ES2204571T3 - Tanque metalurgico con un dispositivo de sangria y metodo para la extraccion controlada y sin escoria de metal liquido del citado tanque. - Google Patents

Abstract

Tanque metalúrgico (1, 101) con un dispositivo de sangría (5, 105) para la extracción controlada, sin escoria, de metal líquido (3, 103) de un baño de fusión metálica (3, 103) que se encuentra en la parte inferior del tanque (2, 102), con la particularidad de que el dispositivo de sangría (5, 105) contiene un canal de evacuación (10, 110), rodeado por material refractario, que contiene dos ramas (11, 12, 111, 112) que apuntan hacia abajo, unidas arriba, la primera de las cuales (11, 111) penetra en el tanque por un orificio de entrada (17, 117) que presenta un borde superior (18), y la segunda (12, 112) presenta un orificio de salida (20, 120) para el metal líquido (3, 103), situado por debajo, con un dispositivo de cierre (19, 119), habiéndose definido en el interior del canal de evacuación, en la zona de unión (13, 113) de las dos ramas (11, 12, 111, 112) un borde de rebose (14, 114) para el metal líquido, a una altura (h2) superior a la altura (h0) del borde superior del orificio de entrada del canal de evacuación.

Description

Tanque metalúrgico con un dispositivo de sangría y método para la extracción controlada y sin escoria de metal líquido del citado tanque.

Ámbito técnico

La invención se refiere a un tanque metalúrgico con un dispositivo de sangría para la extracción controlada y sin escoria de metal líquido según la noción genérica de la reivindicación 1. Además, se refiere a un método en el que se utiliza un dispositivo de sangría de este tipo.

Estado de la técnica

Por el documento WO 86/04980 se conocen un dispositivo y un método para hacer pasar una cantidad determinada de metal líquido desde un tanque receptor, que contiene un baño de fusión metálica, por medio de un tubo de evacuación, revestido con material refractario, en los que se utiliza el principio del sifón hidráulico. El tubo de evacuación tiene forma de U o V invertida, con dos brazos / ramas orientados hacia abajo, presentando el primero un orificio de entrada y el segundo un orificio de salida para metal líquido, que se puede cerrar herméticamente al gas mediante un dispositivo de cierre. En la parte superior del tubo de evacuación, se ha previsto una tubuladura revestida con material refractario, que se puede unir a un dispositivo de vacío, la cual se puede conectar opcionalmente, por medio de una primera válvula, al dispositivo de vacío, o unir, por medio de una segunda válvula, con la atmósfera libre. Para hacer pasar una cantidad determinada de metal líquido desde el recipiente que contiene un baño de fusión metálica, en particular el recipiente de un horno de fusión, se sumerge la primera rama del tubo de evacuación, cuya segunda rama está cerrada, hermética a los gases, por medio de un dispositivo de cierre, a través de un orificio que se puede cerrar, en la pared formada por elementos enfriados por agua de la parte superior del tanque, en el baño de fusión metálica, se cierra la segunda válvula que hace las veces de válvula de ventilación y se abre la primera válvula para conectar el tubo de evacuación con el dispositivo de vacío. Debido a la succión del dispositivo de vacío, el baño de metal fundido se eleva en la primera rama y pasa a la segunda rama por un borde de rebose en la zona de unión de ambas ramas. Una vez que ésta está llena, se abre el dispositivo de cierre de la segunda rama y se hace pasar el metal líquido según el principio del sifón hidráulico al tanque receptor, de preferencia una caldera. Cerrando la primera válvula que establece la comunicación con el dispositivo de vacío y abriendo la segunda válvula que hace las veces de válvula de ventilación, se puede interrumpir el paso por el canal de evacuación, siendo posible de este modo una extracción controlada y sin escoria del baño de metal fundido. Para evitar la entrada de escoria en el tubo de evacuación al sumergir la primera rama en el baño de fusión metálica a través de una capa de escoria, se cierra el orificio de entrada antes de sumergir en el baño de fusión metálica, por medio de una chapa que, una vez sumergida, funde y libera el orificio de entrada. Para proteger la placa de cierre del dispositivo de cierre, antes de proceder a la sangría del tanque del horno, se rellena la segunda rama con material refractario granulado, la cual presenta además en su zona inferior un estrechamiento.

Por el documento DE-C 605 701, se conoce un sifón para vaciar baños térmicos, en el que se halla incorporada una tobera eyectora en el tubo de aspiración rodeado de revestimiento de calefacción, la cual se calienta junto con el tubo de aspiración. Con la tobera eyectora, se genera una presión negativa con la que se inicia el proceso para la extracción controlada del líquido del recipiente.

En los métodos y dispositivos conocidos para la extracción de metal líquido según el principio de un sifón hidráulico, se sumerge en el baño de fusión metálica una rama del tubo de evacuación en forma de U o V invertida. La zona superior de desviación del tubo de evacuación se encuentra por encima del nivel máximo del baño de metal fundido. El baño de metal fundido, para iniciar el proceso de sangría, debe elevarse por lo tanto una altura mayor que la diferencia de alturas entre la zona de desviación y el nivel del baño de metal fundido. Para iniciar el dispositivo de sangría, se requiere por lo tanto un dispositivo de vacío.

Presentación de la invención

Lo que se pretende con la invención es permitir la extracción segura, controlada y sin escoria de metal líquido en un tanque metalúrgico con un dispositivo de sangría según la noción genérica de la reivindicación 1, independientemente del tamaño de dicho tanque. Se indicarán diversas modificaciones del dispositivo de sangría, en las cuales es posible iniciar el dispositivo de sangría sin presión negativa, de modo que no hace falta ningún dispositivo de vacío. Finalmente, habrá que mencionar también un método para la extracción controlada y sin escoria de metal líquido de un tanque metalúrgico, utilizando un dispositivo de este tipo.

