ES2308071T3 - Recipiente para una unidad de fusion metalurgica. - Google Patents
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Abstract
Recipiente (1) metalúrgico para una unidad de fusión para metales fluidos, encontrándose los metales fluidos en una zona de fusión y en un estado de escoria o zona de escoria presente por encima de la misma, con una parte (2) superior del recipiente y una parte (3) inferior del recipiente dotada con un reborde (7), sobre la que se apoya la parte (2) superior del recipiente, y estando dispuesto entre la parte (2) superior del recipiente y la parte (3) inferior del recipiente a la altura de la zona de escoria o del estado de escoria un dispositivo anular, caracterizado porque la parte (2) superior del recipiente, el dispositivo anular, que está configurado como anillo (4) intermedio y que se encuentra fuera del espacio del horno, con puenteo completo, se apoya únicamente por debajo del anillo (4) intermedio sólo sobre el reborde (7) de la parte (3) inferior del recipiente, estando el anillo (4) intermedio aliviado completamente desde el punto de vista estático.
Description
Recipiente para una unidad de fusión
metalúrgica.
La invención se refiere a un recipiente
metalúrgico para una unidad de fusión o de conservación de calor
para metales fluidos. Presenta una parte superior del recipiente
así como una parte inferior del recipiente dotada con un reborde,
sobre la que se apoya la parte superior del recipiente. La parte
inferior del recipiente recibe la masa fundida, estando conectada
por encima de la zona de fusión la zona de escoria como región del
estado de escoria. Entre la parte superior del recipiente y la
parte inferior del recipiente está dispuesto a la altura de la zona
de escoria un dispositivo de enfriamiento anular.
Por el estado de la técnica se conocen
recipientes de fusión, por ejemplo hornos de fusión de arco voltaico
accionados con corriente continua o alterna, que están compuestos
por una parte superior del recipiente enfriada con agua y una parte
inferior revestida de manera refractaria. La parte inferior está
compuesta por una camisa metálica o chapas no enfriadas. La camisa
de chapa presenta por ejemplo un reborde, sobre el que puede
apoyarse la parte superior. La parte inferior del recipiente se
extiende más allá tanto de la zona de fusión como de la zona de
escoria.
Estas partes inferiores de recipiente están
expuestas, especialmente en la región del estado de escoria, a
cargas térmicas crecientes. Los motivos para esto son por un lado el
funcionamiento del horno, que conlleva siempre mayores capacidades
de fusión y tiempos de colada posteriores más cortos. Por otro lado
se utilizan materiales refractarios o calidades de mata con un alto
contenido en carbono, que conducen a una mejor conducción térmica
desde el interior del horno al recipiente del horno. Por esto se
supera con frecuencia la capacidad de carga térmica de las chapas
no enfriadas de la camisa del horno o la parte inferior del
recipiente. La consecuencia de estos sobrecalentamientos locales
del recipiente inferior en la región de la zona de escoria es desde
alabeos o deformaciones del recipiente hasta un cambio necesario de
la camisa de chapa.
Además, las deformaciones que se producen
dificultan considerablemente el revestido del recipiente del horno
con material refractario e influyen en la vida útil del material
refractario.
Dado que el recipiente superior se apoya sobre
el recipiente inferior, se producen también deformaciones del
recipiente superior en el caso de deformaciones mayores del
recipiente inferior como daño sucesivo.
Un recipiente de horno de este tipo con una
parte superior del recipiente y una parte de fondo se conoce por el
documento EP 0 699 885 B1. La parte de fondo está compuesta por una
camisa de acero en chapas con un reborde, estando la parte de fondo
revestida con material refractario. Para minimizar las pérdidas de
calor que se generan porque se enfría toda la región de pared del
recipiente, se propone que la pared del recipiente se enfríe sólo
con un dispositivo de enfriamiento superior y uno inferior y que la
región de la pared del recipiente, orientada hacia el interior del
recipiente, que se encuentra entremedias esté compuesta por encima
de la línea de escoria esencialmente por material refractario. El
segundo dispositivo de enfriamiento inferior en forma de un anillo
está dispuesto a la altura de la línea de escoria. La parte superior
del recipiente se apoya tanto sobre el revestimiento de la parte de
fondo como sobre el reborde de la camisa de chapa. Además de la
función de enfriamiento, el segundo dispositivo de enfriamiento
inferior forma simultáneamente también la estructura de soporte
para la parte de pared cerámica y la tapa del recipiente del horno.
