ES2206285T3 - Horno de fusion por arco electrico o por resistencia. - Google Patents

Abstract

Horno de fusión por arco eléctrico o de fusión por resistencia (1), con un recipiente de fusión (4) con revestimiento refractario, que presenta un fondo (2) y paredes (3) con una pared de horno exterior (7), así como con una parte superior refrigerada mediante un refrigerante, que presenta paredes laterales superiores (5) y una tapa (6), caracterizado porque la pared de horno (7) del recipiente de fusión (4) con revestimiento refractario está rodeada de un dispositivo refrigerante (10) en forma de envoltura, al que afluye refrigerante (14) en contacto directo con la pared de horno (7).

Description

Horno de fusión por arco eléctrico o por resistencia.

La invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para hacer funcionar hornos de fusión por arco eléctrico y/o hornos de fusión por resistencia, con un recipiente de fusión para alojar el caldo de fusión, cuya tapa, y cuya pared lateral superior, se refrigeran hasta o incluyendo la región de la zona de escorias mediante un refrigerante, con preferencia agua.

Los hornos refrigerados de este modo son conocidos en diferentes configuraciones. En estos hornos conocidos, la solera es la única región no refrigerada con tendencia a un mayor desgaste del revestimiento refractario y una mayor complejidad de reparación en los elementos estructurales.

Para refrigerar al menos la parte de la solera en la que se encuentran los electrodos del fondo se conoce, del documento EP 02 03 301 B1, disponer en esta región de la solera y distanciada de ella una placa, por medio de la cual se guían los cuellos de los electrodos o pasadores de contacto y se insufla aire en el espacio intermedio, entre esta placa y la solera. Mediante esta medida se refrigera el electrodo del fondo durante el funcionamiento de fusión y sangría, pudiéndose ajustar la potencia refrigerante durante pausas de funcionamiento prolongadas mediante la reducción de la misma, de tal forma que la velocidad de la variación de temperatura del electrodo del fondo no supere, al inicio o al final de la pausa de funcionamiento, los valores máximos prefijados.

Los hornos de fusión por arco eléctrico con partes inferior y superior refrigeradas con agua, sin mampostería refractaria de la parte inferior, se conocen entre otros con relación a la refundición por arco eléctrico al vacío de un electrodo, de los documentos US-A-3,723,632 y US-A-4,197,900. Evidentemente los hornos descritos en estos documentos no son comparables, ni por su estructura constructiva no por su utilización con hornos de fusión por arco eléctrico o por resistencia con mampostería refractaria (pesos de sangría entre 1 y 250 t y diámetros de recipiente hasta aproximadamente 9 m).

Partiendo de este estado conocido de la técnica, la misión de la invención consiste en indicar un procedimiento para hacer funcionar hornos de fusión eléctricos por arco eléctrico y hornos de fusión por resistencia, con el que puedan evitarse los inconvenientes de la refrigeración solamente parcial.

La misión impuesta es resuelta, en hornos de fusión eléctricos por arco eléctrico y hornos de fusión por resistencia de la clase descrita, con las particularidades características de la reivindicación 1.

En las reivindicaciones subordinadas se indican configuraciones ventajosas de la invención.

Mediante la medida de la invención de refrigerar igualmente la región inferior del horno, la solera y la parte inferior de las paredes laterales, se consigue en total una influencia positiva sobre el tiempo de vida útil del revestimiento refractario y sobre los otros elementos constructivos del horno. Asimismo, mediante esta medida de la invención, se ejerce igualmente una acción refrigerante ventajosa sobre el electrodo del fondo.

La refrigeración conforme a la invención se realiza por medio de un dispositivo refrigerante en forma de envoltura, que envuelve la región a refrigerar del horno inferior y a través del cual circula el refrigerante. Como refrigerante puede usarse una sustancia gaseosa, por ejemplo aire o una sustancia líquida, por ejemplo agua.

Para mantener la corriente del refrigerante en el interior del dispositivo refrigerante puede usarse, en el caso más sencillo, la corriente de convección, pudiéndose reforzar la corriente de convección en el caso de refrigeración por aire mediante una chimenea, que está unida a la abertura de salida del dispositivo refrigerante. Mediante esta chimenea se impide con ello al mismo tiempo con ventaja que, al sangrar el horno, pueda producirse una entrada de llamas en el dispositivo refrigerante.

En el caso de que no sea suficiente una corriente de convección, es también posible conforme a la invención con ayuda de una instalación de alimentación dispuesta fuera del dispositivo refrigerante, por ejemplo una bomba o un soplador, alimentar el refrigerante a través del dispositivo refrigerante. En especial con refrigerantes líquidos es con ello favorable alimentar el refrigerante en un circuito cerrado a través del dispositivo refrigerante. Con esto puede refrigerarse después con ventaja el refrigerante calentado, de tal manera que se hace posible una recuperación de calor.

