanza multifuncional puede ser regulada ventajosamente por medio de un ajuste de la presión previa del gas respectivo.

En forma alternativa o adicional a esto, la alimentación de gases hasta la lanza multifuncional puede ser ajustada por medio de diafragmas rígidos sencillos y/o válvulas de cierre rápido, colocados respectivamente en las diversas tuberías de gas.

Todas las formas de realización de las lanzas multifuncionales propuestas en la invención tiene en común el hecho de que a través del primer tubo y/o de la primera hendidura anular se pueden detectar ondas electromagnéticas, como ya es de por sí conocido, en especial en la zona de la luz visible y del campo de rayos infrarrojos contiguo a la misma, que son emitidos por una masa fundida de metal, realizándose la detección por medio de un sistema óptico, y pueden ser conducidas dichas ondas electromagnéticas a un detector para determinar la temperatura y/o la composición química de la masa fundida de metal.

Durante una medición de este tipo, se inyecta preferentemente has inerte a través del primer tubo y/o de la primera hendidura anular mientras puede continuar conectada la función de quemador de la lanza multifuncional. La valoración de las ondas electromagnéticas para determinar la temperatura y/o la composición química de la masa fundida de metal puede ser realizada en forma pirométrica y/o espectrométrica. Un procedimiento similar ha sido propuesto ya en el documento WO 97/22859, con la diferencia de que aquí no se realiza la medición bajo el baño, como ocurre en el documento WO 97/22859.

Las lanzas multifuncionales realizadas según la invención, tanto la forma de realización para cantidades pequeñas de materiales sólidos, como también para grandes cantidades de materiales sólidos, se colocan ventajosamente de manera que puedan ser desplazadas y/o basculadas a lo largo de su eje longitudinal. De este modo, por una parte se puede controlar la profundidad de penetración de los respectivos chorros de gas en el caldo de colada y se puede ajustar el tramo de recorrido de los chorros de gas cuando varíe la altura de la superficie del baño, y por otra parte se puede alcanzar o sobrepasar una zona mayor de la superficie del baño.

Se ha comprobado además que es especialmente ventajoso colocar una lanza multifuncional debajo de un panel de cobre, abombado en dirección hacia el interior del recipiente metalúrgico, permaneciendo la lanza funcional en forma desplazable y/o basculable, puesto que la lanza multifuncional queda de este modo especialmente bien protegida.

El número de lanzas multifuncionales utilizadas en un recipiente metalúrgico varía con la clase de recipiente metalúrgico y con su tamaño, así como con las formas de realización de las lanzas multifuncionales utilizadas. Se pueden prever entre una y diez lanzas multifuncionales. Los mayores costes de inversión en el caso de grandes cantidades de lanzas quedan de este modo más que compensados, porque la introducción de energía, carbono y materiales sólidos y la combustión posterior adicional se realizan de un modo muy uniforme en todo el espacio del horno y sobre toda la superficie del caldo de colada y de este modo aumenta la productividad del respectivo recipiente metalúrgico.

En caso de grandes cantidades de lanzas multifuncionales, por ejemplo cinco, es ventajoso también realizar las lanzas multifuncionales con menores dimensiones, de manera que la suma de las secciones transversales de inyección sea aproximadamente la misma que cuando se emplea un número menor de lanzas multifuncionales, por ejemplo con solamente dos lanzas multifuncionales.

A continuación se utilizan ejemplos típicos, pero no limitativos de hornos eléctricos y de convertidores para la descripción de la invención.

Siempre que no se diga en el texto otra cosa, las explicaciones siguientes se refieren a lanzas multifuncionales para la inyección por soplado de grandes cantidades de materiales sólidos.

Para simplificar la terminología, el primer tubo y las hendiduras anulares primera, segundo, tercera y quinta, así como los tubos de tobera, junto con la respectiva parte de desembocadura correspondiente o los canales de salida se designan a continuación como tobera 1, tobera 2, tobera 3, tobera 4, tobera 5 y tobera 6.

Según la invención se colocan una o, en el caso de hornos grandes, varias lanzas multifuncionales por encima de la superficie del baño, medido desde la piquera para salida de la colada, preferentemente en la pared lateral, en la zona de la piquera o también realizando la inyección por soplado desde la tapa del horno. El eje longitudinal de la lanza multifuncional debe tener una inclinación superior a 35º respecto a la superficie del baño en el caso de su colocación en la pared lateral o en la zona de la piquera. La lanza multifuncional está colocada por regla general en forma fija. En el caso de una disposición en hornos eléctricos con ladrillos largos en la zona de las escorias o a veces también en la zona de la piquera del horno eléctrico, está prevista en la pared lateral y/o en la zona de la piquera o bien en la tapa del horno una disposición de lanza desplazable linealmente con o sin posibilidad de basculado.

Según el modo en el que el horno eléctrico esté equipado con quemadores y/o lanzas de combustión adicional posterior correspondientes al estado de la técnica, se emplean las lanzas multifuncionales preferentemente en la zona de las partes más frías del horno (cold spots) o de la piquera. Sin embargo, en principio las lanzas multifuncionales pueden ser colocadas en todos los puntos del perímetro del horno o bien orientadas hacia abajo desde la tapa del horno. En el caso de los hornos eléctricos que se cargan por ejemplo continuamente a través de un quinto orificio en la tapa con grandes cantidades de esponja de hierro, es ventajosa una disposición de esta clase, en la que los chorros procedentes de las lanzas multifuncionales chocan contra la masa de metal fundido en la proximidad del punto de incidencia de la esponja de hierro, puesto que allí se necesita imperiosamente energía, se forma CO y puede ser a continuación quemado, y además se reduce la formación de FeO por medio de la inyección de carbón por soplado.

En cuanto a la altura de la posición de las lanzas en la pared lateral se debe tener en cuenta que el tramo de recorrido, por ejemplo del chorro procedente de la tobera 2, debe ser inferior a 2 metros, si es importante el afino definido del caldo de colada y por lo tanto la penetración del chorro de oxígeno en el caldo de la colada. En la piquera del horno eléctrico, el tramo de recorrido de los chorros es generalmente inferior a 1,2 metros. En el convertidor o en reactores simulares, los tramos de recorrido de los chorros pueden ser también esencialmente mayores de 2 metros.

Para la optimización del consumo de electrodos, las lanzas multifuncionales, cuando están situadas en la pared lateral, se colocan preferentemente en posición tangencial respecto a un cilindro imaginario. El diámetro de este cilindro tiene un valor de entre el círculo parcial del electrodo y la pared del horno.

La lanza multifuncional se emplea preferentemente en un panel de cobre aproximadamente cuadrado, con refrigeración intensiva, con una longitud lateral de aproximadamente 0,5 metros. De este modo se alarga el tiempo de vida de la zona que rodea a la lanza. Esto es importante especialmente si se emplean en parte grandes trozos de chatarra y si se mantiene corto el tiempo de precalentamiento al realizar la inyección de oxígeno desde la tobera 4 y de combustible desde la tobera 3. Entonces se puede invertir en especial el sentido del chorro de oxígeno procedente de la tobera 5 o también de la tobera 2 y una cantidad parcial puede rozar brevemente sobre el panel, como puede ocurrir también en el caso de quemadores convencionales. El montaje de la lanza multifuncional debajo de un panel de cobre abombado en forma de cuña en dirección hacia el interior del horno se ha comprobado que es especialmente ventajoso, puesto que de este modo la lanza queda especialmente bien protegida.

La forma de trabajo con la lanza multifuncional propuesta en la invención se puede describir del modo siguiente.

En la posición de espera, las toberas están alimentadas con los medios siguientes: aire (tobera 1), aire (tobera 2), N_{2} (tobera 3), aire (tobera 4) y aire (tobera 5) con cantidades mínimas, que pasan por ejemplo con una presión de 0,2 bar.