El tanque metalúrgico, según la invención, con un dispositivo de sangría, se caracteriza por lo indicado en la reivindicación 1. En las reivindicaciones 2 a 28 se muestran configuraciones ventajosas del dispositivo de sangría. El método según la invención se caracteriza por lo indicado en la reivindicación 29. En las reivindicaciones restantes se ofrecen configuraciones ventajosas de este método.

En la solución según la invención, el canal de extracción está integrado con una de sus ramas en la pared del tanque y la altura del borde de rebose en la zona de unión de las dos ramas del canal de extracción se ha establecido de modo que se puede prescindir del dispositivo de vacío para iniciar el proceso de sangría. De esta forma, mediante una compensación de presiones entre la atmósfera libre y la zona de unión de las dos ramas, de preferencia por medio de una válvula de ventilación o accionando el dispositivo de cierre, se puede interrumpir de forma más rápida, en cualquier momento, el proceso de sangría, garantizándose de este modo que, con la extracción del metal líquido no se arrastra escoria alguna procedente de la capa de escorias que flota sobre el baño de metal líquido.

Un tanque metalúrgico con un dispositivo de sangría similar se describe en el antiguo documento EP-A- 960862, que sin embargo no se publicó previamente. Sin embargo, la segunda rama del canal de evacuación que presenta el orificio de salida no está configurada con un dispositivo de cierre.

Breve descripción de las figuras

La invención se describirá ahora mediante tres ejemplos de realización, en los que se hará referencia a las cinco figuras.

La figura 1 muestra un tanque metalúrgico con un dispositivo de sangría en sección y

La figura 2 corresponde a la parte del tanque que contiene el dispositivo de sangría con algunas modificaciones, en representación ampliada,

La figura 3 muestra la parte, que contiene el dispositivo de sangría, de un tanque basculante, en posición no basculada, en una representación correspondiente a la figura 2, con una forma modificada del canal de evacuación,

La figura 4 muestra la sección IV-IV de la figura 3.

La figura 5 muestra la parte representada en la figura 3 del tanque basculante en posición basculada.

Modos de realización de la invención

Como ejemplo de tanque metalúrgico, se ofrece en la figura 1, el tanque 1 de un horno de fusión de arco, en sección. El tanque del horno 1 está constituido por una parte inferior 2, que forma el crisol del horno de mampostería para alojar el baño fundido 3 y por una parte superior 4 formada por elementos enfriados por agua. En la figura 1, se encuentra en el lado izquierdo del tanque del horno un dispositivo de sangría 5 y en el lado derecho, un orificio para escoria 7, que se puede cerrar por medio de una puerta para escoria 6. El fondo de la parte inferior del tanque 2 va descendiendo hasta el dispositivo de sangría 5. En la parte más honda del contorno del fondo 8 se encuentra una sangría de fondo 9, de tipo de construcción habitual, que se utiliza cuando se tiene que vaciar el tanque del horno, por ejemplo antes de detener su funcionamiento para una reparación o para poner un revestimiento nuevo. El tanque del horno puede ser basculante, en la forma conocida, en dirección al dispositivo de sangría 5. El dispositivo de sangría según la invención no requiere sin embargo que bascule el tanque, por lo que no se precisa ninguna medida de construcción para hacer bascular el tanque del horno y, en caso de cubas precalentadoras de chatarra, para levantar la cuba antes de hacer bascular el tanque del horno. En el caso de un horno fijo, los elementos de refrigeración por agua en el lado de sangría pueden tener la misma longitud que los demás elementos refrigeradores por agua, con lo cual se puede seguir reduciendo la cantidad de material refractario utilizada en la pared del tanque. En el tanque del horno 1, representado en las figuras 1 y 2, el dispositivo de sangría 5, configurado según el principio de sifón hidráulico, contiene un canal de evacuación 10, rodeado por material refractario que tiene la forma de una V invertida, con dos ramas 11 y 12 unidas arriba, y orientadas hacia abajo. En la zona de unión 13 de las dos ramas se ha definido, en el interior del canal de evacuación 10, un borde de rebose 14 para el metal líquido 3. La primera rama 11 del canal de evacuación penetra en la pared 15 refractaria de la parte inferior del tanque 2, elevándose transversalmente, visto desde el interior del horno. La segunda rama 12 se encuentra fuera del tanque del horno 1 y está orientada, paralelamente a la pared del tanque 15, verticalmente hacia abajo. Por razones de fabricación y de mantenimiento, la zona del dispositivo de sangría 5 que se encuentra fuera de la pared refractaria del tanque 15 está unida por medio de una brida 16 con la zona del canal de evacuación 10 que penetra en la pared refractaria del tanque.

La primera rama 11 del canal de evacuación 10 presenta una abertura de entrada 17 con un borde superior 18 que define una altura h0.

La segunda rama 12 del canal de evacuación 10 presenta un orificio de salida 20 para el metal líquido 3, que se puede cerrar por medio de un dispositivo de cierre 19, la cual se encuentra debajo del borde superior 18 del orificio de entrada 17 del canal de evacuación 10, a una altura designada hA. El dispositivo de cierre 19 sólo se representa esquemáticamente por medio de una placa de cierre 21, que se puede mover repetidas veces, por medio de un accionamiento, desde una posición de cierre, en contacto con el borde de orificio de salida 20, hasta una posición que libera el orificio de salida 20 y desde la posición de liberación hasta la posición de cierre. Si se inicia el proceso de sangría mediante una cantidad residual retenida en la segunda rama 12 del proceso de sangría anterior o una cantidad de rebose del baño de metal fundido 13 que ha llegado previamente por el borde de rebose 14 del canal de evacuación, no será preciso ningún requisito especial en lo que respecta la estanqueidad del cierre debido al dispositivo de cierre. Si se utiliza un dispositivo de vacío para iniciar el proceso de sangría en una segunda rama vacía 12, habrá que procurar entonces que el dispositivo de cierre 19 sea hermético a los gases para no reducir de forma considerable el efecto de la succión producida por el vacío. Resultarán particularmente adecuados para ello las válvulas de cerámica y los dispositivos de cierre, en los cuales la placa de cierre se aprieta contra el orificio de salida utilizando eventualmente una junta de obturación.

