ES2299421T3 - Precalentamiento, fusion, refinado y colada de carga continua. - Google Patents
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Abstract
Aparato para precalentamiento, fusión, refinado y colada continuos de acero, comprendiendo dicho aparato: una cinta transportadora colocada en una zona de carga para introducir materiales de carga diminutos y formadores de escoria; un transportador de carga para recibir materiales de carga; un sellado dinámico al gas que tiene un extremo de entrada de material y un extremo de salida de material, dicho sellado al gas acoplado a dicho transportador de carga; un precalentador acoplado al extremo de salida de material de dicho sellado dinámico al gas y que se comunica con dicho transportador de carga para precalentar los materiales de carga sobre el transportador de carga; medios de conexión acoplados de manera extraíble a dicho precalentador y a dicho transportador de carga para alimentar directamente materiales de carga en un baño de horno; un horno de arco eléctrico para fundir y refinar carga metálica en el mismo; medios para inclinar dicho horno; un recipiente metalúrgico intermedio alimentado directamente que puede colocarse para recibir metal fundido descargado desde dicho horno; y un dispositivo de colada continua para recibir acero aleado refinado desde dicho recipiente metalúrgico intermedio.
Description
Precalentamiento, fusión, refinado y colada de
carga continua.
Esta solicitud reivindica el beneficio de la
solicitud provisional estadounidense número 60/121.261, presentada
el 23 de febrero de 1999, y la solicitud estadounidense número
09/344.797, presentada el 25 de junio de 1999.
La presente invención se refiere a la producción
de acero a partir de materias primas, y particularmente a un
procedimiento y a un aparato para la fabricación continua de acero
mediante un horno de arco eléctrico y colada continua que tienen
emisiones y demanda de energía eléctrica mínimas mientras que se
maximiza la producción de acero, incluyendo colada continua. La
invención es idealmente adecuada para proporcionar conservación de
energía y protección medioambiental mientras que se maximiza la
producción de acero.
La producción de acero y de productos de acero,
o productos que incorporan acero en los mismos, es esencial para el
mantenimiento y crecimiento de muchas economías en diversas partes
del mundo. La adquisición e instalación de instalaciones de
refinado de acero dependen de un número de importantes
consideraciones que incluyen el impacto medioambiental y la
rentabilidad. La fabricación de acero usando un horno de arco
eléctrico (EAF) es un proceso altamente ventajoso en la industria
del acero moderna debido a la flexibilidad del EAF al utilizar
mezclas de diferentes materiales de carga que incluyen metales
calientes líquidos y la capacidad de producir sustancialmente todas
las calidades conocidas de acero.
Un enfoque para refinar acero es el uso de
sistemas de carga en EAF, fusión y refinado continuos que tienen
alimentación lateral del EAF, tal como se describe en la patente
estadounidense número 4.543.124 ('124) y la patente estadounidense
número 5.800.591 ('591). Los sistemas descritos en la patente '124 y
en la patente '591 proporcionan continuidad al precalentamiento de
materiales de carga, la fusión de materiales de carga y el
refinamiento de acero. Tales sistemas de precalentamiento, fusión y
refinado continuos incorporan hornos que tienen alturas de horno
que incorporan alimentación lateral y extracción al gas de salida a
velocidades lentas de flujo al gas requeridas para mantener la
suspensión de polvo en el aire. En estos sistemas, un receptáculo
de carga está ubicado en torno a una abertura de entrada de material
en el lateral del horno. El material de carga se introduce desde el
receptáculo hacia el interior del horno, y se transfiere gas de
salida rico en CO al precalentador de carga que va a usarse como
combustible para fines de precalentamiento. Los sistemas descritos
en la patente '124 y en la patente '591 conservan energía.
Se ha observado que se acumula escoria bajo el
receptáculo en tales sistemas y requiere extracción mediante
apisonamiento. Esto provoca interrupciones periódicas a la
continuidad del proceso de refinado. Lo que se necesita es un
procedimiento y un aparato mejorados para precalentar, fundir y
refinar acero que extiendan la continuidad del sistema de
producción de acero global a colada continua eliminando el
funcionamiento por lotes en la estación de metalurgia de cucharas.
Se necesita además un procedimiento y un aparato para precalentar,
fundir y refinar acero que permita alimentación lateral hacia el
interior de un horno sin requerir un aumento de la altura del horno
y que mejore la consistencia de alimentación de carga.
Los sistemas de precalentamiento, fusión y
refinado de acero continuos que tienen alimentación lateral usan
equipos que se conectan con el horno, tal como un carro de conexión,
como se describe en la patente estadounidense número 4.681.537 y la
patente estadounidense número 4.836.732. Tales equipos son propensos
a dañarse mediante calor y abrasión y requieren un mantenimiento
periódico. Por ejemplo, el receptáculo de carro de conexión está
expuesto a salpicaduras de acero fundido y escoria y a altos picos
de temperatura del gas de salida. Por consiguiente, el proceso de
refinado puede interrumpirse durante un tiempo de inactividad
requerido para reparar y mantener el carro de conexión. Lo que se
necesita es un procedimiento y un aparato para precalentar, fundir
y refinar acero que facilite la reparación y mantenimiento de
equipos intercambiables de alimentación de carga que se conecten
con el horno.
Tal como se mencionó anteriormente, el impacto
medioambiental y la rentabilidad son consideraciones importantes
antes de adquirir e instalar un sistema de refinado de acero así
como durante el funcionamiento real. Las comunidades y el gobierno
solicitan que la industria, en general, reduzca su impacto sobre el
medio ambiente. Lo que se necesita es un procedimiento y un aparato
mejorados para precalentar, fundir y refinar acero que proporcione
una disminución de emisiones sin consumo de energía adicional. En
particular, lo que se necesita es un procedimiento y un aparato
para precalentar, fundir y refinar acero que tengan reducciones
significativas de la necesidad de energía eléctrica, consumo de
electrodos, mano de obra, impacto sobre el medio ambiente tanto
dentro como fuera de la planta de acero y eliminación de
precipitación de polvo.
La presente invención es un procedimiento y un
aparato mejorados para una fabricación eléctrica continua de acero
con colada continua añadida en cascada. La invención permite
alimentación lateral hacia el interior de un horno sin requerir un
aumento en la altura del horno. La presente invención también hace
posible la reparación y mantenimiento de equipos de alimentación de
carga intercambiables que se conectan con el horno sin interrumpir
la continuidad. Durante el refinado y la colada del acero, la
presente invención proporciona disminución de emisiones sin un
consumo de energía adicional. En particular, la presente invención
proporciona reducciones significativas de la necesidad de energía
eléctrica, consumo de electrodos, mano de obra, impacto sobre el
medio ambiente tanto dentro como fuera de la planta de acero y
eliminación de precipitación de polvo.
El aparato inventado para precalentamiento,
fusión, refinado y colada continuos de acero comprende una cinta
transportadora secundaria de longitud variable que está colocada en
una zona de carga para introducir materiales de carga diminutos o
formadores de escoria, un carro de carga de autoposicionamiento con
falda acoplado al transportador secundario, un transportador de
carga que recibe material de carga que tiene medios para mantener
una altura de un lecho de chatarra homogéneo que está acoplado al
carro de autoposicionamiento, un sellado dinámico al gas acoplado
tanto al transportador de carga como a un precalentador,
comunicándose el precalentador con el transportador de carga para
precalentar los materiales de carga en el transportador de carga,
medios de carro de conexión para alimentar materiales de carga
hacia el interior de un baño de horno que están acoplados de manera
extraíble al precalentador y al transportador de carga, un horno de
arco eléctrico para fundir y refinar una carga metálica en el
mismo, al menos un anillo de sellado de electrodo que está acoplado
a los electrodos del horno, un recipiente metalúrgico intermedio
alimentado directamente que recibe el metal fundido descargado
desde el horno, y un dispositivo de colada continua que recibe acero
aleado refinado desde el recipiente metalúrgico intermedio. No se
utiliza cuchara en este sistema de manera que el horno cuela
directamente hacia el interior del recipiente metalúrgico
intermedio eliminando por tanto la necesidad de tanto una cuchara
como de equipos de manejo de cuchara.