Al realizar la carga del horno se aumenta momentáneamente la presión en las toberas hasta aprox. 1,5 bar, si la lanza está expuesta a salpicaduras desde el espacio del horno al realizar la carga.

Después de la carga de materiales portadores de hierro, como chatarra y/o hierro fundido, carbón en trozos, hierro reducido directamente, formadores de escoria, etc., se activa paso a paso la lanza multifuncional, partiendo desde cantidades de conservación libre (por debajo de 1 bar de presión inicial) y se utiliza para los diversos fines. El desarrollo en el tiempo de las etapas del proceso, sin embargo, depende entre otras cosas también del tipo de trozos de los materiales de carga, del desarrollo planteado del contenido de carbono del caldo de colada, de los contenidos de óxidos metálicos en la escoria, del necesario desfosforado del caldo de colada, etc., y puede variar. En un caso extremo, se conectan todas las funciones ya desde el principio y se hace funcionar la lanza en forma constante durante un cierto tiempo.

En el caso de materiales de carga de tipo medio, por ejemplo chatarra habitual, la forma típica de trabajo es la siguiente.

En primer lugar, después del encendido del arco voltaico y de las llamas en el codo de escape de gas, se conecta la entrada de oxígeno a través de la tobera 4 e inmediatamente a continuación se conecta también la entrada de combustible, por ejemplo gas natural (entre 0,6 y 7 Nm^{3}/min) desde la tobera 3. La chatarra es precalentada antes de la lanza (función de quemador).

Al cabo de un corto tiempo, que depende de la mezcla de chatarra utilizada, por ejemplo después de 2 minutos, se conecta un caudal medio de oxígeno desde la tobera 2 para el corte y la fusión oxidante de la chatarra. Según sea la cantidad de O_{2} calculada previamente para el afino, después de la formación de un cráter o núcleo líquido de la colada de metal con una profundidad de por ejemplo 20 cm, se realiza la descarburación del caldo de colada con una gran cantidad de oxígeno con un impulso controlado del chorro de oxígeno a través del primer tubo. La función de quemador permanece conectada en la mayoría de los casos de aplicación, para optimizar la efectividad de la fusión y de la descarburación y de la oxidación parcial de la masa de metal fundido.

Los gases combustibles del horno son aspirados hacia los diversos chorros de oxígeno y parcialmente quemados después de la conexión del oxígeno desde la tobera 5. La energía liberada de este modo es traspasada con un elevado grado de efectividad hacia la chatarra, la escoria y la masa de metal fundido y no se pierde a través del sistema de escape de gas. Este último incluso es descargado de esfuerzos termotécnicos. Los chorros de oxígeno procedentes de la tobera 5, es decir entre 2 y 16 chorros por cada lanza multifuncional, realizan la inyección por soplado en forma inclinada desde el eje longitudinal de la lanza alejándose hacia el recorrido de la chatarra.

En una lanza para pequeños índices de inyección de materiales sólidos, la tobera central 1 puede ser conmutada desde alimentación de aire a alimentación de oxígeno, si está montada una válvula de conmutación especial en la entrada hacia la tobera y, después del lavado con nitrógeno puede ser conmutada por ejemplo a inyección de carbón por soplado. Cuando existe una gran necesidad de oxígeno para el afino, se corta la inyección de carbón a través de la tobera, se lava con N_{2} la tobera 1 con ayuda de la válvula de conmutación y se hace pasar un caudal predeterminado de oxígeno a través de la tobera 1 y también a través de la tobera 2.

La cantidad de oxígeno que pasa a través de la tobera 2 es de entre 400 y 3.000 Nm^{3} por hora, según sea el tamaño del horno y el número de lanzas multifuncionales. A través de las toberas 6 se inyectan hasta 0,3 kg de carbón por minuto por cada mm2 de sección de soplado. Así pues, según sea la forma de funcionamiento del horno, la masa de metal fundido puede ser descarburada rápidamente o incluso carburada. A través de una tobera 6 con un paso nominal de 12 mm se pueden inyectar, por ejemplo, hasta 34 kg de carbón por minuto al inyectar pequeñas cantidad de O_{2} a través de la tobera 2. Por medio de la inyección de carbón por soplado se consigue que la escoria se espume de forma muy rápida e intensiva, que los contenidos de FeO en las escorias se estabilicen en un nivel bajo de hasta menos del 20% y que los contenidos de oxígeno en el acero se reduzcan desde aproximadamente 1.000 ppm hasta unas 600 ppm, también en el caso de contenidos de carbono de por ejemplo el 0,04% en la masa fundida de metal. Esto proporciona, entre otras cosas, también menores consumos de agentes de aleación y un acero más puro. Estos efectos se pueden reforzar todavía más mediante el lavado de la masa fundida de metal con toberas de lavado regulables fácilmente, que se alimentan con nitrógeno y/o argón más CH_{4}.

Si se deben graduar contenidos bajos de carbono en la masa fundida de metal, de por ejemplo el 0,03%, y la escoria debe ser espumada también en el período de sobrecalentamiento de la masa fundida de metal, se inyecta el carbón a través de las toberas 6 mediante soplado únicamente con una presión muy pequeña y con una pequeña cantidad por minuto sobre la escoria y a continuación se afina otra vez.

Si se deben alimentar momentáneamente grandes cantidades de carbono a la masa fundida de metal o bien a la escoria, para su acondicionamiento, se inyectan a través de la tobera 2 gas inerte, aire o pequeñas cantidades de oxígeno y a través de la tobera 6 grandes cantidades de carbón. La presión en la entrada a la tobera 6 aumenta al inyectar carbón (o también al inyectar por soplado materiales sólidos) de acuerdo con la fórmula básica siguiente:

f=\sqrt{\frac{1,4 + B}{1,4}}

En esta fórmula f representa el factor para el aumento de presión con una cantidad constante de gas portador, y B significa la carga del gas portador en kg/Nm^{3}.

En especial en el caso de caldos de colada aleados con Cr es especialmente ventajosa la disminución de la presión parcial de CO y por lo tanto la formación de escorias de Cr con contenidos de carbono de por ejemplo menos del 1% mediante la adición y mezcla de gas inerte o vapor al oxígeno a través de las toberas 1, 2 y 4.

De este modo se pueden obtener de forma económica contenidos de carbono de hasta menos del 0,4%, es decir con poca formación de escorias de los elementos de la aleación, con una temperatura baja y una productividad elevada. El tiempo de un tratamiento de desgasificación con oxígeno al vacío "VOD" (Vacuum Oxygen Degassing) realizado a continuación resulta esencialmente acortado de este modo y aumenta esencialmente la productividad total del desarrollo EAF del proceso con una o con varias lanzas multifuncionales y con tratamiento "OD". También la inyección de oxígeno y gas inerte o bien vapor a través del fondo, en combinación con las lanzas multifuncionales, es una combinación especialmente adecuada para la producción de acero aleado, como por ejemplo acero inoxidable, en el desarrollo EAF del proceso, utilizando el procedimiento propuesto en la presente invención. En un caso extremo, se puede producir acero inoxidable en un desarrollo EAF del proceso de esta clase también sin tratamiento "VOD".

Las lanzas multifuncionales realizadas según la invención, así como su empleo, se explican con mayor detalle a continuación con ayuda de los dibujos adjuntos, en las figuras 1 a 9.

Los dibujos de las figuras 1 a 3 muestran la lanza multifuncional para la inyección por soplado de cantidades de materiales sólidos relativamente pequeñas:

La figura 1 muestra una sección longitudinal en tamaño reducido, realizada a través del eje longitudinal central de la lanza multifuncional.

La figura 2 muestra la cabeza de la lanza multifuncional.

