ES2317497T3 - Instalacion de horno y procedimiento para la fusion de substancias de empleo metalicas o metaliferas. - Google Patents
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Abstract
Instalación de horno para la fusión de material de carga metálico o metalífero, que comprende al menos un horno (A, B) con: una parte inferior de depósito (14, 15) y una parte superior de depósito (17), que es aplicable sobre la parte inferior de depósito, comprendiendo la parte superior de depósito una pared de depósito (18) aproximadamente de la misma altura en proporción con la parte inferior de depósito (15), que se extiende verticalmente, así como una cubierta (7); y quemadores (19, 34) para la introducción de energía primaria en la parte inferior de depósito (14, 15) y/o y la parte superior de depósito (17) para la fusión de una columna de carga formada por el material de carga para dar una masa fundida; caracterizada por una cubierta de electrodos (6) con una disposición de electrodos (8) para la aplicación orientable sobre la parte inferior de depósito (14, 15), en lugar de la parte superior de depósito (17), tras lo cual la columna de carga se ha fundido en tal medida que la parte superior de depósito prolongada hacia arriba (17) está exenta de material de carga, y la parte superior de depósito está abatida, para la elaboración de la fusión principalmente con energía secundaria.
Description
Instalación de horno y procedimiento para la
fusión de substancias de empleo metálicas o metalíferas.
La invención se refiere a una instalación de
horno y a un procedimiento para la fusión de substancias de empleo
metalíferas o metálicas según las partes introductorias de las
reivindicaciones 1 y 8.
Por la DE 44 34 369 A1 y la EP 0 717 115 B1 son
conocidas instalaciones de horno de arco electro voltaico doble,
con las que se pueden llevar a cabo sucesivamente procesos de afino
y fusión. Alternativamente se cargan en ambos hornos substancias de
empleo de hierro, se introduce energía térmica no eléctrica mediante
alimentación de oxígeno, y se lleva a cabo un afino. A continuación
se introduce energía térmica a través de un arco voltaico
eléctrico, después se descodifica, y se efectúa la colada de la
fusión líquida.
También en la instalación de horno doble según
la DE 103 32 866 A1 se lleva a cabo un procedimiento
correspondiente. Esta instalación de horno doble se distingue
porque, además de ambos hornos, también el dispositivo porta
electrodos está dispuesto en una plataforma basculante de descarga
separada, siendo inclinable la tercera plataforma basculante de
descarga en dependencia directa de los movimientos basculantes
respectivamente de una de las plataformas de horno para un horno
abierto.
En una instalación de horno, que está
constituida por dos depósitos de horno basculantes aislados, también
es conocido fundir en alternancia a través de una disposición de
electrodos orientable substancias de empleo de hierro (chatarra,
DRI (hierro reducido directamente) o HBI) con energía eléctrica, con
empleo de energía primaria insignificante, sobrecalentar, y ajustar
el análisis deseado. En este caso se muestra menos conveniente que
el recipiente no utilizado en cada caso, se enfríe, y con ello
aumente el consumo de energía total. Tampoco el grado de acción del
empleo de energía primaria es demasiado elevado, ya que a través de
la insuficiente altura de chatarra por encima de los quemadores
puede tener lugar sólo una transición de calor limitada. El gas de
CO que se libera durante la fusión se evapora en su mayor parte sin
incinerar en el conducto de gas de escape.
El documento XP 000681512 da a conocer una
instalación de horno para la fusión de material de carga metálico,
estando constituido el horno por una parte inferior de depósito y
una parte superior de depósito. La parte superior de depósito está
superpuesta sobre la parte inferior de depósito, y comprende una
pared de depósito, que está prolongada hacia arriba esencialmente
frente a la pared de depósito de la parte inferior de depósito. El
horno se acciona en un procedimiento de dos etapas, estando previsto
en una primera etapa un calentamiento previo del material del
carga, y en una segunda etapa una fusión del material de carga
calentado previamente. Para el calentamiento previo del material de
carga a aproximadamente 550º están provistos quemadores e inyectores
de oxígeno en diferentes alturas de la parte inferior del depósito,
y en especial de la parte superior de depósito. La subsiguiente
fusión del material de carga calentado previamente se efectúa en lo
esencial con ayuda de un electrodo de tensión continua, actuando el
horno entonces como horno de arco voltaico. Adicionalmente, los
quemadores ya mencionados anteriormente favorecen el proceso de
fusión.
Partiendo de este estado de la técnica, la
invención toma como base la tarea de perfeccionar una instalación
de horno y un procedimiento para su funcionamiento, en el sentido de
mejorar adicionalmente el grado de acción de la transferencia de
calor.
