ES2300734T3 - Dispositivo de observacion de la carga de un horno de acereria. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de observación de la carga de un horno eléctrico, en particular de un horno de arco de acerería, comprendiendo dicho horno eléctrico uno o varios quemadores dispuestos por encima del nivel del baño en fusión, caracterizado porque por lo menos uno de dichos quemadores (8) está provisto de una cámara (14) y porque dicha cámara está dispuesta en el interior de dicho quemador.
Description
Dispositivo de observación de la carga de un
horno eléctrico de acerería.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de observación de la carga de un horno eléctrico de
acerería, en particular de un horno de arco, para vigilar la fusión
de las chatarras en dicho horno.
Actualmente la carga de los hornos de arco de
acerería está constituida principalmente, y a veces incluso
completamente, por unas chatarras. Estas chatarras presentan sin
embargo un volumen aparente netamente superior al volumen que
ocupan en estado fundido. Las mismas no pueden ser cargadas de una
sola vez, y la carga es entonces fraccionada en varios cestos
sucesivos. Un cesto no puede ser introducido en el horno hasta que
una parte de las chatarras del cesto precedente están fundidas y
que el espacio disponible en el horno es suficiente para recibir el
cesto siguiente.
El rendimiento de la operación de fusión, en
particular desde el punto de vista energético y por tanto económico,
depende en particular del momento de carga de los cestos de
chatarras.
Si esta carga se realiza de forma demasiado
precoz, el espacio libre puede no ser suficiente y el operador está
obligado a apisonar las chatarras en el horno por medio del cesto
vacío. Por el contrario, si la carga es tardía, el horno es durante
cierto tiempo, por otra parte difícil de determinar, mal utilizado
puesto que la cantidad de chatarra restante a fundir es demasiado
pequeña. La energía consumida durante este tiempo es absorbida
esencialmente por las paredes del horno y es evacuada sin utilidad
por los circuitos de enfriado. El rendimiento energético y la
productividad del horno son por ello afectados.
En la práctica actual, el momento de carga de un
cesto de chatarras es determinado según un modo operatorio fijado
de antemano e idéntico para cada carga del horno. Se encuentra
entonces frecuentemente en una situación de carga o bien precoz o
bien tardía, con los inconvenientes recordados más arriba.
Existen también unos hornos que están equipados
por una tolva de carga, siendo el horno entonces capaz de contener
una carga completa de chatarras; está carga puede ser introducida de
una sola vez en el horno. En este caso, la transferencia de las
chatarras de la tolva hacia la cuba no se produce siempre de forma
regular, pudiendo afectar así la duración de la fusión.
Se sabe por otra parte que un horno de arco
comprende varios quemadores, generalmente dispuestos en la pared
lateral del horno. En el curso de la fusión de una carga, los
quemadores funcionan según un modo operativo definido de antemano.
En la práctica industrial, sucede sin embargo que una carga no
uniforme de chatarras sean origen de una falta de chatarras en una
zona particular del horno, lo que provoca un funcionamiento ineficaz
de uno o de varios quemadores situado (s) en esta zona.
Otro fenómeno frecuente se refiere a la
formación de "lupias" sobre las paredes del horno. Se trata de
masas de chatarras no fundidas y de escoria, que quedan enganchadas
a las paredes del horno. Estas lupias pueden separarse al final del
proceso y causar en el horno violentas reacciones que pueden
comprometer la seguridad de los operarios, en particular cuando
tiene lugar la medición de la temperatura del baño en fusión. Esta
medición de la temperatura se realiza en efecto por una abertura
apropiada practicada en la pared del horno, generalmente frente al
orificio de colada de la escoria.
Además, la presencia de grandes bloques
metálicos más difícil es de fundir puede provocar una fusión
irregular de la carga. El operario no dispone actualmente de ningún
medio simple y fiable que le permita detectar los no fundidos
eventuales en el horno.
La presente invención prevé proporcionar un
dispositivo que permita visualizar el interior de un horno de
fusión, y así vigilar la fusión de una carga de chatarras en un
horno eléctrico. Este dispositivo debe permitir evitar los
inconvenientes citados adaptando la conducción del horno en función
de la evolución de la fusión de la carga.