Los medios de conexión comprenden un carro de
conexión rápidamente intercambiable que tiene un receptáculo de
carga sustancialmente redondo. El horno comprende un revestimiento
que puede ser una estructura de revestimiento simple o compuesta,
un techo de horno que tiene aberturas verticales para recibir
electrodos y una abertura de carga que se extiende desde una parte
de revestimiento superior hasta una parte del techo de horno para
dar como resultado una entrada compuesta. El revestimiento único o
el revestimiento compuesto se usan de manera intercambiable en el
aparato inventado. La abertura de entrada compuesta recibe el carro
de carga reduciendo por lo tanto la altura de horno y minimizando
la acumulación de escoria por debajo del receptáculo durante el
proceso de fusión-refinado. Un anillo de sellado de
electrodo está colocado sobre cada abertura de electrodo en el
techo de horno para minimizar la entrada de aire a través de las
aberturas de electrodo hacia el interior del horno. El horno puede
incluir opcionalmente una cobertura de colada que está colocada
sobre una parte de colada del horno e incluye un aparato colector
que está acoplado al precipitador de polvos para la eliminación de
polvo. La cobertura de colada recoge polvo de proceso cuando se
realiza colada en el horno.
El carro de conexión puede extraerse y
recolocarse mediante un puente-grúa. Antes de
extraerse el carro de conexión, el techo de horno se levanta y se
pivota liberándose del carro de carga y el receptáculo de carga se
retira del precalentador. Entonces, el carro de conexión se levanta
una distancia del horno y del precalentador mediante la grúa y se
sustituye por un carro de conexión de reserva. El carro de conexión
extraíble y la abertura de horno de entrada compuesta facilitan y
simplifican la reparación y mantenimiento del carro de conexión sin
interrumpir la continuidad del periodo de trabajo de fusión del
horno.
El recipiente metalúrgico intermedio y el
moldeador continuo extienden la continuidad del sistema de
producción de acero global para incluir refinado, desoxidación y
aleación secundarias continuas de acero líquido y colada continua.
El recipiente metalúrgico intermedio permite una colada continua de
acero líquido desde el EAF que tiene una temperatura y contenido de
carbón, sulfuro y fósforo deseados. El moldeador continuo recibe el
acero refinado aleado y cuela de manera continua productos
intermedios que se laminan en caliente inmediatamente en el
laminador que está aguas abajo del moldeador.
El procedimiento y el aparato inventados mejoran
todos los aspectos de los sistemas de refinado de acero
convencionales y extienden la absoluta continuidad de la operación
de fusión-refinado del acero no sólo al refinado de
acero fundido sino a la producción de un producto semiterminado del
moldeador. Además, la presente invención extiende la continuidad
del proceso de producción de acero al laminador de manera que un
lingote caliente puede laminarse inmediatamente desde el moldeador.
Por ejemplo, el procedimiento y el aparato inventados no requieren
ni una grúa ni una cuchara de colada, que requieren los sistemas de
refinado de acero convencionales, y proporcionan la laminación del
producto semiterminado caliente en un producto largo laminado en
caliente o rollo. El procedimiento y el aparato inventados abarcan
la introducción de material de carga precalentado, la fusión y
refinado de acero y la producción de un producto semiterminado
laminado en caliente.
Un principal objeto de la presente invención es
proporcionar un aparato mejorado para precalentar, fundir, refinar,
colar y laminar acero que conserve energía y proteja el
medioambiente.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
procedimiento y un aparato para la producción eléctrica de acero
que extiendan la continuidad de la operación de producción de acero
para incluir carga, precalentamiento de materiales de carga,
refinado de acero, metalurgia de cucharas, colada y laminación en
caliente de semiproductos y garanticen la absoluta continuidad del
acero líquido para un dispositivo de colada continua.
\newpage
Otro objeto de la invención es proporcionar un
procedimiento y un aparato para la producción eléctrica de acero
que disminuyan las emisiones sin un consumo de energía
adicional.
Otro objeto más particular de la invención es
proporcionar un procedimiento y un aparato para la producción
eléctrica de acero que tengan reducciones significativas de la
necesidad de energía eléctrica, consumo de electrodos, mano de obra
y eliminación de polvo de proceso.
Otro objeto más particular de la invención es
proporcionar un procedimiento y un aparato para la producción
eléctrica de acero que mantenga la homogeneidad del material de
carga introducido en el horno.
Los anteriores y otros objetos resultarán más
fácilmente evidentes haciendo referencia a la siguiente descripción
detallada y a los dibujos adjuntos en los que:
la fig. 1 es una vista isométrica de un aparato
para fabricar acero según la presente invención, que muestra el
transportador secundario, el carro de carga de autoposicionamiento,
el sellado dinámico al gas, el precalentador, el carro de conexión,
el EAF, el recipiente metalúrgico intermedio y el dispositivo de
colada continua;
la fig. 2 es una vista en perspectiva del
transportador secundario, del carro de carga de autoposicionamiento
y del transportador de carga mostrado en la figura 1;
la fig. 2a es una vista lateral del
despolvoreador y de una parte del transportador de carga según una
realización de la presente invención;
la fig. 3 es una vista en sección transversal
del transportador de carga y del carro de carga de
autoposicionamiento mostrados en la figura 1;
la fig. 4 es una vista lateral del transportador
de carga y del carro de carga de autoposicionamiento mostrados en
la figura 2;
la fig. 5 es una vista en perspectiva del
sellado dinámico al gas mostrado en la figura 1, que muestra una
parte del precalentador en líneas discontinuas;
la fig. 6 es una vista en perspectiva del
precalentador con el deflector de gas caliente en la sección central
según la presente invención, que muestra algunos de los
dispositivos de tratamiento del gas de salida;
la fig. 7 es una vista en sección de una parte
del precalentador de carga según la presente invención, que muestra
el flujo del gas de salida a través del precalentador;
la fig. 8 es una vista en perspectiva del carro
de conexión según la presente invención;
la fig. 9 es una vista en perspectiva del carro
de conexión de la figura 9 durante una operación de sustitución;
la fig. 10 es una vista en perspectiva del horno
de arco eléctrico según la presente invención que muestra la
cubierta del horno en su sitio;
la fig. 11 es una vista lateral del horno de la
figura 10 con la cubierta levantada, que muestra una vista angular
derecha de la cubierta en líneas discontinuas;
la fig. 12 es una vista en perspectiva del horno
de arco eléctrico con la cobertura de colada según una realización
de la presente invención, que muestra el flujo de emisiones
recogidas;
la fig. 13 es una vista en sección vertical del
horno con el carro de conexión según la presente invención, que
muestra el receptáculo de carga del carro de conexión sobresaliendo
hacia el interior del horno en la posición de carga;
la fig. 14 es una vista en sección del techo del
horno con anillos flotantes de sellado de electrodo según la
presente invención;
la fig. 15 es una vista en perspectiva del
horno, de los anillos flotantes de sellado de electrodo, del
recipiente metalúrgico intermedio y del dispositivo de colada
continua según la presente invención, que muestra la cobertura de
colada en líneas discontinuas;
la fig. 16 es una vista en sección transversal
de una parte del horno, del recipiente metalúrgico intermedio y del
dispositivo de colada continua de la figura 15, que muestra el
refinado-aleación del acero en el recipiente
metalúrgico intermedio;
\newpage
la fig. 17 es una vista en sección transversal
de una realización alternativa de la presente invención, que
muestra el horno, el receptáculo del carro de conexión sobresaliendo
hacia el interior del horno, la cámara de descarga del horno, el
mecanismo de descarga del horno, el orificio de salida de baño desde
el horno hasta la cámara de descarga y el dispositivo de colada
continua;
la fig. 18 es una vista esquemática superior del
horno de la figura 17, que muestra la artesa de colada, el soporte
de dispositivo de colada continua de tres posiciones y los soportes
giratorios del horno;
la fig. 18a es una vista desde arriba de la
artesa de colada de la figura 17.