La figura 3 es una vista de la cabeza o parte superior de la lanza representada en la figura 2, mirando en la dirección de la flecha I de la figura 2.

Los dibujos de las figuras 4 a 7 representan la lanza multifuncional realizada según la invención para la inyección por soplado de cantidades de materiales sólidos relativamente grandes:

La figura 4 muestra, en una sección longitudinal en tamaño reducido, la configuración general de esta lanza, mientras que

la figura 5 representa la cabeza o parte superior de la lanza multifuncional.

En la figura 6 se puede ver una vista de la cabeza de la lanza, representada en la figura 5, mirando en la dirección de la flecha IV.

La figura 7 representa la lanza multifuncional para cantidades de materiales sólidos relativamente grandes, junto con las tuberías de alimentación de gas.

Las figuras 8 y 9 muestran la forma de montaje de las lanzas multifuncionales realizadas según la invención en recipientes metalúrgicos.

La lanza multifuncional representada en la figura 1 tiene un primer tubo 1, que se emplea en especial para la alimentación de sustancias sólidas desde el tamaño de grano fino hasta en forma de polvo y que pueden ser transportadas neumáticamente. Este primer tubo 1 se extiende en la dirección del eje longitudinal central 2 de la lanza multifuncional y está rodeado por un segundo tubo 3, por medio del cual se forma, entre los tubos primero y segundo, una primera hendidura anular 4, a través de la cual es alimentado gas, en especial con contenido de oxígeno.

El lado interior del segundo tubo 3 está configurado en forma de tobera de Laval en el extremo de su desembocadura, que está formado por una parte de boca 5 propia, separable fácilmente del segundo tubo 3 por medio de una unión a rosca, de manera que el gas con contenido de oxígeno o bien el oxígeno sale desde la parte de boca 5 con una velocidad ultrasónica.

El segundo tubo 3 está rodeado por un tercer tubo 6, de manera que entre los tubos segundo y tercero está formada una segunda hendidura anular 7, a través de la cual es alimentado el combustible en forma de gas y/o en forma líquida.

Un cuarto tubo 8 rodea al tercer tubo 6, de manera que entre los tubos tercero y cuarto se forma una tercera hendidura anular 9, a través de la cual se alimenta a su vez un gas, en especial con contenido de oxígeno.

El cuarto tubo 8 está rodeado además por un quinto tubo 10, de manera que entre los tubos cuarto y quinto se forma una cuarta hendidura anular 11, a través de la cual se alimenta gas, en especial con contenido de oxígeno.

La cuarta hendidura anular 11 termina en el lado de la desembocadura en varios canales de salida 12. Los ejes centrales 13 de los canales de salida 12 están situados en posición inclinada respecto al eje longitudinal 2 de la lanza multifuncional. La proyección normal (perpendicular) del eje central 13 de cada canal de salida 12 sobre un plano situado a través del eje central longitudinal 2 y a través de la desembocadura del canal de salida 12 (siendo este plano en el dibujo de la figura 2 idéntico al plano del dibujo) forma un ángulo \alpha de entre 2,5 y 25º con el eje longitudinal central 2. Como medida para la inclinación de los canales de salida, la proyección perpendicular del eje central 13 de cada canal de salida 12 sobre un plano orientado perpendicularmente respecto al eje longitudinal central 2 (siendo este plano en la figura 3 idéntico al plano del dibujo y coincidiendo esta proyección perpendicular con el eje central en la vista representada en la figura 3) forma un ángulo \beta de entre 2,5 y 60º con un plano situado a través del eje longitudinal 2 y de la desembocadura del canal de salida.

De este modo, el gas que contiene oxígeno, inyectado por soplado a través de los canales de salida 12, y en consecuencia también los gases de escape del recipiente metalúrgico introducidos por aspiración en estos chorros de gas con oxígeno, es puesto en un movimiento de mezcla con forma de líneas helicoidales, y los gases de escape son absorbidos por succión hacia los chorros de gas con oxígeno. Esto proporciona una mezcla eficaz del gas que contiene oxígeno y de los gases de escape y ayuda a su combustión posterior lo más completa posible.

El quinto tubo 10 está rodeado exteriormente por una envoltura doble 14 con refrigeración por agua, la cual termina generalmente en el mismo plano 15 de la desembocadura que los tubos primero 1, segundo 3 y tercero 6 o sus partes de desembocadura. Los tubos cuarto 8 y quinto 10 pueden terminar conjuntamente con la envoltura doble 14 refrigerada por agua en un segundo plano 16 de desembocadura, estando el primer plano de desembocadura retranqueado por detrás del segundo plano de desembocadura (representado en el dibujo con líneas de trazos intermitentes 17).

Las partes de desembocadura 5, 18 de los tubos segundo 3 y tercero 6 están provistas en su lado exterior de varias hendiduras 19, con lo cual se consigue un gran efecto de refrigeración de los gases alimentados a través de las hendiduras anulares segunda 7 y tercera 9.

El primer tubo 1 está realizado interiormente en forma resistente al desgaste. Para ello tiene en su lado interior una envoltura suplementaria de cerámica. El primer tubo 1 puede ser también desplazado a lo largo del eje longitudinal central, según se representa por medio de la flecha II, por ejemplo por medio de un accionamiento neumático.

Tanto el tercer tubo 6 como también el cuarto tubo 8 están divididos a lo largo de su longitud y las respectivas partes de tubo 6a, 6b o bien 8a, 8b respectivamente están unidas entre sí mediante uniones por tornillos. De este modo, las partes de tubo 6b y 8b pueden ser cambiadas rápidamente en caso de tener que repararlas. La hermetización se realiza por ejemplo por medio de una junta tórica.

La lanza multifuncional representada en la figura 4 tiene un primer tubo 20, que se emplea en especial para la alimentación de gas que contenga oxígeno. Este primer tubo 20 se extiende en la dirección del eje longitudinal central 21 de la lanza multifuncional y está rodeado por un segundo tubo 22, mediante el cual se forma entre los tubos primero y segundo una primera hendidura anular 23, a través de la cual se alimenta a su vez gas, en especial con contenido de oxígeno.

En cuanto a la alimentación de gas con contenido de oxígeno a través del primer tubo 20, esto sirve principalmente para el control de los impulsos del chorro de gas que sale de la primera hendidura anular 23 o bien para el control de los contenidos de FeO en las escorias. Para ello, el primer tubo 20 se puede desplazar a lo largo del eje longitudinal central 21, según se indica por medio de la flecha III, por ejemplo por medio de un accionamiento neumático. Pero, con el primer tubo 20 se puede realizar también una operación de inyección por soplado de líquido.

El lado interior del segundo tubo 22 está configurado en forma de tobera de Laval en la parte de boca 24, de manera que el gas con contenido de oxígeno o bien el oxígeno sale de la parte de boca 24 con velocidad supersónica.

El segundo tubo 22 está rodeado por un tercer tubo 25, de manera que entre los tubos segundo y tercero se forma una segunda hendidura anular 26, a través de la cual se alimenta combustible en forma de gas y/o en forma líquida.

Un cuarto tubo 27 rodea al tercer tubo 25, de manera que entre los tubos tercero y cuarto se forma una tercera hendidura anular 28, a través de la cual se alimenta a su vez gas, en especial con contenido de oxígeno.

El cuarto tubo 27 está además rodeado por un quinto tubo 29, de manera que entre los tubos cuarto y quinto se forma una cuarta hendidura anular 30, a través de la cual se alimenta agua de refrigeración.

El quinto tubo 29 está además rodeado por un sexto tubo 31, de manera que entre los tubos quinto y sexto está configurada una quinta hendidura anular 32, a través de la cual se alimenta gas, en especial con contenido de oxígeno.