De acuerdo con la invención, un dispositivo de
observación de la carga de un horno eléctrico, en particular de un
horno de arco de acerería, comprendiendo dicho horno uno o varios
quemadores dispuestos por encima del nivel del baño en fusión, está
caracterizado porque por lo menos uno de dichos quemadores está
equipado con una cámara y porque dicha cámara está dispuesta en el
interior de dicho quemador.
Según una variante ventajosa de la invención,
dicha cámara puede ser una cámara infrarroja endoscópica.
Ventajosamente, la cámara está dispuesta de tal
manera que su eje de visión coincide con el eje longitudinal del
quemador.
La disposición de la cámara en el interior del
quemador permite evitar la obstrucción de la ventana de visión de
la cámara por unas proyecciones de escoria líquida. En efecto, estas
proyecciones inevitables en el interior del horno son repelidas por
el flujo gaseoso que sale del quemador. Además, la temperatura que
reina en el extremo del quemador impide cualquier solidificación de
materias sobre éste.
Según una forma de realización preferida, dicha
cámara puede ser una cámara de visión infrarroja de longitud de
onda determinada, por ejemplo de aproximadamente 3,9 \mum. Una
cámara de este tipo permite observar el interior del horno sin que
la observación sea perturbada por la llama del quemador o por unas
partículas de polvo presentes en la atmósfera del horno. En
particular, la longitud de honda de 3,9 \mum corresponde a una
ventana bien precisa del CO y del CO_{2}, para la cual estos dos
gases no absorben la radiación infrarroja; es así posible observar
la carga del horno a través de la llama del quemador sin que la
visión sea perturbada por esta llama. Además, siendo el tamaño medio
de las partículas de polvo inferior a esta longitud de onda, su
presencia no molesta la calidad de la visión de la cámara.
La cámara, y en particular su eventual cabeza
endoscópica, puede ventajosamente estar provista de medios de
enfriado, en particular por circulación de agua.
Asimismo, pueden estar previstos unos medios de
barrido de la ventana de visión por un gas neutro, tal como el
argón o el nitrógeno. Se puede también utilizar a este fin un
hidrocarburo gaseoso tal como el metano, el butano o el propano por
ejemplo, según el tipo de quemador. La utilización de metano resulta
particularmente interesante a este respecto, porque este gas ejerce
un efecto de enfriado sobre la ventana de visión, debido a que
reacciona más lejos en la llama en presencia de oxígeno y que no
perturba la llama del quemador.
Dichos medios de enfriado y/o de barrido
permiten asegurar un buen comportamiento de la cámara en unas
conducciones industriales.
Finalmente, la ventana de visión del endoscopio
de la cámara está preferentemente realizada en un material
resistente a las temperaturas elevadas que reinan en el interior del
horno. A este respecto y a titulo de ejemplo únicamente, se puede
en particular utilizar un zafiro.
Ventajosamente, esta ventana de visión puede ser
amovible, lo que permite su reemplazado fácil en caso de necesidad
en el curso de una campaña de funcionamiento del horno.
Un ejemplo de realización de la invención se
describirá más en detalle a continuación, haciendo referencia a los
planos anexos.
La figura 1 representa esquemáticamente en
sección vertical un horno de arco de acerería, que comprende el
dispositivo de la invención.
La figura 2 muestra, en sección longitudinal
esquemática, un quemador del horno de arco de la figura 1, equipado
con una cámara de observación.
Estas figuras constituyen unas representaciones
esquemáticas, en las cuales no se han reproducido los elementos que
no son directamente necesarios para la comprensión de la invención.
Una piezas idénticas son designadas por las figuras referencias
numéricas en las figuras.
La figura 1 muestra una vista fragmentaria de un
horno de arco de acerería, en sección vertical, que ilustra
esquemáticamente la posición de un quemador que puede alojar un
dispositivo de la invención.
El horno de arco comprende en particular una
cuba 1, cerrada por una tapa 2. En funcionamiento, la cuba contiene
un baño de acero fundido 3, recubierto con una capa de escoria 4.