La segunda rama 12 del canal de evacuación 10 se prolonga por debajo con un tubo protector 22 que, al realizar la sangría del tanque del horno 1 hacia una cuba, rodea el chorro de metal y lo protege de este modo de la atmósfera libre.

Para evitar, en lo posible, turbulencias de la corriente de líquido en el interior del canal de evacuación, la sección transversal de paso del canal de evacuación es relativamente grande, y se ha previsto justo delante del orificio de salida 20 una zona 23, con una sección transversal de paso reducida, que limita el paso. Debido a que esta zona, como consecuencia de la elevada velocidad de paso, está particularmente sometida a solicitaciones, se ha configurado como zona autónoma, intercambiable (no representada). Independientemente de la zona con sección transversal de paso reducida que presenta, para configurar un chorro de sección transversal circular, de preferencia una sección transversal de paso circular, en el ejemplo de realización, la sección transversal de paso del canal de evacuación, por lo menos en la zona del orificio de entrada 17 de la primera rama 11, tiene configuración rectangular u ovalada con mayor anchura que altura con el fin de que el borde superior 18 del orificio de entrada 17 que determina el líquido restante de la sangría esté lo más bajo posible. Se consideran ventajosas dimensiones de la sección transversal del orificio de entrada, una anchura de aproximadamente 30 cm y una altura de aproximadamente 20 cm.

Con el fin de mantener un baño de metal fundido en estado líquido en el canal de evacuación, con vistas a la evacuación sin obstáculos de la masa fundida en el proceso de sangría, o de volver a licuar una masa fundida residual enfriada, se puede calentar mediante un dispositivo calefactor el material refractario que rodea el canal de evacuación o un baño de metal fundido que se encuentra en el canal de evacuación. En el caso representado, se ha previsto una calefacción inductiva, por medio de una primera bobina de inducción 24 que rodea la primera rama 11 del canal de evacuación 10 y una segunda bobina de inducción 25, que rodea la segunda rama 12 del canal de evacuación 10. Las bobinas de inducción se pueden cargar por separado por medio de corriente alterna de modo que, según las necesidades, se puede calentar una masa de metal fundido que se encuentra en la primera rama 11 o en la segunda rama 12. Entre las espiras de las bobinas de inducción 24 y 25 y las ramas 11 y 12 del canal de evacuación con revestimiento refractario 10, se han previsto unas capas aislantes 26 para reducir el flujo térmico desde el canal de evacuación hasta las espiras enfriadas de las bobinas de inducción 24 y 25. Cuando no tienen corriente, las espiras de las bobinas de inducción 24 y 25 con enfriamiento forzado se pueden utilizar también para enfriar una masa de metal fundida retenida en el canal de evacuación. En este caso, se prescinde de las capas aislantes 26.

En la zona de unión 13 de las dos ramas 11 y 12 del canal de evacuación 10, se han previsto, en el ejemplo de realización, unas tubuladuras 27 y/ó 28 revestidas con material refractario, alineadas con la rama correspondiente. La primera tubuladura 27 alineada con la primera rama 11 se puede cerrar, de forma hermética a los gases, por medio de una brida 29. La segunda tubuladura 28, alineada con la segunda rama 12, se puede conectar por medio de una segunda brida 30 a un dispositivo externo, por lo menos. Para ello, la segunda brida 30 está provista de un tubo de empalme 31, al que se puede conectar, por medio de una primera válvula 32, un dispositivo de vacío 39 representado simbólicamente en la figura 2. En una bifurcación del tubo de empalme 31, se encuentra una segunda válvula, designada válvula de ventilación 33, ya que al abrirla se puede establecer la comunicación con la atmósfera libre. Para reducir el volumen libre en la zona de unión 13 de las dos ramas 11 y 12, se han colocado en los lados interiores de las bridas 28 y 29 unos obturadores refractarios 34 y 35. Al quitar la brida 29 y 30 se puede acceder al interior de las ramas 11 y/ó 12 alineadas con las tubuladuras correspondientes para fines de inspección y de mantenimiento. Por lo menos una de las tubuladuras se puede utilizar también para conectar, en lugar de la calefacción por inducción o adicionalmente a la misma, un quemador como dispositivo de calefacción para el canal de evacuación y/o una masa de metal fundida que se encuentra en el canal de evacuación.

En la figura 2 que muestra, de forma ampliada, la parte del tanque que contiene el dispositivo de sangría, se representan algunas modificaciones y dispositivos adicionales que mejoran el funcionamiento del dispositivo de sangría en algunas variantes.

Cerca del orificio de entrada 17 del canal de evacuación 10 se ha previsto un tapón poroso 36, que se puede conectar a una fuente de gas comprimido por medio de una tubería de gas comprimido, el cual desemboca desde abajo en el canal de evacuación 10 para introducir un gas, de preferencia un gas inerte como argón. Introduciendo gas que sube en la primera rama 11 y puede escaparse a través de la válvula de ventilación abierta 33, se arrastra masa fundida 3 y por consiguiente se eleva el metal fundido en la primera rama hasta por encima del borde de rebose 14. Este efecto de arrastre se puede utilizar en sustitución o como complemento de la succión causada por el dispositivo de vacío 39.