En el objeto de la reivindicación 1, este
problema se soluciona aplicándose una cubierta de electrodo con una
disposición de electrodos en lugar de la parte superior de
recipientes sobre la parte inferior de recipiente, tras lo cual la
columna de carga se ha fundido en tal medida que la parte superior
de recipiente prolongada hacia arriba está exenta de material de
carga, y la parte superior de recipiente se puede balancear. La
cubierta de electrodos con la disposición de electrodos sirve para
el acabado de la fusión, principalmente con energía secundaria.
El problema se soluciona también mediante
procedimiento según la reivindicación 8.
El núcleo de la invención es la utilización de
energía primaria y secundaria para la fusión de chatarra metálica y
DRI/HBI, u otras substancias metálicas o metalíferas. A tal efecto,
una instalación de horno, preferentemente con dos depósitos y una
disposición de electrodos orientable alrededor de una parte superior
de depósito adicional se complementa con una cubierta adicional,
que está dispuesta en un dispositivo giratorio de tal manera que se
puede colocar sobre la parte inferior de depósito de un horno. En
este caso, en una instalación de horno doble, a cada horno se
asigna un dispositivo giratorio, o ambos hornos se accionan por
medio de un dispositivo giratorio común.
Prolongándose esencialmente hacia arriba la
pared de depósito de la parte inferior del depósito a través de la
parte superior del depósito se obtiene una altura de horno que es
considerablemente mayor que la altura inicial (altura original), o
bien la altura del otro horno en el caso de un horno doble. De este
modo se consigue una transferencia de calor sobre la chatarra con
grado de acción elevado.
Por consiguiente, por una parte se crea un
depósito de fusión (previa) por medio de la parte superior de
depósito prolongada, bajo empleo de energía primaria, y por otra
parte un horno en el que se desarrolla el proceso de fusión
subsiguiente, o bien el sobrecalentamiento, por medio de energía
secundaria eléctrica.
Según un perfeccionamiento ventajoso, la pared
del depósito de la parte superior de depósito está enfriada por
agua, o revestida con material ignífugo. Para la refrigeración con
agua, la pared del depósito presenta circulación de agua, o bien
está constituida por un sistema tubo-pared.
En la parte inferior de depósito y/o la parte
superior de depósito están incorporados varios quemadores/inyectores
de rendimiento elevado, distribuidos a lo largo del volumen del
depósito, con los cuales la columna de carga se funde por completo,
o al menos en tal medida que la parte superior de depósito está
exenta de material de carga. Tras la fusión del material de carga,
la parte superior del depósito se orienta hacia un lado, y la
disposición de electrodos se gira hacia dentro con su propia
cubierta. Por medio de energía eléctrica, apoyada, en caso dado por
quemadores, así como inyectores de carbono y oxígeno, se elabora la
fusión. Durante este tiempo, en el otro depósito se funde ya de
nuevo el material de carga con energía primaria, en el caso de un
horno doble.
Otros detalles y ventajas de la invención
resultan de las subreivindicaciones y de la descripción
subsiguiente, en las que se explica más detalladamente la forma de
ejecución de la invención representada en las figuras.
Muestran:
la figura 1 una proyección vertical de una
instalación de horno doble;
la figura 2 la vista superior perteneciente a
la figura 1 sobre la instalación de horno doble con una cubierta de
horno retirada del depósito de horno B.
Sobre fundamentos 1, para un horno A y un horno
B igual de una instalación de horno, por medio de una subestructura
2 está dispuesto en cada caso una plataforma de horno orientable 3
para cada depósito de horno 4, 5, con una cubierta de horno 6,7
(véase figura 1). Los electrodos 8 se abastecen por un transformador
de horno 9 (véase figura 2) a través de una conexión de corriente
elevada 10, por medio de una pared interior de transformadores 11 a
través de cables de corriente de alta intensidad 12. Los electrodos
8 se pueden girar sobre el horno A o el horno B por medio de una
columna orientable 13. Más adelante se aborda la disposición de
electrodos de modo aún más detallado.
Cada uno de los hornos A y B, o bien el depósito
de horno 4, 5, comprende una parte inferior de depósito
correspondiente 14, 15, sobre la que se puede colocar
alternativamente la disposición de electrodos o la parte superior de
depósito (17). En la posición mostrada, sobre la parte inferior del
depósito 14 del horno A está dispuesta una cubierta de electrodos
6. Sobre la parte inferior de depósito 15 del horno B está dispuesta
una parte superior de depósito 17, que presenta como depósito de
fusión (previa) o calentamiento (previo) (16) una pared 18
aproximadamente de la misma altura en relación con la parte inferior
del depósito, que se extiende verticalmente. La parte superior de
depósito 17 está cerrada superiormente por medio de una cubierta
separada 7. A lo largo del volumen de la parte inferior de depósito
15 están dispuestos quemadores 19 (véase también la figura 2), con
cuya ayuda se introducen soportes de energía primaria en la parte
inferior de depósito 15. Toberas 20 o inyectores para aire u
oxígeno están dispuestos a lo largo del volumen de la parte superior
de depósito 17, para quemar selectivamente gas de CO producido
durante la fusión de la columna de carga.