La parte superior del recipiente se apoya por medio de una jaula
externa que se extiende por toda la parte superior del
recipiente.
Partiendo de esto, la invención se basa en el
objetivo de conseguir un recipiente de horno para una unidad de
fusión o de conservación de calor para metales fluidos, que resista
las crecientes exigencias de funcionamiento en el funcionamiento del
horno.
Este objetivo se soluciona mediante el
recipiente con las características de la reivindicación 1. Los
perfeccionamientos ventajosos se describen en las reivindicaciones
dependientes.
La esencia de la invención es que entre la parte
superior del recipiente y la parte inferior del recipiente a la
altura de la zona de escoria esté dispuesto un anillo intermedio
como parte de la parte lateral del recipiente y concretamente esté
aliviado completamente desde el punto de vista estático. Esto se
consigue al apoyarse la parte superior del recipiente únicamente
por debajo del anillo intermedio sobre la parte inferior del
recipiente, es decir la parte superior del recipiente puentea
completamente el anillo intermedio a la altura de la zona de
escoria.
Según la invención la región crítica del
recipiente, concretamente la pared del recipiente de la zona de
escoria, se alivia desde el punto de vista estático y mediante las
chapas incorporadas preferiblemente sueltas en el anillo intermedio
se ofrece simultáneamente una protección frente a una sobrecarga
térmica y por consiguiente se aumenta la vida útil del recipiente.
El anillo intermedio asume a este respecto una función de apoyo para
el revestimiento y no una función de soporte, ni para la parte
superior del recipiente ni para la tapa del recipiente. El anillo
intermedio forma una zona intermedia independiente separada de la
pared del recipiente a la altura de la zona de escoria, para poder
absorber completamente de manera independiente cargas térmicas y
para poder cambiarse fácilmente. Por lo demás demuestra ser
ventajoso que mediante la solución del anillo intermedio aliviado
desde el punto de vista estático pueda mantenerse esencialmente la
forma del recipiente del horno en la región de la zona de escoria a
pesar de una carga térmica alta e irregular en comparación con
hornos convencionales. Esto conduce a una mejora de la situación del
revestimiento.
Según una forma de realización preferida, este
anillo intermedio está configurado como construcción de jaula.
Ventajosamente el anillo intermedio asume una función de
enfriamiento. Las barras de la jaula son preferiblemente perfiles
huecos cerrados, por los que puede circular medio de enfriamiento,
tal como aire o agua. Estos perfiles huecos son preferiblemente
perfiles tubulares o segmentos tubulares. Los espacios intermedios
entre estas barras o largueros de la jaula o ventanas abiertas de
la jaula se cierran mediante chapas, que se dirigen hacia el lado
interno del horno. Estas chapas sirven para apoyar el material
refractario.
La parte superior del recipiente no se apoya
sobre el anillo intermedio y por tanto tampoco lo carga. Para esto,
la parte superior del recipiente presenta pilotes estables, cuyos
extremos se apoyan sobre el reborde de la parte inferior del
recipiente y en consecuencia puentean el anillo intermedio, que está
dispuesto en el lado interno del reborde de la camisa de chapa de
la parte inferior del recipiente.
Las chapas se suspenden preferiblemente sueltas
en los espacios intermedios o las ventanas abiertas o aberturas de
la estructura de jaula del anillo intermedio. Si bien pueden estar
dispuestas de manera guiada, están dispuestas esencialmente
sueltas, es decir de manera que pueden deslizarse en las guías. Con
esto se consigue que mediante una posibilidad de desplazamiento
reducida resistan una carga térmica de deformación. Además son
ligeras y pueden cambiarse rápidamente.