La presente invención es un procedimiento y un
aparato mejorados para la fabricación eléctrica continua de acero
con colada continua añadida en cascada. La presente invención
extiende la continuidad de una operación de precalentamiento,
fusión y refinado de acero para prolongar la duración de un periodo
de trabajo. En particular, la presente invención consigue los
objetos de precalentamiento, fusión y refinado de carga, metalurgia
y colada del acero en un único sistema cerrado y es continuo desde
una parte del sistema hasta la siguiente parte. La metalurgia del
acero, por ejemplo, la desoxidación y la aleación, se lleva a cabo
sin una cuchara o equipos de cuchara asociados, y productos
intermedios calientes pueden laminarse inmediatamente a partir del
aparato inventado.
Haciendo ahora referencia a las figuras, y en
particular a la figura 1, un aparato mejorado para la fabricación
eléctrica continua de acero, mostrado generalmente como 10,
comprende un transportador secundario de longitud variable 12 para
introducir materiales de carga diminutos y formadores de escoria, un
carro de carga de autoposicionamiento con falda 14 que se encaja al
transportador secundario 12, un transportador de carga, mostrado
generalmente como 16, que tiene medios para mantener una altura de
un lecho de chatarra homogéneo que está acoplado al carro de carga
14 y que recibe material de carga, un sellado dinámico al gas,
mostrado generalmente como 18, que está acoplado tanto al
transportador de carga 16 como a un precalentador, mostrado
generalmente como 20, el precalentador 20 precalienta los
materiales de carga sobre el transportador de carga 16 e incluye al
menos un deflector al gas caliente pivotante 36 (figura 7) mostrado
en líneas discontinuas, un carro de conexión, mostrado generalmente
como 22, para alimentar materiales de carga hacia el interior de un
baño de horno que está acoplado de manera extraíble tanto al
precalentador 20 como al transportador de carga 16, un horno de
arco eléctrico (EAF) 24 para fundir y refinar una carga metálica en
el mismo, un recipiente metalúrgico intermedio alimentado
directamente 26 que puede alinearse con la descarga de metal fundido
del horno 24, y un dispositivo de colada continua 28 para realizar
colada continua. El aparato inventado 10 puede incluir
adicionalmente un sistema de tratamiento de gas de salida, mostrado
generalmente como 30, para cumplir con la regulación local de
emisiones no deseadas. El producto caliente puede laminarse
directamente a partir del producto intermedio que sale del
dispositivo de colada continua 28.
La figura 2 es una vista en perspectiva del
transportador segundario 12, del carro de carga de
autoposicionamiento 14 y del transportador de carga 16 mostrados en
la figura 1. El transportador secundario 12 está colocado en el
extremo del transportador de carga 16 y está acoplado a un extremo
del carro de carga 14. El carro de carga 14 puede moverse a lo
largo de la longitud del transportador de carga 16, y la longitud
del transportador secundario 12 se varía según la posición del
carro de carga 14. Por ejemplo, cuando el carro de carga 14 está
colocado más cerca del sellado dinámico al gas 18, la longitud del
transportador secundario 12 se extiende desde el extremo del
transportador de carga 16 hasta la posición del carro de carga
14.
Los materiales de carga más pequeños con un
tamaño de aproximadamente 1 mm hasta aproximadamente 100 mm se
transportan mediante el transportador secundario 12 y se depositan
sobre el transportador de carga 16. La falda 42 del carro de carga
14 dirige los materiales de carga transportados por el transportador
secundario 12 y por los equipos de tratamiento de materias primas,
mostrados generalmente como 44, sobre el transportador de carga 16.
El transportador secundario 12 comprende preferiblemente una cinta
plana móvil 50 que tiene medios para variar la longitud del
transportador 12 secundario mientras que mantienen la tensión de la
cinta plana 50. En una realización de la presente invención, una
parte sobrante, mostrada generalmente como 46, de la cinta
transportadora 50 está acoplada a un medio de derivación 48, tal
como un peso, para mantener tensa la cinta transportadora 50
mientras que permite al transportador secundario 12 extenderse o
retraerse dependiendo de la posición del carro de carga 14. La
parte sobrante 46 de la cinta transportadora 50 permite extender la
longitud del transportador secundario 12 a medida que el carro de
carga 14 se desplaza hacia el horno 24. El medio de derivación 48
recoge la parte sobrante 46 de la cinta transportadora 50 a medida
que el carro de carga 14 se desplaza alejándose del horno 24.
Pueden utilizarse otros medios convencionales para variar la
longitud del transportador secundario 12, que incluyen pero que no
se limitan a una bobina receptora.
Adicionalmente, el transportador de carga 16
puede tener un despolvoreador, mostrado generalmente como 38, que
está unido al transportador de carga 16 para recoger partículas,
tales como suciedad, del material de carga sobre el transportador
de carga 16. La figura 2a es una vista lateral del despolvoreador 38
y una parte del transportador de carga 16 según una realización de
la presente invención. El despolvoreador 38 puede separar polvo, o
suciedad, de los materiales metálicos que pueden haberse recogido
por el despolvoreador 38. El despolvoreador 38 está acoplado
preferiblemente a una sección de solapamiento de receptáculos de
transportador, mostrada generalmente como 40, del transportador de
carga 16 con el fin de recoger partículas del material de carga a
medida que el material de carga avanza hacia el horno 24. Los
materiales metálicos que se recogen por el despolvoreador 38 pueden
reciclarse. El despolvoreador 38 reduce la cantidad de escoria que
va a fundirse reduciendo la cantidad de suciedad que se introduce
en el horno 24 con el material de carga. Esto reduce la cantidad de
emisiones gaseosas que pueden resultar de la escoria producida a
partir de la fusión del material de carga con la suciedad
adjunta.
La figura 3 es una vista en sección transversal
del transportador de carga 16 y del carro de carga de
autoposicionamiento 14 mostrados en la figura 1. El carro de carga
14 está acoplado a medios de guiado, tales como un par de raíles 52
montados sobre el transportador de carga 16, que encajan un conjunto
de ruedas de raíles 54 montadas sobre el carro 14, y por tanto
puede moverse a lo largo de toda la longitud del transportador de
carga 16. El carro de carga 14 se autoposiciona a lo largo de la
longitud del transportador de carga 16 para estar en cercana
proximidad con el extremo del lecho de chatarra. Un controlador de
carro de carga (no mostrado) que tiene un dispositivo de detección
de chatarra puede utilizarse para localizar el extremo del lecho de
chatarra y colocar el carro de carga 14 adyacente al mismo. Colocar
el carro de carga 14 adyacente al extremo del lecho de chatarra
facilita una construcción deseada del lecho de chatarra y permite
que el material de carga se introduzca de manera homogénea dentro
del horno 24. Por ejemplo, cuando el carro de carga 14 está colocado
adyacente al extremo del lecho de chatarra, el carro de carga
dirige la carga de material de carga sobre el transportador de
carga 16 de manera que el lecho de chatarra sobre el transportador
de carga 16 se mantiene en una altura o profundidad coherente.
La figura 4 es una vista lateral del
transportador de carga 16 y del carro de carga de
autoposicionamiento 14 mostrados en la figura 2. El transportador
de carga 16 comprende una falda de carga 34 que está ubicada en una
sección de carga, mostrada generalmente como 56, del transportador
de carga 16 y un receptáculo de transportador 37 (figura 3) que
tiene paredes laterales de una altura predeterminada. El
transportador de carga 16 recibe el material de carga de
dimensiones variables y recibe preferiblemente material de carga que
tiene como máximo una longitud de aproximadamente 1,5 metros. Sin
embargo, las dimensiones del material de carga pueden variar
dependiendo del tamaño del proyecto. La falda 34 del transportador
de carga 16 se extiende desde el transportador de carga secundario
12 hasta un punto antes del sellado dinámico al gas 18. El
transportador de carga 16 se extiende desde la sección de carga 56
a través del precalentador 20. El transportador de carga 16 puede
comprender una única unidad que tenga un mecanismo de accionamiento
asociado o una pluralidad de unidades conectadas que puede tener
cada una un mecanismo de accionamiento asociado.
Cuando se carga material de carga sobre el
transportador de carga 16, el equipo de tratamiento de materias
primas 44 está colocado preferiblemente por encima del carro de
carga 14 con el fin de que la falda 42 del carro de carga 14 pueda
dirigir el material de chatarra sobre el lecho del transportador.