La velocidad de corriente y la temperatura del refrigerante determinan la potencia de refrigeración del dispositivo refrigerador, con lo que en una configuración ventajosa de la invención con ayuda de un dispositivo de medición y regulación, puede adaptarse la potencia de refrigeración a la temperatura de funcionamiento del horno mediante la modificación de estos parámetros.

El dispositivo refrigerador que envuelve la parte inferior del horno en forma de envoltura está configurado de forma más sencilla, conforme a la invención. Mediante una chapa, que está moldeada de forma correspondiente al contorno del horno y dispuesta sobre el horno a cierta distancia del mismo, se crea un hueco en forma de camisa a través del cual fluye el refrigerante. El hueco posee al menos una abertura de entrada y al menos una abertura de salida para el refrigerante, debiendo disponerse convenientemente, en el caso de la corriente de convección, la abertura de entrada centralmente abajo sobre la solera y la abertura de salida lateralmente arriba sobre las paredes laterales. Durante la corriente forzosa con ayuda de una instalación de alimentación, las aberturas de entrada y salida también pueden estar dispuestas de otra forma.

Para mejorar la acción refrigerante a través del refrigerante, según una configuración ventajosa de la invención, en el interior del hueco se encuentran nervios de refrigeración que están fijados a la pared del horno, por ejemplo mediante soldadura. Estos nervios de refrigeración están configurados de tal manera, que garantizan una acción refrigerante óptima, sin con ello aumentar sin embargo considerablemente la resistencia a la circulación del dispositivo refrigerante, por lo que están doblados de forma conveniente en la dirección de corriente.

Para materializar durante la refrigeración en un circuito cerrado la posibilidad de la recuperación de calor, en las tuberías del circuito de refrigeración se ha dispuesto una instalación de recuperación de calor aparte de la instalación de alimentación, para mantener la corriente del circuito, en la que se refrigera el refrigerante calentado y se aprovecha o almacena el calor con ello liberado.

Según una configuración de la invención se ha unido un sistema de medición y regulación, al que afluyen los valores de medición de las temperaturas de funcionamiento del horno, a esta instalación de recuperación de calor y a la instalación de alimentación, para de este modo poder influir en la temperatura y la cantidad del refrigerante que afluye a la instalación refrigerante.

A continuación se explican con más detalle otros detalles, ventajas y particularidades de la invención con base en un ejemplo de ejecución, representado en figuras esquemáticas del dibujo.

Aquí muestran:

la figura 1 un corte vertical a través del horno,

la figura 2 un diagrama en bloques de una refrigeración de circuito.

La figura 1 muestra esquemáticamente un horno 1 con un fondo de horno 2, paredes laterales inferiores 3 en el recipiente de fusión 4, paredes laterales superiores 5 y una tapa 6. Las paredes laterales superiores 5 llegan hacia abajo, aproximadamente hasta el recipiente de fusión 4 que contiene el caldo de fundición y están dotadas, hasta esta región, de una refrigeración por agua 5' como la tapa 6.

El recipiente de fusión 4 posee una mampostería 8 refractaria, que se ha destacado mediante un rayado, y está formado mediante el fondo de horno 2 y las paredes laterales inferiores 3.

Conforme a la invención, el recipiente de fusión 4 está rodeado a cierta distancia por una camisa 9, con preferencia de chapa de acero, que está moldeada de forma correspondiente al contorno de la pared de horno exterior 7. El hueco en forma de envoltura que se produce de este modo configura el dispositivo refrigerante 10, a través del cual fluye el refrigerante 14.

La entrada de refrigerante se produce en el ejemplo de ejecución representado centralmente abajo en el fondo de horno 2, a través de la abertura de entrada 12, circula en el sentido de la flecha hacia las paredes laterales 3 y abandona después el dispositivo refrigerante 10, por el extremo superior de las paredes laterales 3, a través de las aberturas de salida 13. En el interior del dispositivo refrigerante 10 se han dispuesto, para una mejor transición de calor y para arremolinar el refrigerante 14 sobre la pared de horno 7, nervios de refrigeración 11 conformados de forma correspondiente a la dirección de corriente del refrigerante 14.

En la figura 2 se ha representado, en forma de un diagrama en bloques, un ejemplo de ejecución de una refrigeración de circuito. El dispositivo refrigerante 10 del horno 1 o del recipiente de fusión 4 está unido sobre su abertura de salida 13, a través de la tubería de salida 16, a una instalación de recuperación de calor 18. En esta instalación de recuperación de calor 18 se refrigera, con recuperación de calor, el refrigerante 14 calentado durante la refrigeración del recipiente de fusión 4. Una instalación de alimentación 17, por ejemplo una bomba o un soplador, que está dispuesta en la tubería de entrada 15, presiona después el refrigerante 14 ahora refrigerado, que sale de la instalación de recuperación de calor 18, de vuelta a la instalación de refrigeración 10 a través de la abertura de entrada 12.