La quinta hendidura anular 32 termina en el lado de su desembocadura en varios canales de salida 33. Los ejes centrales 34 de los canales de salida 33 están situados en posición inclinada respecto al eje longitudinal 21 de la lanza multifuncional. La proyección perpendicular del eje central 34 de cada canal de salida 33 sobre un plano situado a través del eje longitudinal central 21 y a través de la desembocadura del canal de salida 33 (siendo dicho plano en el dibujo de la figura 5 idéntico al plano del dibujo) forma un ángulo \alpha de entre 2,5 y 25º con el eje longitudinal central 21. Como medida para la inclinación de los canales, la proyección perpendicular del eje central 34 de cada canal de salida 33 sobre un plano orientado en perpendicular al eje longitudinal central 21 (siendo este plano en la figura 6 idéntico al plano del dibujo y coincidiendo esta proyección en perpendicular con el eje central en la vista representada en la figura 6) forma un ángulo \beta de entre 2,5 y 60º con un plano situado a través del eje longitudinal 21 y a través de la desembocadura del canal de salida.

De este modo, el gas con contenido de oxígeno inyectado por soplado a través de los canales de salida 33 y en consecuencia también los gases de escape del recipiente metalúrgico, aspirado por succión hacia estos chorros de gas con oxígeno, son puestos en un movimiento de mezcla con forma de línea helicoidal, y los gases de escape son absorbidos por succión hacia los chorros de gas con oxígeno. Esto proporciona una mezcla eficaz del gas con contenido de oxígeno y de los gases de escape, así como una combustión adicional en la forma más completa posible.

El sexto tubo 31 está rodeado exteriormente por un séptimo tubo 35, con lo cual se forma una sexta hendidura anular 36, a través de la cual se extrae el agua de refrigeración.

Las hendiduras anulares cuarta 30 y sexta 36 están realizadas en forma cerrada en el lado de su desembocadura y están unidas por medio de taladros 38 realizados en la cabeza 37 de la lanza multifuncional. Las hendiduras anulares 30 y sexta 36, junto con los taladros 38, forman una envoltura doble refrigerada por agua, a través de la cual pasan aproximadamente 60 m3 por hora de agua durante el funcionamiento.

Dentro de la quinta hendidura anular 32 se extienden varios tubos de tobera 39 para la alimentación de materiales sólidos en forma de polvo hasta incluso en forma de grano fino, estando representado en los dibujos de las figuras 4 y 5 únicamente uno de los tubos de tobera 39 en vista en sección, debido a la vista elegida para el dibujo. Los tubos de tobera 39 están realizados interiormente con resistencia al desgaste, para lo cual están provistos de una envoltura interior suplementaria de cerámica. Los tubos de tobera 39 desembocan en la cabeza 37 de la lanza multifuncional o bien la atraviesan. Las bocas de salida de los tubos de tobera 39 son aquí cilíndricas, pero también pueden ser ensanchadas en forma ligeramente cónica o pueden estar configuradas con forma de tobera de Laval.

En casos especiales, si se renuncia a la utilización de los canales de salida 33 para la combustión adicional posterior, se puede alimentar adicionalmente con gas portador y con materiales sólidos toda la hendidura anular quinta 32. Los materiales sólidos son inyectados luego a través de los canales de salida 33, que para este caso están realizados en forma resistente al desgaste.

Las partes de boca 24, 40 del segundo tubo 22 y del tercer tubo 25 están provistas de varias hendiduras 41 en su lado exterior, con lo cual se consigue un efecto de refrigeración reforzado de los gases alimentados a través de la segunda hendidura anular 26 y de la tercera hendidura anular 28.

Las partes de boca de los tubos cuarto 27, quinto 29, sexto 31 y séptimo 35 terminan en un primer plano de desembocadura 42. Las partes de boca 24, 40 del segundo tubo 22 y del tercer tubo 25 terminan en un segundo plano de desembocadura 43, estando el segundo plano de desembocadura retranqueado un poco por detrás del primer plano de desembocadura.

Tanto el tubo cuarto 27 como también el tubo quinto 29 están divididos a lo largo de su longitud. El cuarto tubo 27 está dividido dos veces y el quinto tubo 29 está dividido en una sola vez, y las respectivas partes de los tubos están unidas entre sí por medio de uniones por tornillos 44. De este modo, las respectivas partes de tubo pueden ser cambiadas rápidamente en caso de reparación. La hermetización se realiza, por ejemplo, con juntas tóricas.

Las partes refrigeradas por agua de la cabeza 37 de la lanza multifuncional, es decir las partes de boca de los tubos cuarto hasta séptimo 27, 29, 31, 35, están fabricadas preferentemente de cobre y concretamente están soldadas o forjadas, pero preferentemente están fundidas (moldeadas). Después de la separación de únicamente una costura de soldadura respectivamente, estas partes pueden ser fácilmente retiradas y sustituidas por otras.

A los tubos de tobera 39 está acoplada, aproximadamente en el centro de la lanza multifuncional, una cámara 45 de distribución de los materiales sólidos, la cual está configurada como cuerpo hueco con forma de anillo y rodea a la lanza multifuncional. Dentro de la cámara 45 de distribución de los materiales sólidos se encuentra otro cuerpo hueco 46 con forma de anillo, el cual de todos modos está abierto por arriba, con lo cual queda una hendidura entre la tapa de recubrimiento 47 de la cámara 45 de distribución de los materiales sólidos y la pared de limitación 48 del otro cuerpo hueco 46 con forma de anillo. Los tubos de tobera 39 atraviesan el fondo 49 de la cámara 45 de distribución de los materiales sólidos y desembocan en el fondo 50 del otro cuerpo hueco 46. En la cámara 45 de distribución de los materiales sólidos desemboca una tubería de alimentación 51 de materiales sólidos en posición aproximadamente tangencial respecto a la cámara. Los materiales sólidos introducidos por soplado se distribuyen en la cámara 45 de distribución y pasan, a través de la pared de limitación lateral 48, que forma una especie de rebosadero, del otro cuerpo hueco 46 en primer lugar hasta este último y luego hacia los tubos de tobera 39.

En el dibujo de la figura 7 se representa el sistema de alimentación de gas y de materiales sólidos de una lanza multifuncional (para cantidades relativamente grandes de materiales sólidos).

Para la alimentación con todos los gases y materiales sólidos necesarios para todos los casos de utilización, están previstos los dispositivos siguientes: una tubería de alimentación 52 de combustible, una tubería de alimentación 53 para gas portador, una tubería de alimentación 54 para oxígeno, una tubería de alimentación 55 para aire, una o varias tuberías de alimentación 56 para materiales sólidos, así como una tubería de alimentación 57 para vapor, para casos especiales.

Como combustible se emplean generalmente hidrocarburos, como metano, etano, propano o butano, CO, o mezclas de estos gases. Pero, según la disponibilidad existente, también se pueden emplear combustibles líquidos, por ejemplo aceite pesado de combustión (fuel-oil) siendo ventajoso, en especial en el caso de aceites muy viscosos, efectuar un precalentamiento del respectivo combustible antes de su utilización.

Como gas portador se emplean generalmente gases inertes, como nitrógeno, argón o mezclas de estos gases. Según sea el caso de utilización, se pueden emplear también otros gases, por ejemplo aire o gas natural como gas portador.

El primer tubo 20, las hendiduras anulares primera 23, segunda 26, tercera 28 y quinta 32 están provistas de tuberías de alimentación de gas 58, 59, 60, 61, 62, estando la segunda hendidura anular 26 conectada a la tubería de alimentación 52 de combustible y a la tubería de alimentación 53 de gas portador, y estando las restantes hendiduras anulares 23, 28, 32, así como el primer tubo 20 conectados respectivamente tanto a la tubería de alimentación 53 de gas portador, a la tubería de alimentación 54 para oxígeno, la tubería de alimentación 55 para aire, así como para casos especiales de aplicación a la tubería de alimentación 57 para vapor.