Algunas veces, el lecho de chatarra en la sección de carga 56 puede
superar una altura deseada de lecho de chatarra. La altura de la
falda 34 del transportador de carga 16 permite que el equipo de
tratamiento de materias primas 44, tal como una grúa móvil con un
imán 36, acceda fácilmente al material de carga en la sección de
carga del transportador de carga 16. En particular, la altura de
pared de falda de la falda de carga 34 es de manera preferible
aproximadamente la altura de las paredes laterales del receptáculo
de transportador 37. Por tanto, la falda 34 del transportador de
carga 16 permite la sencilla extracción de los materiales de carga
que superan la altura deseada de lecho de chatarra, y por lo tanto
ayuda a mantener la homogeneidad del lecho de chatarra y la
continuidad del proceso de producción de acero global.
El transportador secundario 12, el carro de
carga 14 y el transportador de carga 16 permiten juntos añadir
aditivos y materiales de carga más pequeños al transportador de
carga 16 debajo de o encima de materiales de carga grandes que se
cargan sobre el transportador de carga 16 mediante los equipos de
tratamiento de materias primas 44. Esto ayuda a mantener la
densidad de carga lo que es particularmente útil para controlar el
proceso de fusión-refinado global.
La figura 5 es una vista en despiece ordenado
del sellado dinámico al gas 18 mostrado en la figura 1. El sellado
dinámico al gas 18 está acoplado a una parte de sellado dinámico,
mostrada generalmente como 72, del transportador de carga 16 y
tiene una entrada, mostrada generalmente como 58, y una salida,
mostrada generalmente como 60, para permitir que los materiales de
carga transportados por el transportador de carga 16 se muevan a
través del mismo. El sellado dinámico 18 comprende una cubierta 62,
una placa de desplazamiento descendente 64 que está colocada en la
entrada 58 del sellado dinámico 18, una pluralidad de cortinas
mecánicas, mostradas generalmente como 66, que están colocadas
adyacentes a la entrada de sellado dinámico 58 y a la placa de
desplazamiento descendente 64, un ventilador de velocidad variable
68 que está colocado entre las cortinas 66 y la salida de sellado
dinámico 60. El sellado dinámico al gas 18 proporciona una cámara de
sellado adyacente a un extremo de entrada de material de carga,
mostrado generalmente como 78, del precalentador 20. El sellado
dinámico al gas 18 limita preferiblemente la entrada de aire al
precalentador 20 durante el precalentamiento continuo de los
materiales de carga.
La cubierta de sellado 62 encierra
sustancialmente la parte de sellado dinámico 72 del transportador de
carga 16 para mantener una presión negativa en la misma. El
receptáculo de transportador 70 en la parte de sellado dinámico 72
del transportador de carga 16 es preferiblemente semirredondo. La
placa de desplazamiento descendente 64 dirige hacia abajo el
material de chatarra de imposición contra el lecho de chatarra del
transportador de carga 16 a medida que el material avanza hacia el
horno 24. La placa de desplazamiento descendente 64 puede
accionarse mediante un interruptor que se controla o bien mediante
un operador humano o bien mediante un monitor de alturas. Por
ejemplo, una cámara de vídeo puede supervisar la altura de la
chatarra a medida que la chatarra se aproxima al sellado dinámico,
y siempre que una pieza de chatarra sobresalga por encima de la
altura de la entrada de sellado dinámico 58, se activa la placa de
desplazamiento descendente 64 de manera que la placa 64 pivote
hacia abajo, empujando la chatarra compresible hacia el material de
carga de manera que el material de carga entre en el sellado
dinámico 18.
El ventilador de velocidad variable 68 es
sensible a las mediciones de presión diferencial de la cámara de
sellado y controla la cantidad de aire que entre a través del
sellado dinámico 18. La combinación de las cortinas 66 y del
ventilador de velocidad variable 68 ayuda a crear una presión
negativa requerida dentro del sellado dinámico 18. Las cortinas 66
proporcionan obstrucción al intercambio de aire desde el exterior
del sellado dinámico 18 hacia el interior del sellado dinámico. En
particular, las cortinas 66 y el ventilador de velocidad variable
68 facilitan el control de la presión negativa requerida en el
sellado dinámico 18 para minimizar la entrada de aire en el mismo,
reducen el tiempo y la potencia que se necesitan para alcanzar la
presión negativa requerida, y reducen el tiempo de respuesta del
aparato inventado 10 a los cambios de la presión negativa en el
precalentador 20.
Un ciclón 76 puede estar unido opcionalmente al
ventilador de velocidad variable 68 a través de un conducto 74 para
extraer polvo del aire que puede haber entrado en el sellado
dinámico 18 mediante el ventilador de velocidad variable 68.
Cualquier cantidad insignificante de polvo se separa del aire debido
a la fuerza centrífuga generada por el aire del ciclón 76 y se
recoge en la parte inferior del ciclón 76. La parte inferior del
ciclón 76 descarga el polvo mencionado anteriormente y la parte
superior del ciclón 76 suelta el aire que se ha limpiado mediante
el ciclón 76. El ciclón reduce la emisión de polvo por el aparato 10
inventado.
La figura 6 es una vista en perspectiva del
precalentador 20 con el deflector de gas caliente 36, mostrado en
líneas discontinuas, según la presente invención. El precalentador
20 incluye la entrada de material 78 mencionada anteriormente y una
salida de material, mostrada generalmente como 80, para permitir que
los materiales de carga transportados por el transportador de carga
16 se muevan a través del mismo. El precalentador 20 comprende un
soporte 82, una cubierta, mostrada generalmente como 84, que
preferiblemente tiene un revestimiento refractario y está unida al
soporte para formar una cámara de precalentamiento, un receptáculo
de transportador semirredondo refrigerado por agua 86 contenido
dentro de la cámara de precalentamiento, y al menos un deflector de
gas caliente 36 acoplado a la cubierta de precalentador 84.
La cubierta de precalentador 84 encierra
sustancialmente una parte de precalentador 81 del transportador de
carga 16 y puede dividirse en tres o más secciones para separase del
transportador de carga 16. La cubierta de precalentador 84 está
dotada de inyectores 83 para introducir aire de combustión dentro de
la cámara de precalentamiento. El número y la disposición de los
inyectores 83 para cada sección de la cubierta de precalentador 84
pueden variarse dependiendo de la distribución deseada del aire de
combustión por toda la cámara de precalentamiento. El deflector de
gas caliente 36 está unido de manera extraíble a la cubierta de
precalentador 84 y puede levantarse o bajarse con el fin de dirigir
gas de salida caliente desde el horno 24 hacia abajo y hacia el
material de carga sobre el lecho del transportador. El deflector 36
es sustancialmente rectangular y ligeramente curvado desde la parte
superior hasta la parte inferior. Aunque el deflector 36 se describe
en el contexto de una configuración rectangular y curvada, el
deflector 36 no pretende estar limitado a tal configuración y puede
configurarse en diversas formas con diversos contornos de
superficie.
Un sistema de extracción de polvo 30 está unido
adyacente a la entrada 78 al precalentador 20 mediante un conducto
85. En una realización de la invención, el sistema de extracción de
polvo 30 comprende una cámara de postcombustión con revestimiento
refractario 88, y una caldera 92 que está conectada a un
precipitador de polvos 94 (figura 1). Esta realización es
particularmente adecuada para una extracción de polvo de proceso
con un uso eficiente de energía. En una realización alternativa,
como se muestra mejor en la figura 1, un refrigerador 90 sustituye
a la caldera 92 y se interconecta a la cámara de postcombustión 88 y
al precipitador de polvos 94. El sistema de extracción de polvo 30
extrae polvo del gas de salida. Un amortiguador 87 está colocado en
el conducto 85 para restringir o limitar el flujo de gas a través
del mismo y por lo tanto regula el flujo de gas al sistema de
extracción de polvo 30. El grado de limitación del flujo de gas
ayuda a mantener presiones deseadas en el precalentador 20 y en el
sellado dinámico 18. La cámara de postcombustión 88 elimina o
minimiza emisiones no deseadas. La caldera 92 recicla la energía
térmica contenida en el gas de salida que pasa a través de la misma
para calentar agua o generar vapor para su uso en la generación de
energía adicional. El refrigerador 90 permite enfriar gas de salida
en un marco de tiempo deseado con el fin de minimizar la formación
o reformación de emisiones no deseadas introduciendo agua
pulverizada o neblina en el aire que pasa a través del refrigerador
90. Para enfriar más la temperatura de los gases que entran en el
precipitador de polvos 94 (figura 1), puede inyectarse aire de
temperatura más baja dentro del sistema de eliminación de polvo 30
a través de un conducto de inyección de aire 89 después de la
caldera 92 o después del refrigerador
90.