Para conseguir un enfriamiento aún mejor de la
región de escoria, pueden incorporarse en el anillo intermedio
enfriado paneles de zona de escoria en sí conocidos
(slag-line-panels, paneles de
línea de escoria) y de manera concreta preferiblemente en estas
chapas sueltas. Según una forma de realización concreta las chapas
presentan para esto pasos para las barras transversales o aletas de
enfriamiento de los paneles de zona de escoria. Los espacios
intermedios entre las barras transversales o aletas de enfriamiento
se pulverizan en lugar de menas refractarias. Los paneles de zona
de escoria pueden presentar un enfriamiento separado, al estar
dispuestos en el lado dirigido en el sentido opuesto al horno de las
chapas bloques por los que circula medio de enfriamiento,
esencialmente de cobre.
Es recomendable, según una forma de realización
preferida, conectar estos paneles de zona de escoria con el sistema
de medio de enfriamiento, que enfría también la construcción de
jaula del anillo intermedio. La jaula enfriada del anillo
intermedio puede usarse por consiguiente también para la
alimentación de los paneles de zona de escoria con medio de
enfriamiento.
Otros detalles y ventajas de la invención se
deducen de la siguiente descripción de las figuras a modo de
ejemplo. A este respecto muestran:
la figura 1 una vista lateral del recipiente de
fusión de un horno de arco voltaico con una parte superior e
inferior así como un anillo intermedio;
la figura 2 una vista lateral del recipiente de
fusión según la figura 1, visto desde el lado longitudinal, sin
parte superior del recipiente;
la figura 3 una vista en corte del recipiente de
fusión de la figura 1 y 2 a la altura del anillo intermedio;
la figura 4 una vista lateral de un corte del
anillo intermedio;
la figura 5 la vista en corte
A-A de la figura 4.
La figura 1 y la figura 2 muestran en cada caso
vistas laterales del recipiente 1 según la invención para una
unidad de fusión o de conservación de calor, es decir un recipiente
1 metalúrgico para procesos con formación de escorias u otras zonas
agresivas. El recipiente 1 del horno se compone de tres elementos
esenciales, concretamente las partes 2, 3 superior e inferior así
como un anillo 4 intermedio.
La parte 3 inferior del recipiente está
compuesta por una camisa 6 de chapa revestida con material 5
refractario (véase la figura 2), que termina en un reborde 7
sobresaliente en el borde superior de la parte 3 inferior del
recipiente. Sobre este reborde 7 se dispone la parte 2 superior del
recipiente. La propia parte 2 superior del recipiente presenta
elementos 8 de pared enfriados. El enfriamiento, especialmente
enfriamiento con agua, lo asume una estructura 24 de jaula de una
construcción 9 tubular de cavidades tubulares. Las cavidades 10, 11
tubulares que discurren longitudinal y perpendicularmente están
dispuestas a lo largo de los elementos 8 de pared de manera fija a
través de elementos 12 de fijación y están conectados mediante
conductos 13 tubulares con un sistema de suministro y de evacuación
de agua de enfriamiento (no mostrado). La estructura de jaula de
enfriamiento que recubre toda la pared o la construcción 9 de
cavidades tubulares comprende pilotes 14 estables, en este caso
perfiles huecos, cuyos extremos 15 se apoyan sobre el reborde 7 de
la parte 3 inferior del recipiente.
El anillo 4 intermedio está dispuesto entre las
partes 3, 2 inferior y superior por enzima de la zona de fusión que
se ajusta en funcionamiento a la altura de la zona de escoria, es
decir en la región del estado de escoria durante el funcionamiento
del horno, aliviado desde el punto de vista estático, al apoyarse la
parte 2 superior del recipiente, con puenteo del anillo 4
intermedio, directamente sobre el borde (7) del recipiente 3
inferior y no sobre el anillo 4 intermedio. El anillo 4 intermedio
está dispuesto a la altura de la capa de escoria que se genera en
el funcionamiento del horno, pudiendo acabar aproximadamente con la
línea de escoria.