Después del afinado, el acero en fusión 3 es vertido por un
orificio de colada apropiado, bien conocido en la técnica y no
representado aquí. Después de la colada, una nueva cantidad de
chatarras es a continuación cargada en el horno, por medio de un
cesto que tampoco se ha representado. A este fin, la tapa 2 debe
ser abierta. Esta carga de chatarras está representada en 5. La
misma es a su vez fundida por medio de un arco eléctrico 6, formado
entre un electrodo 7 y el baño de acero fundido 3, con la
aportación de quemadores tales como 8, también conocidos en la
técnica, y que desarrollan unas llamas tales como 9. La fusión de
la carga no es siempre homogénea, puesto que unos bloques más
grandes tales como 10 pueden no ser completamente fundidos al mismo
tiempo que el resto de la carga. Puede suceder que estos bloques se
coloquen delante del orificio de colada, o en la proximidad de este,
y perturben así el desarrollo normal de la colada.
Según la práctica actual, no es posible detectar
la presencia de estos bloques no fundidos, así como lo existencia
de lupias, por otra parte bien conocidas, enganchadas a las paredes
del horno.
Se ha representado esquemáticamente en la figura
2 un quemador convencional 8, que comprende un tubo exterior 11 y
un tubo interior 12 de igual eje 13. Como muestra la figura, este
quemador está equipado aquí, según la invención, con un sistema de
visualización que comprende una cámara 14, que es preferentemente
una cámara infrarroja, y un endoscopio 15. Desde luego que varios
quemadores pueden estar equipados de esta manera.
El endoscopio 15 está dispuesto en el tubo
interior 12, según el eje longitudinal 13 del quemador 8, y su
ventana de visión 16 está situada en el centro de la cara frontal el
quemador, a ras o ligeramente retirada con respecto a esta. El tubo
interior 12 es recorrido por un fluido gaseoso, simbolizado por las
flechas 17, que protege la cabeza de visión 16 contra las diversas
proyecciones líquidas que provienen del baño fundido.
La cámara propiamente dicha 14 y el endoscopio
15 pueden comprender unos medios de enfriado, respectivamente de
circulación de agua. Dichos medios son bien conocidos en la técnica
y no están representados aquí.
El dispositivo de la invención permite observar
la caga del horno, y detectar en la misma las anomalías de
funcionamiento y por consiguiente mejorar la conducción del horno
eléctrico. Gracias a este dispositivo de observación, el operario
puede determinar el momento óptimo para cargar un cesto de chatarra
cuando el horno ofrece un espacio suficiente. Resulta de ello una
ganancia de productividad del horno y un control más eficaz del
consumo de energía. El funcionamiento de los quemadores puede ser
controlado de una forma más objetiva, en función de la situación
real en el horno. Finalmente, las lupias o los no fundidos pueden
ser detectados más regularmente en el interior del horno,
permitiendo el mantenimiento de la potencia eléctrica hasta la
fusión completa, lo que evita las fases de parada inútiles pero
hasta el presente inevitables.
Claims (10)
1. Dispositivo de observación de la carga de un
horno eléctrico, en particular de un horno de arco de acerería,
comprendiendo dicho horno eléctrico uno o varios quemadores
dispuestos por encima del nivel del baño en fusión,
caracterizado porque por lo menos uno de dichos quemadores
(8) está provisto de una cámara (14) y porque dicha cámara está
dispuesta en el interior de dicho quemador.
2. Dispositivo de observación según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicha cámara es una
cámara infrarroja endoscópica.
3. Dispositivo de observación según una u otra
de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el eje
de visión (13) de dicha cámara coincide con el eje longitudinal del
quemador.
4. Dispositivo de observación según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicha
cámara es una cámara de visión infrarroja de longitud de onda
determinada.
5. Dispositivo de observación según la
reivindicación 4, caracterizado porque la longitud de onda de
dicha cámara de visión infrarroja es de aproximadamente 3,9
\mum.
6. Dispositivo de observación según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la
cámara, y en particular su eventual cabeza endoscópica, está
provista de medios de enfriado.
7. Dispositivo de observación según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque están
previstos unos medios de barrido de la ventana de visión (16) por
un gas protector.
8. Dispositivo de observación según la
reivindicación 7, caracterizado porque dicho gas protector se
selecciona de entre el grupo que comprende unos gases neutro tales
como el argón o el nitrógeno, y unos hidrocarburos gaseosos tales
como el metano, el butano y el propano.
9. Dispositivo de observación según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la
ventana de visión (16) del endoscopio (15) está realizada con un
material resistente a las temperaturas elevadas que reinan en el
interior del horno, en particular un zafiro.
10. Dispositivo de observación según la
reivindicación 9, caracterizado porque dicha cabeza de visión
del endoscopio es amovible.
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