90.
La figura 7 es una vista seccional del
precalentador 20 según la presente invención, que muestra el flujo
del gas de salida a través del precalentador 20, y particularmente,
a través del material de carga contenido en el lecho del
transportador. En una primera sección 96 del precalentador 20, la
sección ubicada de manera próxima con respecto al horno 24, se
inyecta aire de combustión dentro del precalentador 20 mediante los
inyectores 83 (figura 6) para obtener una combustión parcial de CO
a CO_{2} mientras se mantiene una atmósfera de reducción en la
primera sección 96. En una segunda sección 97, la sección del
precalentador 20 que es adyacente a la primera sección 96, una
cantidad predeterminada de aire de combustión introducido por los
inyectores 83 (figura 6) transforma la mayor parte del CO restante
en CO_{2}. En la segunda sección, un parte de o todo el volumen
de gas caliente del horno 24 se dirige en contacto directo con el
material de carga en el lecho de chatarra mediante el deflector de
gas caliente 36. Esta operación aumenta la eficacia de la
transferencia de calor desde el gas de salida hasta los materiales
de carga y acelera la incineración térmica de todo el material
combustible que acompaña a los materiales de carga. Tal como se
mencionó previamente, el deflector de gas caliente 36 puede
pivotarse hacia y alejándose del lecho de chatarra con el fin de
controlar tales transferencia de calor e incineración térmica.
En una tercera sección 98, la sección del
precalentador 20 que es adyacente al extremo de entrada de material
78 del precalentador 20, se regula el aire de combustión para
mantener un exceso de concentración de oxígeno de aproximadamente
el 5%. En la tercera sección 98, la atmósfera está oxidándose
completamente y la temperatura del gas de salida permanece alta
para completar la incineración térmica de emisiones no deseadas en
la cámara de postcombustión 88. En una realización preferida, todas
las secciones de la cubierta de precalentador 84 son
sustancialmente semirrendondas con la excepción de alguna sección
que contenga un deflector de gas caliente 36. Como alternativa, las
secciones de la cubierta de precalentador 84 pueden tener diferentes
contornos. Aunque el precalentador 20 se describe en el contexto de
tres secciones, el precalentador 20 no pretende limitarse a tres
secciones y pueden proporcionarse secciones adicionales. Además,
aunque el precalentador 20 se describe en el contexto de un
deflector de gas caliente 36, el precalentador 20 no pretende
limitarse a un deflector de gas caliente y pueden proporcionarse
múltiples deflectores.
La figura 8 es una vista en perspectiva de un
carro de conexión 22 según la presente invención. La figura 9 es
una vista en perspectiva del carro de conexión 22 de la figura 8
durante una operación de sustitución. El carro de conexión rápido e
intercambiable 22 proporciona una conexión entre el precalentador 20
y el horno 24 para descargar materiales de carga precalentados
dentro del horno 24. El carro de conexión 22 puede colocarse sobre
una plataforma elevada, mostrada generalmente como 102, entre el
precalentador 20 y el horno 24. El carro de conexión 22 comprende
un receptáculo redondo de carga 104, un acceso de elevación,
mostrado generalmente como 107, que está unido a la parte superior
del carro de conexión 22 y medios de desplazamiento para desencajar
temporalmente el carro de conexión del precalentador 20.
Preferiblemente, el receptáculo de carga 104 se
refrigera por agua con el fin de resistir las altas temperaturas
del horno 24. En funcionamiento, el receptáculo de carga 104 se
solapa con el receptáculo de transportador semirredondo refrigerado
por agua 86 del precalentador 20 con el fin de recibir el material
de carga precalentado del precalentador 20. El acceso de elevación
107 permite que una grúa de horno (no mostrada) se acople
temporalmente a la parte superior del carro de conexión 22. En una
realización, el acceso de elevación 107 incluye un cable de frenado
109 que está unido a la parte superior del carro de conexión 22. La
plataforma elevada 102 tiene raíles 106 montados en la parte
superior de la plataforma 102 y ruedas de raíles 108 que están
montadas en el carro de conexión 22. Cuando el carro de conexión 22
está colocado sobre la plataforma 102, las ruedas de raíles 108 se
encajan a los raíles 106 y por lo tanto se permite al carro de
conexión 22 desplazarse hacia o alejándose del horno 24 y del
precalentador 20. Aunque el carro de conexión 22 se describe en el
contexto de tener un mecanismo de ruedas de raíles, el carro de
conexión 22 no pretende limitarse al mecanismo de rueda de raíles y
puede utilizar cualquier mecanismo de desplazamiento horizontal
convencional, que incluye pero no limitado a una rueda y
dispositivo de guiado y a un raíl y dispositivo de apoyo.
Durante la producción de acero, el receptáculo
redondo de carga 104 del carro de conexión 22 se introduce dentro
del horno 24 a través de una abertura redonda de entrada de material
114 (figuras 10 y 15), descrita en mayor detalle posteriormente en
el presente documento. El receptáculo redondo de carga 104 y la
abertura redonda de entrada de material 114 permiten realizar
colada en el horno 24 sin interrumpir el proceso de producción del
acero. Por ejemplo, no se requiere retirar el carro de conexión 22
del horno 24 si se requiere que el horno 24 se incline para la
colada puesto que el horno 24 puede inclinarse en torno al eje
central del receptáculo redondo de carga 104. En una realización
preferida, el diámetro del receptáculo redondo de carga 104 es de
un tamaño suficiente para evacuar el gas de salida del horno para
una capacidad de proyecto dada mientas se mantiene la velocidad de
flujo del gas de salida por debajo de 10 metros/segundo. Puesto que
la abertura de entrada de material 112, el receptáculo de carga 104
y la combinación del receptáculo de transportador 86 del
precalentador 20 y la primera sección 96 del precalentador son
redondos, el calor del gas de salida del horno se transfiere
eficazmente a la cámara de precalentamiento y las presiones deseadas
del sistema pueden mantenerse y controlarse.
Como se muestra mejor en las figuras 8 y 9, el
carro de conexión 22 puede extraerse rápidamente de la plataforma
elevada 102 con el fin de facilitar el intercambio de los carros de
conexión. Por ejemplo, el carro de conexión 22 puede extraerse
mediante una grúa de horno que levante y extraiga el carro de
conexión desde la plataforma 102. Durante la operación de
sustitución, la grúa de horno puede acoplarse temporalmente al
acceso de elevación 107 del carro de conexión 22 usando cualquier
dispositivo de enganche convencional. Antes de la extracción del
carro de conexión 22, el techo de horno 112 (figuras 10 y 11),
descrito en mayor detalle posteriormente en el presente documento,
se levanta y se pivota liberándose del receptáculo de carga de carro
de conexión 104, y el receptáculo de carga 104 se desencaja del
precalentador 20. El carro de conexión 22 se retira entonces
verticalmente una distancia del horno 24 y del precalentador 20
mediante la grúa. El carro de conexión de conexión intercambiable
22 y la entrada compuesta del horno 24 facilitan y simplifican la
reparación y mantenimiento del carro de conexión 22.
La figura 10 es una vista en perspectiva del
horno 24 según la presente invención que muestra la cubierta del
horno en su sitio. La figura 11 es una vista lateral del horno de la
figura 10 con la cubierta levantada, que muestra un vista angular
derecha de la cubierta en líneas discontinuas. El horno comprende un
revestimiento 110, el techo de horno 112 mencionado anteriormente y
la abertura redonda de carga 114 mencionada anteriormente. La parte
superior del revestimiento 110 puede ser un revestimiento
refractario o refrigerado por agua. El centro 116 del techo de
horno (figura 14) tiene un revestimiento refractario, y el techo de
horno 112 tiene al menos una abertura 142 (figura 14) para recibir
un electrodo 118 a través de la misma, descrita en mayor detalle
posteriormente en el presente documento. Adicionalmente, el horno 24
puede incluir además, en una parte de colada, mostrada generalmente
como 120, un termopar 122 y un sensor analizador de acero 124 con el
fin de ayudar en el proceso de fusión-refinado. El
termopar 122 y el sensor analizador de acero 124 obtienen
mediciones del baño de acero dentro del horno 24. El techo de horno
112 puede separarse del revestimiento 110 y puede levantarse y
pivotarse usando una grúa de horno. Partes del techo de horno 112
puede refrigerarse por agua de manera selectiva usando una
pluralidad de tubos de refrigeración 144 (figura 14).