El anillo 4 intermedio está compuesto en la
forma de realización mostrada, a la que no se limita la invención,
por una estructura 16 de jaula enfriada, no estando fijada ninguna
cavidad tubular a lo largo de los elementos de pared, sino que los
conductos de medio de enfriamiento están compuestos por perfiles
tubulares o perfiles 17 huecos completos. En los espacios
intermedios formados por un patrón determinado de la estructura de
jaula, por ejemplo espacios intermedios esencialmente
rectangulares, de la construcción 16 de jaula están insertadas
chapas 18 sueltas. Estas chapas 18 sirven para apoyar el material
refractario revestido hacia el interior del horno.
En particular en la forma de realización
mostrada, la estructura 16 de jaula, a la que no se limita la
invención, se compone de dos segmentos 19a, b tubulares dispuestos
separados en paralelo entre sí, que están conectados entre sí por
medio de segmentos 20 intermedios para dar un circuito de flujo.
Estos segmentos tubulares discurren en un recipiente de horno en
una posición no inclinada esencialmente en paralelo con respecto al
nivel cero. En la figura 1 se indica que también es posible un
tercer segmento 19c tubular. El número de los segmentos tubulares
así como el patrón de la estructura de jaula y de la conducción de
agua dependen de la zona de escoria, es decir de la formación de
escoria que ha de esperarse y la altura y cantidad de escoria.
Tal como se mencionó anteriormente, en los
espacios intermedios de la estructura de jaula formada mediante los
segmentos tubulares se disponen chapas sueltas. Sueltas significa en
este caso, que las chapas dado el caso están guiadas, pero que
tienen suficiente holgura para compensar cargas térmicas mediante
libertad de movimiento. Para esto las chapas según una forma de
realización preferida pueden deslizarse a lo largo de los segmentos
tubulares en guías.
Las figuras 2 y 3 aclaran la configuración
específica de la estructura 16 de jaula del anillo 4 intermedio
según la forma de realización mostrada. El anillo 4 intermedio se
extiende esencialmente por todo el perímetro de la parte 3 inferior
del recipiente a lo largo del lado 21a interno del reborde 7
sobresaliente de la parte 3 inferior del recipiente. Este anillo 4
intermedio sólo se interrumpe en la región 22 de la puerta de
escoria del recipiente 1 del horno. En la región opuesta del
orificio 23 de colada, la estructura de jaula del anillo 4
intermedio está configurada algo más alta que en la parte restante
del horno y protege por consiguiente la zona térmica más cargada
durante el proceso de colada (véase la figura 2). El lado 21b
externo del reborde sobresaliente forma la superficie de apoyo para
los pilotes 14 de la parte 2 superior del recipiente.
Como alternativa al revestimiento con material
refractario deben incorporarse preferiblemente paneles de zona de
escoria conocidos en las chapas utilizadas en el anillo intermedio,
tal como se muestra en las figuras 4 y 5.
El recipiente según la invención es
especialmente adecuado como recipiente de horno en hornos de arco
voltaico eléctricos de CC o CA como unidad de fusión. Pero puede
utilizarse también como unidad de conservación de calor para masas
fundidas con escorias u otras zonas cargadas térmicamente. Debido al
alivio estático completo del anillo 4 intermedio preferiblemente
enfriado se consigue un recipiente 1 de horno, que no es vulnerable
frente a sobrecargas térmicas y presenta vidas útiles elevadas.