Para las funciones de inyección por soplado de carbón y de materiales sólidos de la lanza multifuncional propuesta en la invención, la tubería de alimentación 63 para gas portador para la cámara 45 de distribución de materiales sólidos, así como, para casos especiales, las tuberías de alimentación de gas 59, 61, 62 hacia las hendiduras anulares primera, tercera y quinta, están provistas respectivamente cada una de ellas de tuberías de alimentación 56 para materiales sólidos, que pueden ser conectadas y desconectadas respectivamente para conseguir una variedad de funciones lo más amplia posible.

La cantidad principal de materiales sólidos, y aquí de nuevo principalmente el carbón, es introducida por soplado a través de los tubos de tobera 39. Otras cantidades de materiales sólidos, sin embargo, también pueden ser introducidas por soplado en casos excepcionales en todo momento a través de una o varias hendiduras anulares 23, 28 y 32, pudiendo ser en cada caso el gas portador para la introducción por soplado de materiales sólidos un gas portador, oxígeno, aire, vapor o mezclas de estos gases.

La lanza multifuncional y las hendiduras anulares cuarta 30 y sexta 36 están equipadas además con una tubería de entrada 64 de agua de refrigeración y una tubería de evacuación 65 de agua de refrigeración. En algunos casos de aplicación se puede renunciar a la refrigeración con agua. Por ejemplo, esto es posible en algunos casos en el horno eléctrico, también sin renunciar a la excelente capacidad de duración de la cabeza de la lanza.

La figura 8 muestra la sección vertical a través del horno eléctrico 66, en el que están colocadas lanzas multifuncionales 67, 68 realizadas según la invención. se representa aquí además la penetración de los chorros 69 en el caldo de colada 70 o en las escorias 71, así como los chorros de oxígeno (flechas cortas 72) para la combustión adicional posterior de los gases de escape del horno. En el horno eléctrico 66 están colocadas además lanzas de combustión/combustión adicional posterior 75 convencionales, así como un quemador 74 en la puerta y toberas 75 de lavado en el fondo, y está prevista una piquera de sangría 76. Las lanzas multifuncionales 68 están protegidas por un panel 77 previamente curvado en forma abovedada hacia el interior del horno.

La figura 8a muestra una sección horizontal a través del horno eléctrico 66 de la figura 8. Las lanzas multifuncionales 68 están situadas aquí aproximadamente en posición tangencial respecto a un círculo concéntrico al círculo parcial 78 de electrodos. De este modo se impide un consumo excesivo de electrodos y un desgaste prematuro de los mismos. La otra lanza multifuncional 67 está colocada en el cráter o núcleo líquido 79 de la colada del horno eléctrico 66.

Las figuras 9 y 9a representan la disposición de las lanzas multifuncionales 67, 68 en un horno eléctrico 80 con cuba excéntrica, las lanzas 73 con quemadores o para combustión adicional posterior, así como las toberas 75 en el fondo. Otra lanza multifuncional 81 se introduce en el interior del horno para la inyección por soplado por medio de un mecanismo de elevación (no representado en el dibujo), que se encuentra situado fuera del horno eléctrico 80 y se coloca en una o varias posiciones a través de orificios realizados en la tapa. En este tipo de horno es especialmente importante que la chatarra 82 precalentada y en parte ya en forma pastosa, se mueva sin formar "lobos" en la dirección de los electrodos 86.

Esto se consigue de forma especialmente impresionante con la disposición de toberas representada en el dibujo. Los tiempos de sangría pueden ser reducidos a menos de 40 minutos y el consumo de corriente eléctrica puede ser reducido a menos de 290 kWh/Tm de acero líquido. A esto ha contribuido también la lanza multifuncional introducida a través de la tapa del horno.

Ejemplos de realización

En los ejemplos siguientes se emplean de nuevo las denominaciones de tobera 1, tobera 2, tobera 3, tobera 4, tobera 5 y tobera 6 para el primer tubo, para las hendiduras anulares primera, segunda, tercera y quinta, así como para los tubos de tobera o sus respectivas partes de boca.

Ejemplo 1

En un horno eléctrico de 115 Tm con una potencia de transformador de 80 MVA se han montado tres lanzas multifuncionales (49 y 50) según se representa en las figuras 5 y 5a. El horno estaba equipado además también con dos toberas de lavado del fondo y con cuatro lanzas 55 de quemador y combustión adicional posterior, así como con un quemador 57 en la puerta.

Después de la carga de la primera cesta de chatarra con 49 Tm de chatarra, 19 Tm de hierro en bruto sólido y 1.000 kg de carbón en trozos o galletas en un baño de metal fundido de aproximadamente 20 Tm, mientras han sido alimentadas con aire la tobera 1, la tobera 2, la tobera 4 y la tobera 5 durante la carga, se han introducido a través de la tobera 3 y de la tobera 4 cantidades de 6 Nm^{3} de O_{2}/min. (tobera 4) y 3 Nm^{3} de CH_{4}/min. (tobera 3). Al cabo de dos minutos se han conmutado las toberas 2 y 5 de alimentación de aire a alimentación de oxígeno y a través de ellas se han introducido 6 Nm^{3}/min. (tobera 2) y 4,5 Nm^{3}/min. respectivamente (tobera 5). A través de la tobera 6 se ha inyectado por soplado aire con 5 kg/min. de carbón en grano fino para acelerar la fusión de la chatarra y para controlar la oxidación de la chatarra. A los 5 minutos después de la puesta en marcha, es decir, después de un aumento de la cantidad de metal fundido, se ha aumentado la cantidad de oxígeno alimentada por la tobera 2 hasta 16 Nm^{3}/min y se ha doblado el transporte de carbón a través de la tobera 1 hasta alcanzar 12 kg/min. Hacia el final de la operación de fusión para la primera cesta, se ha reducido otra vez la cantidad de oxígeno inyectada a través de la tobera 5.

Con la segunda cesta se han cargado 57 Tm de chatarra y con las lanzas multifuncionales y las lanzas de combustión adicional posterior se ha realizado el mismo procedimiento, como precalentamiento, corte, fusión acelerada y combustión adicional posterior de los gases de escape del horno, así como el afino intensivo con los chorros de oxígeno de las toberas 5 de tres lanzas multifuncionales. Las dos toberas 57 del fondo han sido alimentadas respectivamente con 0,4 Nm^{3} de N_{2}/min y con 0,2 Nm^{3} de CH_{4}/min, que habían sido mezclados previamente en la estación de regulación del gas, aunque de todos modos solo con la mitad de las cantidades durante los dos períodos de baño plano. Las cantidades de oxígeno alimentadas a través de todas las lanzas 55 de combustión adicional posterior han sido adaptadas al análisis de los gases de escape, de manera que el contenido de CO no ha subido por encima de aproximadamente el 10% en el gas de escape.

La inyección de carbón por soplado se ha graduado entre otras cosas según la necesidad de formación de escoria espumosa y para un contenido de carbono en el caldo de colada, a temperatura de aproximadamente 1.580ºC y con aproximadamente el 0,30%. Durante un período de 3 minutos se ha sustituido el carbón por una fracción ligera granulada de producto triturado. El espumado de la escoria también funciona de este modo. En el período de sobrecalentamiento se ha realizado el afino con hasta en total 4.500 Nm_{3} de O_{2} por hora. Mientras tanto, se han mantenido libres con aire las toberas de combustión adicional posterior (tobera 5) de las lanzas multifuncionales 49 y 50 y el quemador 55. Dos minutos antes del sangrado y después del descodificado, se ha inyectado otra vez intensivamente carbón con efecto mínimo de afino, para reducir el contenido de oxígeno del caldo de colada hasta aproximadamente 600 ppm.