La abertura de carga 114 se extiende desde una
parte de revestimiento superior 126 hasta una parte del techo de
horno 112 dando como resultado por tanto una entrada compuesta. La
abertura de carga 114 está alineada preferiblemente con un eje de
inclinación del horno 24 de manera que el eje central de la abertura
de carga 114 comparte el eje de inclinación del horno 24. La
combinación de la abertura redonda de carga 114 y el receptáculo
redondo de carga 104 del carro de conexión 22 reduce la altura
global del horno y minimiza la acumulación de escoria debajo del
receptáculo 104 durante el proceso de
fusión-refinado. El horno 24 puede incluir además
un dispositivo basculador convencional, mostrado generalmente como
128, para facilitar la inclinación del horno 24.
La figura 12 es una vista en perspectiva del
horno de arco eléctrico 24 con una cobertura de colada 130 según
una realización de la presente invención. La cobertura de colada 130
está acoplada al sistema de eliminación de polvo 30 a través de un
conducto de cobertura 132. En una realización, la cobertura de
colada 130 está colocada en una plataforma de horno 134 adyacente a
una parte de colada 120 (figura 15) del horno 24. Las emisiones que
se producen durante la colada se recogen por la cobertura de colada
130 y se dirigen al sistema de eliminación de polvo 30 a través del
conducto de cobertura 132. Partes seleccionadas del conducto de
cobertura 132 pueden girar libremente alrededor del eje
longitudinal del conducto 132 con el fin de soportar el movimiento
de inclinación del horno 24 durante la colada. Por ejemplo, el
conducto de cobertura 132 incluye articulaciones giratorias,
mostradas generalmente como 131, que permiten hacer girar el
conducto de cobertura 132. El conducto de cobertura 132 incluye una
válvula 136 para controlar el flujo de emisiones a través del
conducto 132. Aunque el horno de arco eléctrico 24 y la cobertura
de colada 130 se muestran asociados con una cuchara 133, el horno
de arco eléctrico 24 y la cobertura de colada 130 no pretenden
limitarse a la asociación con la cuchara 133 y pueden asociarse con
un recipiente metalúrgico intermedio 26 (figura 15).
La figura 13 es una vista en sección vertical
del horno 24 y del carro de conexión 22 mostrado en la figura 1,
que muestra el receptáculo de carga 104 del carro de conexión 22
sobresaliendo hacia el interior del horno 24 en una posición de
carga. El material de carga se transporta desde el precalentador 20
hasta el carro de conexión 22 y hacia un baño de horno 138. La
configuración redonda de la entrada compuesta del horno 24 y del
receptáculo refrigerado por agua 104 del carro de conexión 22
permite una reducción del espacio entre el receptáculo redondo 104
y la abertura de entrada 114, y por lo tanto la escoria no se
acumula en el exterior del receptáculo 104. Adicionalmente, la
configuración redonda permite que el carro de conexión 22 se encaje
con el horno 24 durante todo un periodo de trabajo. En el estado
actual de la técnica, los carros de conexión convencionales deben
retirarse del horno cuando se vacía el horno.
El horno 24 puede alimentarse mediante corriente
alterna o corriente directa, o puede ser un horno de inducción o un
horno de arco de plasma, y tiene un perfil más bajo que los actuales
posiblemente debido a que la abertura redonda de carga 114 está en
la parte superior de la pared lateral del revestimiento 110 y está
parcialmente en el techo de horno 112. La entrada compuesta
redonda, con aproximadamente la mitad de la entrada en el techo de
horno 112, reduce la altura de horno requerida, dando como resultado
costes de energía más bajos.
La figura 14 es una vista en sección del techo
de horno 112 y de los anillos flotantes de sellado de electrodo 140
según la presente invención. El centro 116 del techo de horno está
hecho de material refractario y tiene al menos una abertura 142
para recibir un electrodo 118 a través de la misma. Cuando se
inserta un electrodo 118 a través de una abertura de electrodo 142
correspondiente en el centro 116 del techo de horno, se forma un
espacio, mostrado generalmente como 146, entre el electrodo 118 y
una pared 148 de la abertura de electrodo 142. El espacio 142 es
necesario ya que el electrodo 118 se balancea y presenta movimiento
lateral cuando está en funcionamiento. El anillo de sellado de
electrodo 140 sella el espacio 142 alrededor del electrodo 118 con
el fin de minimizar la entrada de aire hacia el interior del horno
24. En una realización preferida, el anillo de sellado de electrodo
140 está hecho de material refractario y tiene un diámetro interior
predeterminado que proporciona un espacio limitado alrededor y
entre el electrodo 118 y el anillo 140. El diámetro exterior del
anillo 140 es preferiblemente más grande que el diámetro de la
abertura de electrodo 142 para permitir que el anillo cubra una
parte sustancial del espacio 142 entre el electrodo 118 y la pared
de abertura de electrodo 148. El anillo 140 está colocado alrededor
de un electrodo 118 y colocado sobre el centro 116 del techo de
horno y está libre para seguir cualquier desplazamiento lateral del
electrodo 118. Minimizando la entrada de aire hacia el interior del
horno 24, el anillo de sellado de electrodo 140 ayuda a controlar la
presión negativa creada dentro del horno 24 y del precalentador 20
aumentando por tanto la eficacia del proceso de producción de acero
global.
La figura 15 es una vista en perspectiva del
horno 24, de los anillos flotantes de sellado de electrodo 140, del
recipiente metalúrgico intermedio 26 y del dispositivo de colada
continua 28 según la presente invención. El recipiente metalúrgico
intermedio 26 puede alinearse con la descarga del metal fundido del
horno 24 para alimentarse directamente desde un punto de descarga
de horno 153 (figura 16) a través de un puerto de alimentación 155.
El dispositivo de colada continua 28 puede alinearse con la descarga
de metal fundido del recipiente metalúrgico intermedio 26 para
alimentarse directamente desde el recipiente metalúrgico intermedio
26 a través de un puerto de alimentación 159. Puede añadirse
calentamiento por inducción (no mostrado) al recipiente de refinado
intermedio 26 para mantener temperaturas deseadas del metal fundido
contenido en el recipiente 26. La aleación del metal fundido se
lleva a cabo en el recipiente metalúrgico intermedio 26, por
ejemplo, introduciendo en forma de hilo aluminio, manganeso,
silicio y carbono dentro del recipiente 26 a través de un puerto de
aleación 157. El producto intermedio caliente puede laminarse
directamente desde el dispositivo de colada continua 28. El
recipiente metalúrgico intermedio 26 y el dispositivo de colada
continua 28 extienden la continuidad del sistema de producción de
acero global.
El recipiente metalúrgico intermedio 26 está
acoplado a una plataforma de raíles 150 con el fin de simplificar y
acelerar la sustitución del recipiente metalúrgico intermedio 26. La
plataforma de raíles 150 se desplaza a lo largo de un carril
asociado 152. Adicionalmente, el dispositivo de colada continua 28
está acoplado a una plataforma de raíles 154 que se desplaza a lo
largo de un carril asociado 156. Acoplando el recipiente
metalúrgico intermedio 26 y el dispositivo de colada continua 28 a
las plataformas de raíles 150, 154 que se desplazan a lo largo de
carriles 152, 156, la sustitución de o bien el recipiente 26 o de o
bien el dispositivo de colada 28 requiere una retirada sencilla del
recipiente 26 o del dispositivo de colada 28 y un intercambio con
un recipiente metalúrgico intermedio de repuesto (no mostrado) o con
un dispositivo de colada continua de repuesto (no mostrado) que
está ubicado de manera remota del aparato inventado 10.