Alternativa o complementariamente a la calefacción inductiva de la primera rama, se puede evitar también que la masa fundida se solidifique en esta rama previendo cerca del orificio de entrada 17 del canal de evacuación un segundo tapón poroso 37, que se puede conectar por medio de una tubería a una fuente de gas a presión, el cual desemboca en la parte superior del canal de evacuación y con el cual se puede lograr una circulación del metal líquido en la primera rama 11. De este modo, se conduce un metal caliente procedente del tanque 2 hacia la zona más fría de la primera rama, evitando de este modo la solidificación en esta zona. También es posible prever un tapón poroso en el fondo de la parte inferior del tanque 2, por ejemplo en un lugar similar como la sangría del fondo 9, cerca del orificio de entrada del canal de evacuación 17, para contrarrestar el enfriamiento por medio de circulación en esta zona.

Para evitar, al utilizar un dispositivo de vacío 30 que, en caso de un nivel máximo del baño h3 en el tanque, el nivel del tanque h4 en la zona de unión 13 del canal de evacuación 10 se eleve hasta el punto de llegar a la alimentación del dispositivo de vacío o a un quemador conectado a la tubuladura 27, se ha previsto un dispositivo 40 (en la figura 2) para registrar y controlar la altura del nivel del baño h4 en la zona de unión 13 de las dos ramas 11 y 12 del canal de evacuación 10. Este dispositivo 40 contiene un sensor de nivel, que registra la altura del nivel del baño h4, cuya señal de salida por medio de un circuito regulador regula por ejemplo la presión negativa del dispositivo de vacío 39. La presión negativa que actúa en la zona de unión 13 de las dos ramas 11 y 12 puede regularse también utilizando un dispositivo de vacío 39, que proporciona una presión negativa constante, de forma que las señales de control emitidas por el sensor de nivel se llevan hasta una válvula de regulación 38, a través de la cual se lleva hasta la zona de aspiración del dispositivo de vacío 39, de forma controlada, aire infiltrado para mantener el nivel h4 establecido como valor teórico. El dispositivo de regulación para mantener una altura determinada del nivel del baño h4 no hace falta si la longitud de las tubuladuras 27 y 28 está dimensionada de forma que los elementos amenazados se encuentran siempre por encima de la altura máxima de aspiración del baño de metal fundido.

Si se configura y hace funcionar el dispositivo de sangría 5 de forma que en cada sangría se vacía completamente la segunda rama, se introducirá de preferencia, como indica el documento WO 86/04980 mencionado al principio, desde arriba material refractario granulado en la segunda rama después de la sangría y de volver a cerrar el orificio de salida 20 del canal de evacuación 10 por medio de la placa de cierre 21. En este caso, la segunda tubuladura 28, alineada con la segunda rama 12 del canal de evacuación 10, se utiliza para conectar por medio de una alimentación adecuada y un dispositivo de dosificación, un depósito con material refractario granulado, como dispositivo externo. El tubo de empalme 31 para la conexión de un dispositivo de vacío y la posibilidad de comunicación con la atmósfera libre por medio de la válvula de ventilación 33 se puede acoplar entonces a la primera brida 29, alineada con la primera rama 11 del canal de evacuación 10.

Con vistas a la iniciación y realización del proceso de sangría, son posibles varias modificaciones, según la configuración del dispositivo de sangría 5, de las que, en lo que sigue, se describen las más importantes.

Aquí, las alturas h1 a h7 y hA, que aparecen en la figura 1 son importantes. A continuación, se recoge nuevamente y se complementan las definiciones dadas ya en la descripción de estas alturas. Los datos relativos a las alturas se refieren, en el caso de un tanque basculante, tanto a la posición volcada como no volcada (véase figuras 3 y 5).

hA = Altura de los orificios de salida 20 del canal de evacuación 10, que se pueden cerrar con la placa de cierre 21.

h0 = Altura del borde superior 18 de orificio de entrada del canal de evacuación 17

h1 = Altura del contorno del fondo 8 delante del orificio de entrada 17

h2 = Altura del borde de rebose 14

h3 = Altura del máximo nivel permitido del baño de metal fundido 3

h4 = Altura del baño de metal fundido en la zona de unión 13 del canal de evacuación 10

h5 = Altura de la superficie de una capa de escoria 41 que flota sobre el baño de metal fundido

h6 = Altura del cierre por medio de los obturadores 34 y 35 en la zona de unión de las dos ramas 11 y 12, y

h7 = Altura del nivel del baño de metal fundido a la que, debido a la turbulencia de entrada, se produce una introducción de escoria en el canal de evacuación (10).