La instalación de recuperación de calor 18 y la instalación de alimentación 17 están unidas, a través de líneas de control 21, a una instalación de medición y regulación 19 mediante la que se regulan la potencia de alimentación de la instalación de alimentación 17 y la temperatura del refrigerante 14, en la instalación de recuperación de calor 18, en dependencia del estado de funcionamiento del horno 1. Para esto la instalación de medición y regulación 19 está unida, a través de una línea de datos de medición 20, a aparatos de medición correspondientes en el horno (no se han representado los aparatos de medición).

La invención no está limitada a los ejemplos de ejecución representados en las figuras del dibujo que, para una mejor visibilidad, se han configurado con un dispositivo refrigerador sobredimensionado. Según el tipo constructivo y las condiciones de funcionamiento del horno, conforme a la invención pueden configurarse de forma variable la forma y el tamaño del dispositivo refrigerador, el número y la disposición de las aberturas de entrada y salida y el enlace del dispositivo de refrigeración a otros dispositivos (instalación de medición y regulación, dispositivo de alimentación, etc.), si se mantiene el principio básico de la invención de provocar una refrigeración óptima de todo el recipiente de fusión, con una complejidad constructiva y unos costes lo más reducidos posible y de forma sencilla.

Claims (10)

1. Horno de fusión por arco eléctrico o de fusión por resistencia (1), con un recipiente de fusión (4) con revestimiento refractario, que presenta un fondo (2) y paredes (3) con una pared de horno exterior (7), así como con una parte superior refrigerada mediante un refrigerante, que presenta paredes laterales superiores (5) y una tapa (6), caracterizado porque la pared de horno (7) del recipiente de fusión (4) con revestimiento refractario está rodeada de un dispositivo refrigerante (10) en forma de envoltura, al que afluye refrigerante (14) en contacto directo con la pared de horno (7).

2. Horno de fusión por arco eléctrico o de fusión por resistencia (1), según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo refrigerante (10) está dispuesto sobre el recipiente de fusión (4) con una camisa (9), de forma correspondiente al contorno de la pared de horno exterior (7), estando dispuestas al menos una abertura de entrada (12) y al menos una abertura de salida (13) para el refrigerante (14) sobre el dispositivo refrigerante (10).

3. Horno de fusión por arco eléctrico o de fusión por resistencia (1), según la reivindicación 2, caracterizado porque la abertura de entrada (12) está dispuesta centralmente abajo sobre el fondo de horno (2) y la abertura de salida (13) lateralmente arriba sobre la pared lateral (3) sobre el dispositivo refrigerante (10).

4. Horno de fusión por arco eléctrico o de fusión por resistencia (1), según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque el transporte del refrigerante (14), dentro del dispositivo refrigerante (10), se mantiene mediante convección y/o mediante una instalación de alimentación dispuesta fuera del dispositivo refrigerante (10).

5. Horno de fusión por arco eléctrico o de fusión por resistencia (1), según la reivindicación 4, caracterizado porque el refrigerante (14) se guía en un circuito cerrado a través del dispositivo refrigerante (10).

6. Horno de fusión por arco eléctrico o de fusión por resistencia (1), según una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dentro del dispositivo refrigerante (10) se han dispuesto nervios de refrigeración (11) sobre la pared de horno exterior (7).

7. Horno de fusión por arco eléctrico o de fusión por resistencia (1), según la reivindicación 6, caracterizado porque el dispositivo refrigerante (10) está unido, en un circuito cerrado a través de una tubería de salida (16) y una tubería de entrada (15), a una instalación de recuperación de calor (18), estando dispuesta en la tubería de entrada (15) y/o en la tubería de salida (16) una instalación de alimentación (17), por ejemplo un soplador o una bomba.

8. Horno de fusión por arco eléctrico o de fusión por resistencia (1), según la reivindicación 7, caracterizado porque el dispositivo de recuperación de calor (18) y/o la instalación de alimentación (17) están unidas, a través de líneas de control (21), a un dispositivo de medición y regulación (19) al que afluyen, a través de una línea de datos de medición (20), valores de medición de las temperaturas de funcionamiento del horno de fusión por arco eléctrico o de fusión por resistencia (1).

9. Horno de fusión por arco eléctrico o de fusión por resistencia (1), según la reivindicación 4, caracterizado porque, en el caso de refrigeración de convección por aire, la abertura de salida (13) está unida a una chimenea.

10. Procedimiento para hacer funcionar un horno de fusión por arco eléctrico o de fusión por resistencia (1), según una o varias de las reivindicaciones anteriores 1 a 9, caracterizado porque la potencia de refrigeración del dispositivo refrigerante (10) está adaptada, mediante la variación de la velocidad del refrigerante y/o de la temperatura del refrigerante, a las temperaturas de funcionamiento del horno de fusión por arco eléctrico o de fusión por resistencia (1).