La figura 16 es una vista en sección transversal
de una parte del horno 24, del recipiente metalúrgico intermedio 26
y del dispositivo de colada continua 28 de la figura 15, que muestra
el flujo del metal fundido en el recipiente metalúrgico intermedio
26 al dispositivo de colada continua 28. El recipiente metalúrgico
intermedio 26 incluye medios para extraer inclusiones del metal
fundido. Un obturador poroso 160 está colocado en la parte inferior
del recipiente que tiene un inyector de gas 162 para introducir gas
inerte dentro del metal fundido y al menos dos placas de desviación
fijas 164, o vertederos, formadas en el interior del recipiente 26.
El inyector de gas inerte 162 genera movimiento del metal fundido
para hacer que las inclusiones salgan a la superficie del metal
fundido. Las placas de desviación 164 controlan el perfil de flujo
del metal fundido contenido dentro del recipiente 26. El recipiente
metalúrgico intermedio 26 incluye además un puerto de eliminación de
escoria 168 colocado en una pared lateral del recipiente 26. Aunque
el recipiente metalúrgico intermedio 26 se muestra en una
configuración de tipo caja, el recipiente metalúrgico intermedio 26
no pretende limitarse a tal configuración y puede tener una
configuración cilíndrica. En la configuración cilíndrica, los
soportes están unidos a la superficie exterior del recipiente
metalúrgico intermedio cilíndrico con el fin de impedir el
movimiento giratorio del recipiente. La descarga del recipiente
metalúrgico intermedio y la descarga del dispositivo de colada
continua se controlan mediante una varilla tapón o una compuerta
deslizante
166.
166.
La figura 17 es una vista en sección transversal
de una realización alternativa de la presente invención que muestra
un horno de fusión 170, un carro de conexión 174 que tiene un
receptáculo de carro de conexión 184 que sobresale hacia el
interior del horno 170, una cámara de descarga de horno 173, un
mecanismo de descarga de horno, un orificio de salida de baño,
mostrado generalmente como 188, desde el horno hasta la cámara de
descarga 173, y un dispositivo de colada continua 190. El horno de
fusión alternativo 170 tiene un mecanismo de inclinación, mostrado
generalmente como 178, que tiene un punto pivotante 176 que coincide
con el punto de descarga del acero líquido del horno de fusión 170.
En la realización alternativa mostrada en la figura 17, el horno de
refinado 170 está dotado de una abertura de alimentación, mostrada
generalmente como 172, para cargar material en el horno 170. El
horno 170 está soportado por un armazón que tiene un eje de pivote
que está alineado generalmente con una boquilla de colada 180 en la
superficie. El revestimiento de superficie 181 puede levantarse
mediante cilindros hidráulicos 182. Si se vuelve necesario levantar
o pivotar el horno 170, el receptáculo de carro de conexión 184 se
retira una distancia suficiente desde el horno 170 de manera que
las superficies arcuadas 186 en la entrada o lado de carga del horno
170 estén libres a medida que el horno 170 pivota a lo largo de un
arco en esa proximidad que tiene el eje de pivote del horno 170.
El orificio de salida de baño 188, u orificio de
extracción por sifón, del horno de fusión alternativo 170, separa
la escoria de fusión del acero líquido que va a descargarse desde el
horno de fusión 170. Por ejemplo, el orificio de extracción por
sifón 188 permite que salga el acero líquido pero no la escoria
desde la zona de fusión del horno 170 y que entre en la cámara de
descarga 173. En esta realización, el refinado y la aleación del
acero líquido se llevan a cabo en la cámara de descarga 173.
Adicionalmente, esta realización mantiene una distancia
sustancialmente distante entre el punto de descarga de acero líquido
176 del horno 170 y el dispositivo de colada continua 190. Esta
realización permite una mayor regulación del flujo de acero desde
el horno 170 puesto que el horno 170 se inclina para ajustar la
velocidad del flujo de acero desde el horno 170 hasta el
dispositivo de colada continua 190. Por el contrario, el flujo de
acero desde el horno 24 mostrado en las figuras 1, 10 y 11, se
regula preferiblemente mediante el estrangulamiento de una compuerta
deslizante en el punto de descarga de horno 153.
La figura 18 es una vista desde arriba del horno
de fusión alternativo 170 de la figura 17, que muestra el
dispositivo de colada continua o artesa de colada 190, un soporte de
recipiente de tres dientes 192, y soportes giratorios de horno 194.
La figura 18a es una vista desde arriba de la artesa de colada 190
de la figura 18. La artesa de colada 190 incluye una cámara
primaria 196 en la que el acero líquido se recibe desde el horno
170 a través de un primer puerto 193. Un segundo puerto 191 permite
introducir hilo de aleación en la cámara primaria 196 con el fin de
que el acero líquido pueda desoxidarse y alearse en la misma. La
artesa de colada 190 también tiene un par de cámaras secundarias
198 que están colocadas de manera lateral adyacentes a la cámara
primaria 196 y un par de placas de desviación 195, o vertederos,
colocadas entre las cámaras secundarias 198 y la cámara primaria
196. Las placas de desviación 195 controlan el perfil de flujo del
acero líquido desde la cámara primaria 196 hasta las cámaras
secundarias 198. El acero líquido que se ha desoxidado y aleado en
la cámara primaria 196 fluye hacia las cámaras secundarias 198 en
las que las boquillas están ubicadas de manera que alimentan el
acero líquido a un molde de colada.
\newpage
El soporte de recipiente de tres dientes 192
permite un intercambio rápido y sencillo del dispositivo de colada
continua 190 durante una operación de sustitución. Durante la
operación de sustitución, el dispositivo de colada continua 190 se
gira una distancia del horno 170 y un dispositivo de colada continua
de repuesto, mostrado en líneas discontinuas, se gira simplemente
en alineación con el horno 170.
A partir de lo expuesto anteriormente, el
fácilmente evidente que se ha inventado un aparato mejorado para
precalentar, fundir, refinar, colar y laminar acero que conserva
energía y protege el medioambiente. La presente invención
proporciona un procedimiento y un aparato para la producción
eléctrica de acero que extienden la continuidad de la operación de
producción de acero para incluir carga, precalentamiento de
materiales de carga, refinado de acero, metalurgia del acero,
colada y productos intermedios de laminación en caliente y
garantizan la absoluta continuidad del acero líquido a un
dispositivo de colada continua. La presente invención proporciona
un procedimiento y un aparato para la producción eléctrica de acero
que disminuyan las emisiones sin un consumo de energía adicional.
La presente invención proporciona un procedimiento y un aparato para
la producción eléctrica de acero que tienen reducciones
significativas de necesidades de energía eléctrica, consumo de
electrodos, mano de obra y eliminación de polvo de proceso. La
presente invención proporciona un procedimiento y un aparato para
la producción eléctrica de acero que mantienen la homogeneidad del
material de carga introducido dentro del horno.
Debe entenderse que la descripción anterior y
realizaciones específicas son meramente ilustrativas del mejor modo
de la invención y de los principios de la misma, y que los expertos
en la técnica pueden realizar diversas modificaciones y adiciones
al aparato sin apartarse del espíritu y alcance de esta invención,
que por lo tanto debe entenderse que está limitada sólo por el
alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (27)
1. Aparato para precalentamiento, fusión,
refinado y colada continuos de acero, comprendiendo dicho
aparato:
- una cinta transportadora colocada en una zona de carga para introducir materiales de carga diminutos y formadores de escoria;
- un transportador de carga para recibir materiales de carga;
- un sellado dinámico al gas que tiene un extremo de entrada de material y un extremo de salida de material, dicho sellado al gas acoplado a dicho transportador de carga;
- un precalentador acoplado al extremo de salida de material de dicho sellado dinámico al gas y que se comunica con dicho transportador de carga para precalentar los materiales de carga sobre el transportador de carga;
- medios de conexión acoplados de manera extraíble a dicho precalentador y a dicho transportador de carga para alimentar directamente materiales de carga en un baño de horno;
- un horno de arco eléctrico para fundir y refinar carga metálica en el mismo;
- medios para inclinar dicho horno;
- un recipiente metalúrgico intermedio alimentado directamente que puede colocarse para recibir metal fundido descargado desde dicho horno; y
- un dispositivo de colada continua para recibir acero aleado refinado desde dicho recipiente metalúrgico intermedio.