En el dispositivo de sangría representado en la figura 1, la altura h2 del borde de rebose 14 es aproximadamente igual a la altura del máximo nivel permitido h3 del baño de metal fundido 3. Como sobre el baño de metal fundido 13 en el tanque 1 está la capa de escoria 41, la altura h4 del nivel del baño de metal fundido 3 en el canal de evacuación es algo superior a h3. Esto significa que justo antes de llegar al máximo nivel del baño h3 en el tanque 1, rebosa algo de masa fundida desde la primera rama 11 hacia la segunda rama 12 y llena esta rama del canal de evacuación 10. Esta situación justo antes de la sangría se representa en la figura 1. El volumen libre en la zona de unión 13 se mantiene reducido debido a la poca diferencia entre las alturas h6 y h4. Si, en esta situación, se establece presión atmosférica abriendo la válvula de ventilación 33 en el espacio libre de la zona de unión 13 y se cierra ulteriormente la válvula de ventilación, entonces, sin necesidad de un dispositivo de vacío, después de abrir el orificio de salida 20 mediante la placa de cierre 21, al salir la masa de metal fundido existente en la segunda rama 12, arrastra la masa de metal fundido existente en la primera rama 11 y sale del tanque 1. La evacuación según el principio de un sifón hidráulico se realiza hasta que se introduce escoria en el canal de evacuación y, con la misma, aire, procedente de la capa de escoria 41 que va bajando con el nivel del baño de metal fundido, a través del borde superior 18 del orificio de entrada 17 del canal de evacuación. Una vez que el nivel del baño de metal fundido 3 ha alcanzado la altura h0 en el tanque 1, finaliza automáticamente el proceso de sangría debido a la entrada de escoria y aire, con lo cual llegan desde luego pequeñas cantidades de escoria al canal de evacuación y por lo tanto al metal extraído.

Debido a las turbulencias de entrada por encima del borde superior 18 del orificio de entrada 17 del canal de evacuación, se introducen ya pequeñas cantidades de escoria en el canal de evacuación antes de que el nivel del baño de metal fundido 3 alcance la altura h0. La altura a la que comienza la introducción de escoria, debido a los remolinos de entrada se designa como h7. Si se quiere evitar esta entrada de escoria, será preciso finalizar el procedimiento de sangría, una vez que el nivel del baño de metal fundido 3 ha alcanzado la altura h7. La terminación del proceso de sangría se puede realizar cerrando el orificio de salida 20 del canal de evacuación 10, por medio de un dispositivo adecuado de cierre 19, abriendo la válvula de ventilación 33, es decir mediante la aportación de aire adicional en la zona de unión 13 de las dos ramas 11 y 12 y, en el caso de un tanque basculante, haciendo bascular hacia atrás el tanque. En el primer caso mencionado, la segunda rama 12 retiene por lo menos en parte una cantidad residual de baño de metal fundido. En los demás casos, se vacía completamente la segunda rama 12.

Según lo descrito, para iniciar y realizar el proceso de sangría bastará con una cantidad de metal fundido en la segunda rama 12 si la succión causada al salir esta masa de metal fundido resulta suficiente para arrastrar el metal fundido 3 desde el tanque, pasando por la primera rama, hasta la segunda rama. Lo determinante aquí son el tamaño del espacio libre en la zona de unión 13 de ambas ramas 11 y 12 y el volumen de la masa de metal fundido existente en la segunda rama 12 al iniciar el proceso de sangría. Finalmente, desempeñan también un papel importante las condiciones de circulación en el canal de evacuación, que pueden variar si se reduce la sección transversal de paso delante del orificio de salida 20.

Si sólo se quiere realizar una sangría con el dispositivo de sangría según la invención, al alcanzar el nivel máximo del baño h3, el proceso de sangría se puede realizar en las condiciones de altura representadas en la figura 1, tal como se ha descrito, sin utilizar ningún dispositivo de vacío, únicamente con la cantidad residual o rebosada de masa fundida existente en la segunda rama 12, que deberá licuarse eventualmente mediante el dispositivo de calefacción 24, 25.

Si, reduciendo por ejemplo el ángulo de inclinación de la primera rama 11, la altura h2 del borde de rebose 14 es inferior a la altura h3 del nivel máximo del baño de metal fundido, queda garantizado un rebose de la masa de metal fundido 3 hacia la segunda rama 12, incluso si el nivel del baño de metal fundido en el tanque 1 está por debajo de la altura máxima h3, hasta que el nivel del baño de metal fundido alcanza aproximadamente la altura h2. En esta zona, configurando adecuadamente el volumen de la segunda rama, se garantiza también en todos los casos un arranque fiable del proceso de sangría arrastrando la masa fundida de la primera rama. Si el borde de rebose 14 se encuentra más bajo, al fundir el material en el tanque 1, el rebose hacia la segunda rama 12 se produce ya poco tiempo antes de alcanzar el nivel máximo del baño h3 y será preciso aquí contrarrestar, de preferencia por medio de una calefacción inductiva y/o introduciendo un gas a través del tapón 37 ó 38, el enfriamiento y solidificación de la masa fundida. Como límite inferior para la altura h2 del borde de rebose 14, se considera aquí la altura h0 del borde superior 18 del orificio de entrada 17 del canal de evacuación. De preferencia la altura no será inferior a h7, es decir que h2 \geqh7. En un tanque para horno basculante, las indicaciones de altura se refieren al tanque volcado.

Si la altura h2 del borde de rebose 14 es superior a la altura h3 del nivel máximo del baño de metal fundido 3, o si se tienen que extraer del tanque 1 varias cantidades parciales consecutivamente con el dispositivo de sangría 5 y se produce una interrupción en cada uno de los procesos de sangría con el vaciado de la segunda rama, será entonces necesario un dispositivo de vacío para iniciar el proceso de sangría que, en el ejemplo representado, se puede conectar al canal de empalme 31 por medio de la válvula 32. El dispositivo de vacío se dimensionará según la columna de metal líquido que hay que levantar. Unas presiones de aspiración reducidas se podrían realizar también utilizando tobera eyectoras según el principio del documento DE-C 605 701 mencionado al comienzo. Se puede elevar ligeramente el nivel del baño en la primera rama introduciendo también gas a través del tapón poroso 36 ó 37, debido al efecto de arrastre.

A continuación, se describe un método de sangría con el dispositivo de sangría 5 representado en la figura 1.