Con el 0,3% de C en el caldo de colada (meltdown), el contenido de FeO en la escoria era del 18% y por lo tanto también el rendimiento de acero líquido era muy elevado, con un 92%. El tiempo consecutivo al sangrado ha sido de 52 minutos y el rendimiento de fusión ha sido de más de 132 Tm/hora. Los consumos han sido de 39 kg de cal/Tm, 2,1 kg de electrodos/Tm, 9 kg de carbón en trozos o galletas/Tm, 12 kg de carbón inyectado/Tm, 55 Nm^{3} de O_{2}/Tm, 4 Nm^{3} de CH_{4}/Tm, así como 290 kWh/Tm de acero líquido. Las lanzas multifuncionales utilizadas en este caso han tenido una duración de 800 cargas. Únicamente se han cambiado una vez en forma preventiva las toberas para la inyección de carbón.

Ejemplo 2

En la fabricación de una masa fundida con aleación de cromo en un horno eléctrico de 60 Tm se ha podido rebajar el contenido de carbono del caldo de colada desde 0,8% hasta el 0,3% con ayuda de tres lanzas multifuncionales más pequeñas. El contenido de Cr_{2}O_{3} de la escoria ha podido ser mantenido en menos del 12% por medio de la inyección por soplado con el 40% de O_{2} y el 60% de N_{2} en el último tercio del período de afino. En estos ensayos se emplearon en el fondo del horno eléctrico tres toberas de lavado, que funcionaban con N_{2} + CH_{4}. Por medio de este período de afino con las lanzas multifuncionales, se ha podido acortar el tratamiento "VOD" realizado a continuación en 30 minutos por cada carga. Por medio de la inyección por soplado de formadores de escoria se ha espumado la escoria. Para ello hubo que aumentar de todos modos hasta un total de 90 kg/minuto la cantidad de materiales sólidos inyectados. El contenido final de carbono ha sido del 0,03%.

Ejemplo 3

Al realizar la fusión del 80% de DRI y el 20% de chatarra se colocó en forma desplazable hacia el interior del horno una lanza multifuncional en la zona de sangrado del núcleo líquido de la colada en el horno, y se colocaron dos lanzas multifuncionales a través de la tapa del horno. Las dos lanzas efectuaban la inyección en dirección hacia el punto de choque del DRI transportado en forma continua hasta el horno. Esta zona del baño fue además también mezclada mejor a fondo con dos toberas de lavado, que se habían montado en el fondo del horno y estaban alimentadas con N_{2} + CH_{4}. La parte principal fue un acortamiento del tiempo de sangrado desde 105 minutos hasta 83 minutos en este horno eléctrico de 150 Tm. La productividad aumentó en un 20%.

Ejemplo 4

En un convertidor de 65 Tm en cuyo fondo se ha inyectado oxígeno y polvo de cal, se colocó una lanza multifuncional en posición fija fuera del círculo de giro del convertidor. A través del fondo se han inyectado por soplado 200 Nm^{3} de O_{2}/min y a través de la lanza multifuncional en el período principal de descarburación se han inyectado hasta 105 Nm^{3} de O_{2}/min. Por medio del precalentamiento de la chatarra durante 3 minutos, la inyección por soplado de 15 kg de carbón/Tm y por medio de la combustión adicional parcial de los gases de escape del convertidor en el convertidor y de la transmisión de calor, se ha podido aumentar el índice de chatarra del 22% al 27% (referido a la cantidad de acero líquido extraído). Se ha podido reducir el número de toberas en el fondo, aumentar la distancia entre las toberas y aumentar el tiempo de duración del fondo desde 700 hasta 820 cargas. También ha sido especialmente importante que las cantidades de metal y de escoria en el interior del cono superior del convertidor se han podido reducir de tal manera, que ya no tuvieron que ser eliminadas mediante su combustión o su arranque mediante rotura, que requiere mucho tiempo. De este modo se aumentó la disponibilidad del convertidor. Por medio de las características especiales de la lanza multifuncional, se ha podido desplazar la alimentación de oxígeno a través de la tobera lateral en la pared del convertidor hasta situarla fuera del círculo de giro del convertidor. La longitud de paso del chorro libre ha aumentado así en 2,4 metros sin ningún efecto perjudicial.

Ejemplo 5

Se ha comprobado que es especialmente ventajosa la utilización de las lanzas multifuncionales en un horno eléctrico de corriente continua de 120 Tm, en el que la carga metálica constaba del 52% de hierro en bruto líquido con pocos elementos de trazas y el 48% de chatarra. De todos modos, el hierro en bruto tenía un contenido de fósforo del 0,15%. En este horno eléctrico con 95 MVA de potencia del transformador se han montado cuatro lanzas multifuncionales en la pared lateral del horno. Con dos de las cuatro lanzas no se ha realizado ninguna inyección de carbón, puesto que el hierro en bruto líquido contenía suficiente carbono. De todos modos, las toberas 6 han sido alimentadas periódicamente con polvo de cal (en total 100 kg/min), para apoyar la formación de escoria de fósforo. Esto incluida también la medida de alimentar las toberas 1 de las lanzas multifuncionales con una elevada presión de oxígeno (8 bar) en algunos períodos de la inyección, con lo cual aumentaba del 20% al 35% el contenido de FeO de la escoria. Esto ha tenido como consecuencia que la distribución del fósforo entre la escoria y el caldo fundido ha podido ser aumentado desde 50 hasta 90, es decir que se ha mejorado esencialmente al desfosforado, con lo cual se ha podido ajustar un contenido de fósforo del 0,015% en la muestra terminada sin ninguna pérdida de tiempo. La cantidad de escoria ha sido de 120 kg por cada tonelada de acero líquido.

Las dos lanzas de oxígeno refrigeradas con agua existentes, que se introducen en el horno normalmente a través de la puerta de la escoria para realizar el afinado y el espumado de la escoria, han sido eliminadas. La puerta del horno ha sido abierta únicamente para el descodificado, con lo cual se ha reducido esencialmente la entrada de aire frío con contenido de nitrógeno. Se ha utilizado aquí la siguiente forma de funcionamiento:

Después de la carga de la primera y única cesta de chatarra, se ha fundido en cinco minutos la zona de chatarra situada debajo del electrodo, se ha abierto la tapa del horno y se ha vaciado rápidamente en este espacio el hierro líquido en bruto con la cuchara de hierro en bruto. Hasta esta interrupción de la alimentación de corriente, las lanzas multifuncionales han trabajado el funcionamiento de quemador y antes del vaciado del hierro en bruto han trabajado en funcionamiento de combustión adicional posterior y corte de chatarra. Después del vaciado del hierro en bruto se ha realizado el afino en cuatro puntos, en los que los chorros de afino de las lanzas multifuncionales chocaban contra el caldo de colada, en cada caso con 1.700 Nm^{3} de O_{2}/hora. Las toberas 5 para la combustión adicional posterior de los gases del horno realizaban su soplado a menos distancia del eje longitudinal de la lanza multifuncional que en el funcionamiento del horno con el 100% de carga de chatarra. De este modo, el calor liberado después de la combustión adicional posterior ha sido traspasado con mayor eficacia a la escoria y al caldo de colada fundido.

El resultado ha sido una reducción del consumo de corriente eléctrica desde 225 hasta 190 kWh por cada tonelada de acero líquido, un acortamiento del 10% del tiempo siguiente de sangrado y una reducción de los contenidos de nitrógeno en el acero acabado desde 58 ppm hasta 49 ppm por término medio. La duración de las lanzas multifuncionales también es mucho mayor en esta aplicación que la duración de las lanzas de afino refrigeradas por agua.