2. Un aparato según la reivindicación 1, que
comprende además medios para nivelar los materiales de carga sobre
dicho transportador.
3. Un aparato según la reivindicación 1, en el
que dicha cinta transportadora incluye medios para variar la
longitud de dicha cinta transportadora.
4. Un aparato según la reivindicación 1, en el
que dicho transportador de carga es un canal vibratorio
alargado.
5. Un aparato según la reivindicación 1, en el
que dicho transportador de carga incluye medios para mantener una
altura de un lecho de chatarra homogéneo.
6. Un aparato según la reivindicación 1, en el
que dicho transportador de carga comprende:
- una sección de carga que precede a dicho sellado dinámico al gas para cargar material de carga en una posición próxima a dicho transportador de carga y transportar el material de carga hacia y a través de dicho sellado dinámico; y
- una sección de precalentamiento que se extiende desde dicho sellado dinámico al gas hacia dicho horno para transportar material de carga precalentado desde dicho sellado dinámico hacia dicho horno.
7. Un aparato según la reivindicación 6, en el
que dicha sección de carga comprende:
- un receptáculo de transportador para recibir materiales de carga, teniendo dicho receptáculo de transportador paredes laterales, teniendo dichas paredes laterales una altura predeterminada; y
- una falda de carga colocada en la periferia de dichas paredes laterales, teniendo dicha falda de carga una altura de pared de falda de aproximadamente la altura de pared lateral;
en el que dicha falda de carga permite el acceso
a los materiales de carga desde dicho receptáculo de transportador
mediante equipos de tratamiento de materias primas desde una
posición próxima a la sección de carga de dicho transportador de
carga.
8. Un aparato según la reivindicación 6, que
comprende además un carro de carga de autoposicionamiento que se
engancha con dicho transportador.
9. Un aparato según la reivindicación 8, en el
que dicho carro de carga de autoposicionamiento comprende:
- una falda inclinada para dirigir los materiales de carga sobre dicho receptáculo de transportador;
- medios para guiar el movimiento de dicho carro de carga a lo largo de la longitud de la sección de carga del transportador de carga; y
- medios para determinar la ubicación del extremo de un lecho de chatarra en dicho transportador de carga y colocar dicho carro de carga adyacente al extremo del lecho de chatarra.
10. Un aparato según la reivindicación 9, en el
que dicho medio de guiado comprende:
- un par de raíles montados sobre la sección de carga de dicho transportador de carga;
- un conjunto de ruedas de raíles montadas en la parte inferior de dicho carro de carga para acoplarse con dicho par de raíles; y
- medios para desplazar dicho carro de carga a lo largo de dicho par de raíles.
11. Un aparato según la reivindicación 6, en el
que dicho precalentador comprende:
- un soporte que se extiende a lo largo de la longitud de dicha sección de precalentamiento de dicho transportador; y
- una cubierta colocada de manera extraíble sobre dicha sección de precalentamiento de dicho transportador, formando dicha cubierta una cámara de precalentamiento con dicho soporte;
- en el que dicho precalentador conduce gas de salida desde dicho horno a través de dicha cámara de precalentamiento.
12. Un aparato según la reivindicación 11, en el
que dicho precalentador comprende además:
- al menos un deflector unido de manera pivotante a dicha cubierta de dicho precalentador para empujar hacia abajo el gas de salida caliente dentro de materiales de carga sobre dicho transportador.
13. Un aparato según la reivindicación 11, en el
que dicha cubierta de dicho precalentador incluye al menos tres
secciones extraíbles.
14. Un aparato según la reivindicación 11, que
comprende además medios para mantener una atmósfera progresivamente
cambiante dentro de dicha cámara de precalentamiento de una
reducción en un extremo de descarga de material de dicho
precalentador a una oxidación en un extremo de entrada de material
de dicho precalentador.
15. Un aparato según la reivindicación 1, en el
que dicho horno comprende:
- un techo de horno extraíble;
- un revestimiento que tiene una pared lateral;
- medios para levantar y pivotar dicho techo de horno a una distancia de dicha pared lateral de dicho revestimiento;
- una abertura de carga de horno formada en una parte superior de dicho revestimiento y una parte de dicho techo;
- una abertura de colada formada en una parte de colada de dicho horno; y
- un crisol.
16. Un aparato según la reivindicación 15, que
comprende además medios de sellado de electrodo.
17. Un aparato según la reivindicación 15, en el
que dichos medios de conexión comprenden:
- una plataforma;
- un carro de conexión que puede colocarse sobre dicha plataforma, teniendo dicho carro de conexión un receptáculo de carga refrigerado por agua adaptado para recibirse en dicha abertura de carga de horno; y
- medios para conectar y sellar temporalmente dicho precalentador con dicho horno.
18. Un aparato según la reivindicación 17, en el
que dicha abertura de carga de horno y dicho receptáculo
refrigerado por agua de dicho carro de conexión tienen una sección
transversal sustancialmente redonda.
\global\parskip0.920000\baselineskip
19. Un aparato según la reivindicación 17, en el
que dicho medio de conexión y de sellado comprende:
- un par de raíles montados sobre dicha plataforma elevada;
y
- un conjunto de ruedas de raíles montadas sobre dicho carro de conexión.
20. Un aparato según la reivindicación 16, en el
que dicho techo de horno comprende un centro hecho de material
refractario, teniendo dicho centro aberturas para recibir
electrodos; y en el que dichos medios de sellado de electrodo
comprenden al menos un anillo de sellado de electrodo para acoplarse
con un electrodo insertado a través de dichas aberturas, dicho
anillo de sellado de electrodo hecho de material refractario.
21. Un aparato según la reivindicación 15, que
comprende además un sistema de extracción de polvo que
comprende:
- una cámara de postcombustión conectada a dicho precalentador;
- medio para reducir la temperatura de los gases de salida de dicho horno;
- un precipitador de polvos acoplado tanto a dicha caldera como a dicho refrigerador para filtrar emisiones de dicho horno;
- al menos un ventilador para forzar el flujo de los gases de salida hacia dicho precipitador de polvos; y
- un amortiguador para dirigir de manera selectiva el flujo de los gases de salida hacia dicho refrigerador y dicha caldera.
22. Un aparato según la reivindicación 21, en el
que dicho medio de reducción es una caldera acoplada a dicha cámara
de postcombustión para refrigerar los gases de salida de dicho
horno.
23. Un aparato según la reivindicación 21, en el
que dicho medio de reducción es un refrigerador acoplado a dicha
cámara de postcombustión.
24. Un aparato según la reivindicación 21, que
comprende además una cobertura de colada unida a la parte de colada
de dicho horno y conectada a dicho sistema de extracción de
polvo.
25. Un aparato según la reivindicación 1, en el
que dicho recipiente metalúrgico intermedio comprende:
- medios para eliminar inclusiones del material fundido contenido en dicho recipiente; y
- medios para mantener una temperatura predeterminada de metal fundido contenido en dicho recipiente.
26. Un aparato según la reivindicación 1, que
comprende además un despolvoreador unido a dicho transportador de
carga para extraer partículas del material de carga.
27. Un procedimiento para precalentar, fundir,
refinar y colar acero de manera continua que comprende:
- precalentar materiales de carga;
- alimentar de manera continua dichos materiales de carga hacia el interior de un horno de arco eléctrico a través de medios de conexión acoplados de manera extraíble a un precalentador y a un transportador de carga para alimentar directamente dichos materiales en un baño de horno;
- refinar de manera continua dichos materiales de carga en el horno para formar acero fundido;
- descargar el acero fundido directamente en un dispositivo de colada continua sin una cuchara intermedia;
- llevar a cabo metalurgia de cuchara en el dispositivo de colada continua;
- colar el metal fundido directamente desde el dispositivo de colada continua en un molde de colada continua en el que el acero fundido empieza a solidificarse;
- retirar dicho acero parcialmente solidificado de dicho molde;
- enfriar dicho acero retirado para formar un lingote;
- igualar la temperatura por todo dicho lingote; y
- laminar dicho lingote para formar un producto de acero laminado deseado.
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