Después de un proceso de sangría se cierra el orificio de salida 20 del canal de evacuación 10 y se introduce en la zona inferior de la segunda rama 12 material refractario granulado. Al mismo tiempo, se carga el horno de fusión 1 con material y se funde la siguiente carga. Aumenta entonces el nivel del baño en el tanque de fusión 1 y al mismo tiempo en la primera rama 11 del canal de evacuación. Para evitar que se enfríe la masa fundida en la primera rama 11 se aplica corriente a la bobina de inducción 26 y/o se introduce gas a través del tapón 37 ó 36. Justo antes de que se alcance en el tanque de fusión 1 el nivel máximo del baño h3, fluye metal fundido procedente de la primera rama 11, por el borde de rebose 14, hacia la segunda rama 12 y la llena, evitándose aquí también el enfriamiento, aplicando corriente a la bobina de inducción 25, es decir calentando inductivamente la masa fundida. Durante el proceso de fusión, la válvula de ventilación 23 está abierta para evitar el establecimiento de presión en la zona de unión 13 de las dos ramas 11 y 12.

Antes de la sangría, se vuelve a cerrar la válvula de ventilación 33 y abriendo el dispositivo de cierre, se inicia el proceso de sangría. Al salir por rebose una cantidad hacia la segunda rama 12, se arrastra masa fundida de la primera rama 11 y del tanque del horno hasta alcanzar la altura h7. Abriendo la válvula de ventilación 33, se interrumpe el proceso de extracción introduciendo aire adicional para evitar la introducción de escoria. Queda como poso en el tanque una cantidad de metal líquido correspondiente al nivel del baño. Al volver a cerrar nuevamente el dispositivo de cierre 19 y rellenar con material refractario granulado, se repite el proceso descrito.

Si se tienen que colar solo cantidades parciales, se puede interrumpir entonces el chorro mediante un dispositivo de cierre 19, de forma que se retenga en la segunda rama 12 una cantidad residual de metal líquido. Si el nivel del baño h4 ha caído, en la primera rama 11 del canal del evacuación por debajo del nivel del borde de rebose 14, se puede elevar iniciando un nuevo proceso de sangría mediante el dispositivo de vacío, regulando eventualmente el nivel del baño con el sensor de nivel del dispositivo 40 y/o introduciendo gas a través del tapón 36 por encima del canal del borde de rebose 14. La parte de un tanque metalúrgico basculante 101 representado en las figuras 3 a 5 - partes que corresponden a las del tanque de las figuras 1 ó 2, se designan con cifras incrementadas en 100 - presenta un dispositivo de sangría 105 modificado con respecto al tanque metalúrgico de la figura 1. La primera rama 111 del canal de evacuación 110 que penetra en la pared refractaria 105 de la parte inferior del tanque 102 presenta una primera zona horizontal 111a y una segunda zona vertical 111b, unida a la segunda rama 112 por medio de una zona de unión ampliada 113. Además, el borde de rebose 114 del canal de evacuación 110 está más bajo y en lugar de un cierre hermético a los gases por encima de la zona de unión ampliada 113, se ha previsto una cubierta 143 con un quemador 144 que penetra en la cubierta, con la cual se puede calentar la zona de unión ampliada o un baño de metal fundido contenido en la misma. El cierre de la zona de unión 113 debido a la cubierta 143 puede ser hermético a los gases. Sin embargo, esto no es una condición necesaria ya que, al colocar el borde de rebose 114 más abajo, se puede iniciar y realizar una sangría sin escoria, incluso si la zona de unión 113 no está cerrada, hermética a los gases, por medio de cubierta 143.

Debido a la configuración horizontal de la primera zona lila de la primera rama 111 contigua al contorno 108 de la parte inferior del tanque 102 y a una configuración de la sección transversal de paso del canal de evacuación 110, por lo menos en la zona del orificio de entrada 117 de la primera rama 111, en forma rectangular ovalada con anchura mayor que la altura, se puede, de una parte, mantener reducida la velocidad de circulación del metal en el orificio de entrada 117 del canal de evacuación, limitada por la zona 123 con sección de paso reducida y, de otra parte, desplazar el borde superior 118 del orificio de entrada 117 del canal de evacuación más hacia abajo que en el caso de una sección transversal redonda del orificio de entrada 117 del canal de evacuación. La relación entre la sección transversal del orificio de entrada del canal de evacuación 117 y la sección transversal de la zona 123 que limita el paso es de aproximadamente 4:1. Con respecto a la configuración de las figuras 1 y 2, en la que la primera rama 111 del canal de evacuación 110 tiene una configuración ascendente transversal y por consiguiente el borde superior 18 del orificio de entrada 17 del canal de evacuación tiene configuración en ángulo agudo, la configuración horizontal de la primera zona 111a, en la forma de realización de las figuras 3 a 5, presenta la ventaja de que, debido a la configuración rectangular del borde superior 18, éste alcanza una mayor estabilidad, de tal modo que, incluso después de varios centenares de sangría, el borde superior 118 del orificio de entrada 117 del canal de evacuación queda desplazado muy poco hacia arriba debido al desgaste. Esto significa, de otra parte, que el borde de rebose 114 se puede reducir hasta la altura h7 garantizándose, a pesar de ello, tras un largo período de utilización, debido al reducido desgaste en la zona del borde superior 118, una sangría sin escoria.