La invención no se limita a los ejemplos de realización representados en los dibujos y a los ejemplos antes expuestos, sino que comprende también todos los medios conocidos para un técnico especializado, que pueden ser utilizados para la realización de la
invención.

Así, entra dentro del sentido de la invención combinar en diferentes formas de realización las diversas posibilidades, que permiten las lanzas multifuncionales y sus formas de trabajo, y también adaptarlas a las condiciones de trabajo de otros reactores para la obtención de los caldos de colada más diversos, por ejemplo de ferro-aleaciones con bajos contenidos de carbono.

Claims

1. Lanza multifuncional con varios tubos concéntricos respecto a un eje longitudinal central (2) y que se rodean unos a otros, uno de cuyos extremos comunes forma la cabeza de la lanza multifuncional, con las características siguientes:

-: un primer tubo (1) para la formación de un canal de alimentación, en especial para sustancias sólidas, con tamaños desde grano fino hasta en forma de polvo;

-: un segundo tubo (3), que rodea al primer tubo (1), formando entre ambos una primera hendidura anular (4), en especial para la alimentación de un gas que contenga oxígeno, estando la parte de boca (5) del segundo tubo (3) configurada como toberas de Laval;

-: un tercer tubo (6) que rodea al segundo tubo (3) formando entre ambos una segunda hendidura anular (7), en especial para la alimentación de combustible en forma de gas y/o en forma de líquido;

-: un cuarto tubo (8) que rodea al tercer tubo (6), formando entre ambos una tercera hendidura anular (9), en especial para la alimentación de un gas que contenga oxígeno;

-: un quinto tubo (10) que rodea al cuarto tubo (8), formando entre ambos una cuarta hendidura anular (11), en especial para la alimentación de un gas que contenga oxígeno, terminando la cuarta hendidura anular (11) en el lado de la desembocadura formando varios canales de salida (12), y estando el eje central (13) de cada canal de salida (12) orientado en sentido inclinado respecto al eje longitudinal central (2) y dirigido en sentido opuesto a éste.

2. Lanza multifuncional según la reivindicación 1, caracterizada porque el quinto tubo (10) está provisto en su parte exterior de un sistema de refrigeración, en especial una envoltura doble (14) refrigerada por agua.

3. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada porque las partes de boca de los tubos primero (1), segundo (3) y tercero (6) terminan en un primer plano (15) de desembocadura, situado en perpendicular al eje longitudinal central (2), y las partes de boca de los tubos cuarto y quinto terminan en un segundo plano de desembocadura (16), que se encuentra situado en perpendicular al eje longitudinal central (2), estando el primer plano de desembocadura (15) retranqueado por detrás del segundo plano de desembocadura (16).

4. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el primer tubo (1) y en su caso el segundo tubo (3) están realizados en construcción resistente al desgaste.

5. Lanza multifuncional según la reivindicación 4, caracterizada porque el primer tubo (1) y en su caso el segundo tubo (3) están fabricados de un acero aleado con carburos de cromo o de un acero con cromado duro o de cobre con cromado duro, o de cobre o de un acero que esté provisto en su lado interior y en su caso en su lado exterior de un elemento suplementario o recubrimiento de cerámica.

6. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque los tubos tercero (6) y cuarto (8) están divididos a lo largo de su longitud y las respectivas partes de tubo (6a, 6b, 8a, 8b) están sujetas entre sí por medio de uniones separables, en especial por medio de uniones con tornillos.

7. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque además de la desembocadura del segundo tubo (3), también la desembocadura o las desembocaduras de los tubos primero (1) y/o tercero (6) y/o cuarto (8), y/o los canales de salida (12), están configurados como toberas de Laval.

8. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el primer tubo (1), así como las hendiduras anulares primera (4), segunda (7), tercera (9) y cuarta (11) están conectadas respectivamente a una tubería de alimentación (53) de gas portador, en especial a una tubería de alimentación de gas inerte.

9. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el primer tubo (1), así como las hendiduras anulares primera (4), tercera (9) y cuarta (11) están conectadas respectivamente a una tubería de alimentación de oxígeno (54), a una tubería de alimentación de aire (55), en su caso a una tubería de alimentación de vapor (57), así como a una tobera de introducción de materiales sólidos (56), estando las toberas de introducción (56) de materiales sólidos configuradas respectivamente en forma conectable y desconectable.

10. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque por medio de un dispositivo de conmutación, en especial una válvula de conmutación, se puede realizar la conmutación desde la tubería de alimentación de gas portador (53) y la tubería de alimentación de materiales sólidos (56) del primer tubo (1) a la tubería de alimentación de oxígeno (54).

11. Lanza multifuncional con varios tubos concéntricos a un eje longitudinal central (21) y que se rodean unos a otros, uno de cuyos extremos comunes forma la cabeza (37) de la lanza multifuncional, con las características siguientes:

-: un primer tubo (20) para la formación de un canal de alimentación, en especial para líquidos o para gas que contenga oxígeno;

-: un segundo tubo (22), que rodea al primer tubo (20), formando entre ambos una primera hendidura anular (23), en especial para la alimentación de un gas que contenga oxígeno, estando la parte de boca (24) del segundo tubo (22) configurada como tobera de Laval;

-: un tercer tubo (25), que rodea al segundo tubo (22) formando entre ambos una segunda hendidura anular (26), en especial para la alimentación de combustible en forma de gas y/o en forma de líquido;

-: un cuarto tubo (27) que rodea al tercer tubo (25), formando entre ambos una tercera hendidura anular (28), en especial para la alimentación de un gas que contenga oxígeno;

-: un quinto tubo (29) que rodea al cuarto tubo (27), formando entre ambos una cuarta hendidura anular (30), en especial para la alimentación de agua de refrigeración, estando realizada la cuarta hendidura anular (30) en forma cerrada en el lado de su desembocadura;

-: un sexto tubo (31), que rodea al quinto tubo (29), formando entre ambos una quinta hendidura anular (32), en especial para la alimentación de gas que contenga oxígeno, terminando la quinta hendidura anular (32) en el lado de su desembocadura formando varios canales de salida (33), y estando el eje central (34) de cada canal de salida (33) situado en forma inclinada respecto al eje longitudinal central (21) y orientado en dirección opuesta a este último;

-: un séptimo tubo (35), que rodea al sexto tubo (31), formando entre ambos una sexta hendidura anular (36), en especial para la extracción del agua de refrigeración, estando realizada la sexta hendidura anular (36) en forma cerrada en el lado de su desembocadura, y estando la cuarta hendidura anular (30) conectada a la sexta hendidura anular (36) en la zona de la cabeza (37) de la lanza multifuncional, por medio de taladros (38), que no atraviesan los canales de salida (33);

-: entre uno y nueve tubos de tobera (39), realizados en forma resistente al desgaste, en especial para la alimentación de sustancias sólidas, con tamaño desde grano fino hasta en forma de polvo, estando los tubos de tobera (39) colocados dentro de la quinta hendidura anular (32) y estando el eje central (83) de cada tubo de tobera (39) situado respectivamente en paralelo al eje longitudinal (21) y de manera que los tubos de tobera (39) atraviesan la cabeza (37) de la lanza multifuncional, sin cruzarse con los taladros (38) o con los canales de salida (33).

12. Lanza multifuncional según la reivindicación 11, caracterizada porque las partes de boca de los tubos segundo (24) y tercero (40) terminan en un primer plano de desembocadura (42) situado en perpendicular respecto al eje longitudinal central (21), y las partes de boca de los tubos cuarto, quinto, sexto y séptimo (27, 29, 31, 35) terminan en un segundo plano de desembocadura (43) situado en perpendicular al eje longitudinal central (21), estando el primer plano de desembocadura (42) retranqueado detrás del segundo plano de desembocadura (43).

13. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 11 a 12, caracterizada porque los tubos tercero (25) y/o cuarto (27) y/o quinto (29) y/o sexto (31) y/o séptimo (35) están divididos por lo menos una vez a lo largo de su longitud, y las respectivas partes de los tubos están sujetas entre sí por medio de uniones separables, en especial por medio de uniones mediante tornillos (44) y/o uniones de deslizamiento hermetizadas por medio de juntas tóricas.

14. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizada porque la desembocadura o las desembocaduras de los tubos tercero (25) y/o cuarto (27) y/o los canales de salida (32) y/o del tubo o de los tubos de tobera (39) están configuradas como toberas de Laval y/o la desembocadura del primer tubo (20) tiene su diámetro ensanchado.

15. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizada porque el tubo o los tubos de tobera (39) están realizados en construcción resistente al desgaste.

16. Lanza multifuncional según la reivindicación 15, caracterizada porque el tubo o los tubos de tobera (39) están fabricados de acero aleado con carburos de cromo o bien de un acero con cromado duro o de un cobre con cromado duro o bien de cobre o de acero que estén provistos interiormente y en su caso también exteriormente de un suplemento o recubrimiento de cerámica.

17. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizada porque al tubo o a los tubos de tobera (39) está acoplada una cámara (45) de distribución de materiales sólidos en cada extremo que está apartado de la cabeza (37) de la lanza multifuncional, estando la cámara (45) de distribución de materiales sólidos formada por un cuerpo hueco esencialmente cilíndrico, con forma de anillo, rodeado por todos sus lados, con un fondo (49), con una tapa de recubrimiento (48) y con una pared lateral de limitación (84), y estando el tubo o los tubos de tobera (39) situados de modo que atraviesan desde abajo el fondo (47) de la cámara (45) de distribución de materiales sólidos, y desembocando por lo menos un tubo de alimentación (51) para materiales sólidos en posición tangencial respecto a la pared lateral de limitación (84) de la cámara (45) de distribución de materiales sólidos.

18. Lanza multifuncional según la reivindicación 17, caracterizada porque está previsto otro cuerpo hueco (46) esencialmente cilíndrico, con forma de anillo, estando el otro cuerpo hueco (46) abierto por arriba y teniendo un fondo (50) y una pared lateral de limitación (84), y estando el otro cuerpo hueco (46) colocado dentro de la cámara (45) de distribución de los materiales sólidos de manera que entre la tapa de recubrimiento (47) de la cámara (45) de distribución de materiales sólidos y la pared lateral de limitación (48) del otro cuerpo hueco (46) queda una hendidura (85), y de modo que el tubo o los tubos de tobera (39) desembocan en el fondo (50) del otro cuerpo hueco (46).

19. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 11 a 18, caracterizada porque la cámara (45) de distribución de los materiales sólidos está conectada a través de una tubería de alimentación (63) para gas portador a una tubería de alimentación (53) para gas portador, en especial a una tubería de alimentación de gas inerte, así como a una o varias tuberías de alimentación (56) de materiales sólidos.

20. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizada porque el tubo o los tubos de tobera (39) están unidos a una tubería de alimentación de gas portador (53), en especial a una tubería de alimentación de gas inerte, así como a una tubería de alimentación (56) de materiales sólidos.

21. Lanza funcional según una de las reivindicaciones 11 a 20, caracterizada porque el primer tubo (20), así como las hendiduras anulares (23), segundo (26), tercera (28) y quinta (29) están conectadas respectivamente cada una de ellas a una tubería de alimentación (53) de gas portador, en especial a una tubería de alimentación de gas inerte.

22. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 11 a 21, caracterizada porque el primer tubo 20, así como las hendiduras anulares primera (23), tercera (28) y quinta (29) están conectadas respectivamente a una tubería de alimentación de oxígeno (54), a una tubería de alimentación de aire (55), así como en su caso a una tubería de alimentación de vapor (57).

23.Lanza multifuncional según las reivindicaciones 1 a 22, caracterizada porque están previstos entre 2 y 16, pero preferentemente entre 4 y 6 canales de salida (12, 33).

24. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizada porque la proyección normal (en perpendicular) del eje central (13 ó 34) de cada canal de salida (12 ó 33) sobre un plano situado a través del eje longitudinal central (2 ó 21) y a través de la desembocadura del canal de salida, forma con el eje longitudinal central (2 ó 21) un ángulo \alpha de entre 2,5 y 25º, pero preferentemente un ángulo \alpha de entre 5 y 15º.

25. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 24, caracterizada porque la proyección normal (en perpendicular) del eje central (13 ó 34) de cada canal de salida (12 ó 33) sobre un plano orientado en perpendicular respecto al eje longitudinal central (2 ó 21) forma un ángulo \beta de entre 2,5 y 60º, pero preferentemente un ángulo \beta de entre 5 y 35º con un plano situado a través del eje longitudinal central (2 ó 21) y a través de la desembocadura del canal de salida.

26. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 25, caracterizada porque el ángulo de apertura (\gamma) de la parte con forma cónica de la desembocadura del segundo tubo (3, 22) es de entre 0,1 y 5º, pero preferentemente entre 0,5 y 3º.

27. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 26, caracterizada porque las partes de boca (5, 18 ó 24, 40) del segundo y/o del tercer tubo (3, 6 o bien 22, 25 respectivamente) tienen en su lado exterior hendiduras (19 ó 41), estando estas hendiduras (19 ó 41) situadas preferentemente en paralelo al eje longitudinal central (2 ó 21).

28. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 27, caracterizada porque el primer tubo (1 ó 20) se puede desplazar dentro del segundo tubo (3 ó 22) a lo largo del eje longitudinal central (2 ó 21).

29. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 28, caracterizada porque la parte de boca (5 ó 24) del segundo tubo (3 ó 22) está unida en forma separable al segundo tubo (3 ó 22), en especial mediante rosca o bien por medio de una unión por deslizamiento hermetizada con juntas tóricas.

30. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 29, caracterizada porque la segunda hendidura anular (7 ó 26) está conectada a una tubería de alimentación de combustible (52) para la alimentación de un combustible líquido y/o en forma de gas.

31. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 30, caracterizada porque la alimentación de gases hasta la lanza multifuncional se puede regular por medio del ajuste de la presión previa del gas respectivo.

32. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 31, caracterizada porque la alimentación de gases hasta la lanza multifuncional se puede ajustar por medio de diafragmas rígidos sencillos y/o válvulas de cierre rápido, que están colocadas respectivamente en las diversas tuberías de gas.

33. Lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 32, caracterizada porque a través del primer tubo (1 ó 20) y/o de la primera hendidura anular (4 ó 23) se pueden detectar, por medio de un sistema óptico en forma ya de por sí conocida, ondas electromagnéticas, en especial en el campo de la luz visible y del campo contiguo de rayos infrarrojos, que son emitidos por una masa fundida de metal, y pueden ser conducidas hasta un detector para determinar la temperatura y/o la composición química de la masa fundida de metal.

34. Utilización de una lanza multifuncional, realizada según una de las reivindicaciones 1 a 33, para un recipiente metalúrgico, caracterizada porque la lanza multifuncional está situada en forma estacionaria ya de por sí conocida o bien en forma desplazable a lo largo de su eje longitudinal y/o en forma basculable.

35. Utilización de una lanza multifuncional según una de las reivindicaciones 1 a 34 para un recipiente metalúrgico, caracterizada porque una lanza multifuncional está colocada debajo de un panel de cobre, curvado en forma abovedada en dirección hacia el interior del recipiente metalúrgico.

36. Utilización de lanzas multifuncionales, realizadas según una de las reivindicaciones 1 a 35, para un recipiente metalúrgico, caracterizada porque están previstas entre una y diez lanzas multifuncionales.