- 1
- recipiente metalúrgico
- 2
- parte superior del recipiente
- 3
- parte inferior del recipiente
- 4
- anillo intermedio
- 5
- material refractario
- 6
- camisa de chapa
- 7
- reborde sobresaliente de la parte inferior del recipiente
- 8
- elementos de pared de la parte superior del recipiente
- 9
- construcción tubular de cavidades tubulares
- 10
- cavidad tubular que discurre longitudinalmente
- 11
- cavidad tubular que discurre perpendicularmente
- 12
- elementos de fijación
- 13
- conductos tubulares
- 14
- pilotes
- 15
- extremos de pilote o pies de pilote
- 16
- estructura de jaula o construcción de jaula
- 17
- perfiles huecos o perfiles tubulares de la estructura 16 de jaula
- 18
- chapas
- 19
- segmentos (19a-c) tubulares
- 20
- segmentos intermedios
- 21
- lado interno del reborde 7 sobresaliente de la parte 3 inferior del recipiente (21 a) lado externo del reborde (21b) sobresaliente como superficie de apoyo para la parte superior del recipiente
- 22
- zona de giro
- 23
- orificio de colada
- 24
- estructura de jaula de la parte superior del recipiente.
Claims (12)
1. Recipiente (1) metalúrgico para una unidad de
fusión para metales fluidos, encontrándose los metales fluidos en
una zona de fusión y en un estado de escoria o zona de escoria
presente por encima de la misma, con una parte (2) superior del
recipiente y una parte (3) inferior del recipiente dotada con un
reborde (7), sobre la que se apoya la parte (2) superior del
recipiente, y estando dispuesto entre la parte (2) superior del
recipiente y la parte (3) inferior del recipiente a la altura de la
zona de escoria o del estado de escoria un dispositivo anular,
caracterizado porque la parte (2) superior del recipiente, el
dispositivo anular, que está configurado como anillo (4) intermedio
y que se encuentra fuera del espacio del horno, con puenteo
completo, se apoya únicamente por debajo del anillo (4) intermedio
sólo sobre el reborde (7) de la parte (3) inferior del recipiente,
estando el anillo (4) intermedio aliviado completamente desde el
punto de vista estático.
2. Recipiente metalúrgico según la
reivindicación 1, caracterizado porque el anillo (4)
intermedio está configurado como construcción (16) de jaula con
chapas (18) dispuestas en la construcción (16) de jaula, que hacia
el lado interno del horno están dotadas con material
refractario.
3. Recipiente metalúrgico según la
reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el anillo (4)
intermedio es un dispositivo de enfriamiento.
4. Recipiente metalúrgico según la
reivindicación 3, caracterizado porque la construcción (16)
de jaula está formada por perfiles (17) huecos cerrados, por los
que puede circular medio de enfriamiento, tales como perfiles
tubulares.
5. Recipiente metalúrgico según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la parte (2)
superior del recipiente presenta pilotes (14) estables, cuyos
extremos (15) se apoyan sobre el reborde (7) de la parte (3)
inferior del recipiente.
6. Recipiente metalúrgico según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en el lado (21a)
interno del reborde (7) de la parte (2) inferior del recipiente, el
anillo intermedio está dispuesto aliviado desde el punto de vista
estático, mientras que sobre el lado (21b) externo del reborde se
apoyan los pilotes (14) de la parte (2) superior del
recipiente.
7. Recipiente metalúrgico según la
reivindicación 6, caracterizado porque estos pilotes (14) son
parte de una estructura (24) de jaula de la parte superior del
recipiente.
8. Recipiente metalúrgico según una de las
reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque las chapas (18)
están suspendidas sueltas en los espacios intermedios de la
construcción (16) de jaula.
9. Recipiente metalúrgico según una de las
reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque las chapas (18)
pueden deslizarse a lo largo de guías colocadas en la estructura de
jaula.
10. Recipiente metalúrgico según una de las
reivindicaciones 2 a 9, caracterizado porque en estas chapas
(18) están incorporados paneles de zona de escoria.
11. Recipiente metalúrgico según la
reivindicación 10, caracterizado porque en las chapas (18)
están incluidos pasos para las barras transversales o chapas de los
paneles de zona de escoria.
12. Recipiente metalúrgico según la
reivindicación 10 u 11, caracterizado porque los paneles de
zona de escoria están conectados con los perfiles de medio de
enfriamiento de la construcción (16) de jaula y se alimentan a
través de estos con medio de enfriamiento.
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