El tanque metalúrgico representado en las figuras 3 a 5 es basculante. La figura 3 muestra la posición cero y/o la posición de trabajo del tanque y la figura 5 la posición basculada. El ángulo de basculamiento está comprendido entre tres y cinco grados aproximadamente. En el caso de un tanque basculante, lo determinante para establecer la altura mínima del borde de rebose 114 es el estado máximo basculado, es decir que en el estado basculado representado en la figura 5, para garantizar una sangría sin escoria, la altura h2 del borde de rebose 114 no tiene que estar por debajo de la altura h7, a la cual se produce, debido al torbellino de entrada, una introducción de escoria 141, que flota sobre la masa de metal fundido 103 en el canal de evacuación 110, a través del borde superior 118 del orificio de entrada 117 del canal de evacuación. Si, estando el tanque basculado, la altura h2 del canal de rebose 114 está más o menos a la altura del nivel del baño h7 o muy poco por encima de la misma, entonces se puede realizar la sangría sin escoria hasta la altura h7 de una masa de metal fundido 103, que permanece en el tanque 101 sin tener que utilizar el efecto de aspiración como consecuencia de un cierre hermético por encima de la zona de unión 113.

Claims (35)

1. Tanque metalúrgico (1, 101) con un dispositivo de sangría (5, 105) para la extracción controlada, sin escoria, de metal líquido (3, 103) de un baño de fusión metálica (3, 103) que se encuentra en la parte inferior del tanque (2, 102), con la particularidad de que el dispositivo de sangría (5, 105) contiene un canal de evacuación (10, 110), rodeado por material refractario, que contiene dos ramas (11, 12, 111, 112) que apuntan hacia abajo, unidas arriba, la primera de las cuales (11, 111) penetra en el tanque por un orificio de entrada (17, 117) que presenta un borde superior (18), y la segunda (12, 112) presenta un orificio de salida (20, 120) para el metal líquido (3, 103), situado por debajo, con un dispositivo de cierre (19, 119), habiéndose definido en el interior del canal de evacuación, en la zona de unión (13, 113) de las dos ramas (11, 12, 111, 112) un borde de rebose (14, 114) para el metal líquido, a una altura (h2) superior a la altura (h0) del borde superior del orificio de entrada del canal de evacuación,

caracterizado porque,

la primera rama (11, 111) del canal de evacuación (10, 110) penetra en la mampostería refractaria de la pared (15, 115) de la parte inferior del tanque (2) y se integra en la misma,

en la posición de trabajo del tanque, el borde de rebose (14, 114) está dispuesto más bajo que el borde superior de la mampostería refractaria de la pared del tanque (15, 115), aunque se encuentra como máximo a una altura (h3), definida por el máximo nivel permitido (h3) del baño de metal fundido (3), y

por lo menos una parte del material refractario que rodea el canal de evacuación (10) o de un baño de metal fundido (3) que se encuentra en el canal de evacuación, se puede calentar mediante un dispositivo de calefacción (24, 25, 144).

2. Tanque metalúrgico según la reivindicación 1, caracterizado porque, en la zona de unión (13) de las dos ramas (11, 12) del canal de evacuación (10) se encuentra dispuesto por lo menos una tubuladura (27, 28), revestida con material refractario que se puede cerrar, impermeable al gas, por medio de una brida (29, 30) y/o se puede conectar por lo menos a un dispositivo externo.

3. Tanque metalúrgico según la reivindicación 2, caracterizado porque, por lo menos una de las dos ramas (11, 12) del canal de evacuación (10) presenta una tubuladura (29, 30) alineada con la rama correspondiente.

4. Tanque metalúrgico según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque la brida (30) está provisto de un tubo de empalme (31) al que se puede conectar, por medio de una primera válvula (32), un dispositivo de vacío (39) como dispositivo externo.

5. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque la brida (30) está provista de una tubuladura (31), que se puede conectar con la atmósfera libre por medio de una segunda válvula de ventilación (33).

6. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se ha previsto un dispositivo (40) para registrar y eventualmente controlar la altura del nivel del baño (h4) en la zona de unión (13) de las dos ramas (11, 12) del canal de evacuación (10).

7. Tanque metalúrgico según la reivindicación 6, caracterizado porque se ha previsto en conexión con un dispositivo de vacío (39), que se pueda ajustar a una presión constante, un sensor de nivel que registra la altura del nivel del baño (h4) en la zona de unión (13) de las dos ramas (11, 12) del canal de evacuación (10), que proporciona las señales de mando a una válvula de regulación (38), prevista en una tubería de gas que une la zona de unión (13) con la atmósfera exterior.

8. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque cerca del orificio de entrada del canal de evacuación (17) desemboca por lo menos un tapón (36, 37) poroso, que se puede conectar a una fuente de gas comprimido por medio de una tubería para introducir un gas en el interior del tanque (1) o del tubo de evacuación (10).

9. Tanque metalúrgico según la reivindicación 8, caracterizado porque el tapón (36, 37) desemboca en el lado inferior y/o en el lado superior de la primera rama (11) en el canal de paso del canal de evacuación (10).

10. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 2 a 9, caracterizado porque en la posición de trabajo del tanque la brida (29, 30) de la tubuladura está más alta que la altura (h3) definida por el nivel máximo permitido del baño de metal fundido.

11. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque, en la posición de trabajo del tanque (1), el borde de rebose (14) está más alto que el nivel (h7) del baño de metal fundido, en el cual se produce, debido al remolino de entrada, por encima del borde superior (18) del orificio de entrada del canal de evacuación (17), la retirada de escoria de la capa de escoria (41) que flota sobre el baño de metal fundido (3) hacia el tubo de evacuación.

12. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque, en la posición de trabajo del tanque (1), el borde de rebose (14) está más bajo que el nivel (h5) del fondo (42) de un orificio de evacuación de escoria (7) previsto en la pared del tanque (15).

13. Tanque metalúrgico según la reivindicación 12, caracterizado porque, en la posición de trabajo del tanque (1), el borde de rebose (14) se encuentra aproximadamente a una altura (h3), definida por el nivel máximo permitido (h3) del baño de metal fundido (3).

14. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la primera rama (11) del canal de evacuación (10) penetra en la pared refractaria del tanque (15) de forma transversal ascendente, visto desde el interior del horno.

15. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 1 a 13 caracterizado porque la primera rama (111) del canal de evacuación (110) contiene una primera zona (111a) horizontal y una segunda zona (111b) vertical, unida a la segunda rama (112) por medio de la zona de unión (113).

16. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la segunda rama (12) del canal de evacuación (10) está dispuesta dentro del un resalte en forma de mirador del tanque del horno (1).

17. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque en la segunda rama (12) del canal de evacuación (10) se ha previsto una zona (23) limitadora del paso, con una sección transversal de paso reducida.

18. Tanque metalúrgico según la reivindicación 17, caracterizado porque la zona (23) con sección transversal de paso reducida está dispuesta justo delante del orificio de salida (20) del canal de evacuación (10).

19. Tanque metalúrgico según la reivindicación 17 ó 18, caracterizado porque la zona (23) con sección transversal de paso reducida es intercambiable.

20. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque la sección transversal del paso del canal de evacuación (10) tiene configuración rectangular u ovalada, con una anchura mayor que la altura, por lo menos en la zona del orificio de entrada (17) de la primera rama (11).

21. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque la relación entre la sección transversal del orificio de entrada del canal de evacuación (17, 117) y la sección transversal de la zona (23, 123) limitadora del paso es de aproximadamente 4:1.

22. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 2 a 21, caracterizado porque se puede conectar el dispositivo de calefacción a la tubuladura (27).

23. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 2 a 22, caracterizado porque, por medio de un dispositivo de dosificación se puede acoplar una tubuladura (28), alineada con la segunda rama (12) del canal de evacuación (10), a un tanque con material refractario granulado.

24. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque el dispositivo de calefacción contiene por lo menos una bobina de inducción (24, 25), que rodea la primera y/o la segunda rama del canal de evacuación (10).

25. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 1 a 24, caracterizado porque el dispositivo de cierre (19) del orificio de salida (20) del canal de evacuación (10) contiene una placa de cierre (21) que se puede mover, por medio de un accionamiento, repetidas veces desde una posición de cierre en contacto con el borde del orificio de salida (20), hacia una posición de liberación del orificio de salida (20) y desde la posición de liberación hacia la posición de cierre.

26. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 1 a 25, caracterizado porque el orificio de entrada del tubo de evacuación (17, 117) está dispuesto junto al fondo del tanque (8).

27. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 1 a 26, caracterizado porque el tanque (101) está configurado de forma abatible en el sentido del dispositivo de sangría (110).

28. Tanque metalúrgico según una de las reivindicaciones 1 a 27, caracterizado porque la altura (h2) del borde de rebose (14, 114) es superior, de preferencia muy poco superior, a la altura del nivel (h7) de un baño de metal fundido (3, 103) que se encuentra en el tanque (1), en el que, debido a la turbulencia de entrada, se produce una retirada de la escoria (41, 141) que flota sobre el baño de metal fundido (3, 103), hacia el canal de evacuación (10, 110) a través del borde superior (18, 118) del orificio de entrada del canal de evacuación (17, 117).

29. Método para la extracción controlada, libre de escoria, de metal líquido de un baño de fusión metálica que se encuentra en un tanque según el principio de un sifón hidráulico, mediante un dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 28, en el que, tras un proceso de colada, se cierra el orificio de salida del canal de evacuación, se aumenta eventualmente el nivel del baño de fusión en el tanque, en particular fundiendo metal hasta una altura de sangría y se inicia el proceso de colada, después de cerrar una válvula de ventilación existente en una bifurcación de la zona de unión de las dos ramas, abriendo el dispositivo de cierre de la segunda rama y derivando una cantidad restante que ha quedado en la segunda rama del proceso de colada anterior o una cantidad de rebose del metal fundido que ha llegado a las dos ramas a través del borde de rebose de la zona de unión, arrastrando de este modo otro baño de metal fundido que se encuentra en la primera rama y en el tanque.

30. Método según la reivindicación 29, caracterizado porque, para iniciar el proceso de colada, después de cerrar la válvula de ventilación y antes de abrir el dispositivo de cierre conectando un dispositivo de vacío a la zona de unión de las dos ramas del canal de evacuación, se aspira baño de metal fundido de la primera rama unida con el interior del tanque y se transporta hacia la segunda rama por el borde de rebose.

31. Método según la reivindicación 29 ó 30, caracterizado porque para iniciar el proceso de colada después de cerrar la válvula de ventilación, o antes de abrir el dispositivo de cierre, haciendo bascular un tanque basculante en el sentido del canal de evacuación, se aspira baño de metal fundido de la primera rama unida con el interior del tanque y se transporta hacia la segunda rama por medio del canal de rebose.

32. Método según una de las reivindicaciones 29 a 31, caracterizado porque antes de iniciar el proceso de colada, se calienta el interior de por lo menos una de las dos ramas del canal de evacuación o un baño de metal fundido que se encuentra en la rama correspondiente.

33. Método según una de las reivindicaciones 29 a 32, caracterizado porque para finalizar el proceso de colada se abre la válvula de ventilación.

34. Método según una de las reivindicaciones 29 a 33, caracterizado porque, en el caso de un tanque de horno basculante, para terminar el proceso de colada, se hace bascular el tanque en un sentido opuesto al canal de evacuación.

35. Método según una de las reivindicaciones 29 a 34, caracterizado porque una vez finalizado el proceso de colada y cerrado el dispositivo de cierre de la segunda rama del canal de evacuación, en la zona inferior de esta rama se introduce material refractario granulado.