A lo largo de la pared del depósito 18 de la
parte superior de depósito 17 se extienden tubos 21 circulados con
agua para la refrigeración. De manera alternativa o simultanea, la
pared 18 puede estar revestida interiormente con material
ignífugo.
La disposición de electrodos comprende
electrodos 8, que se ajustan por medio de la columna elevadora 22
con una guia de columna y un cilindro elevador para la regulación
de electrodos, y el dispositivo porta electrodos 23. A continuación
están previstos brazos soporte 24 para la cubierta 6, que es
ajustable en altura por medio de cilindros elevadores 25 (véase la
figura 2). El corazón de electrodos está caracterizado con 26.
Además está presente un dispositivo de refuerzo de electrodos
27.
Al tubo de gas de escape 28 unido a la
plataforma basculante 3 se puede unir un tubo de gas de escape 29
estacionario con una cámara de combustión subsiguiente 30 en el
caso de posición girada hacia dentro. En las cubiertas están
dispuestos respectivamente manguitos de gas de escape 31. Respecto a
estos tubos de gas de escape, así como a otros detalles del
mecanismo elevador de brazo soporte con cilindros elevadores, se
remite al contenido de la manifestación de la DE 103 32 866 A1.
Entre las plataformas de horno 3 de los hornos A
y B está dispuesta una tercera plataforma basculante 3, sobre la
que se encuentran las columnas orientables 12 y el dispositivo de
refuerzo de electrodos 27.
A continuación se describe en la parte superior
de depósito 17 con cubierta 7, así como su mecanismo de abatimiento.
Con 32 se caracteriza una columna orientable para el abatimiento de
la parte superior de depósito 17 con cubierta 7. A cada horno A y B
se asigna una columna orientable separada 32. En particular, la
columna orientable 32 está constituida por un brazo soporte interno
centrado 33, en cuyo extremo se aplica un quemador 34, que se
abastece por medio de un conducto a través del brazo soporte. El
quemador 34 es soportado por el brazo soporte 33, que está unido a
una columna guía, y está conducido en cilindros guía. El movimiento
de elevación del brazo soporte 33 y el quemador 34 se efectúa a
través de un cilindro hidráulico incorporado en la columna guía. La
introducción de energía primaria se puede efectuar en principio sólo
a través de quemadores laterales fuertes 19 en la parte inferior de
depósito (14, 15) o quemadores laterales fuertes (19, 20) en la
parte inferior de depósito (14, 15) y parte superior de depósito
(17). Adicionalmente se puede introducir la energía primaria a
través de quemadores 34.
Por lo demás, el dispositivo de orientación
comprende un mecanismo elevador 35 para la parte superior de
depósito 17 con cubierta, o bien dos brazos soporte 36.
A lo largo de los brazos soporte 36 están
dispuestos cilindros elevadores 37 para la parte superior de
depósito 17 con cubierta. La cubierta 7 con la parte superior de
depósito 17 se orienta a través de la parte inferior de depósito, y
después se puede desplazar hacia abajo en una posición de cierre a
través de los cilindros elevadores 37 por medio del movimiento del
respectivo vástago de émbolo. Con 39 se caracteriza el corazón.
Con ayuda de ambas figuras se representan
diferentes estados de proceso del procedimiento de fusión. Mientras
que en el horno A se desarrolla una fusión o sobrecalentamiento
esencialmente con energía secundaria, al mismo tiempo, en el horno
B tiene lugar una fusión de la columna de carga, en especial columna
de chatarra, por medio de energía primaria.
A tal efecto, sobre el horno B se coloca la
parte superior de depósito 17, o bien el depósito de fusión previa
16 con cubierta 7 sobre la parte inferior de depósito 15 mediante
abatimiento del mecanismo elevador 35 por medio de la columna
orientable 32. Después se desacopla la unión cubierta 7 y parte
superior de depósito, y se orienta la cubierta 7. A continuación,
la substancias de empleo se cargan en el depósito abierto. DRI y
HBI se pueden alimentar también a través de orificios separados en
la cubierta 7. Las substancias de empleo se cargan de este modo,
produciéndose una columna de carga que llega a la parte superior de
depósito 17. En caso dado, después se orienta el quemador 34.
Mediante accionamiento de los quemadores 19, o bien 34, se funde la
columna de carga, al menos en tal medida que la parte superior de
depósito 17 está exenta de substancia de empleo sólida. A
continuación se ladea de nuevo la parte superior de depósito 17 con
la cubierta 7, y se gira hacia dentro la disposición de electrodos.
Después se efectúa otra fusión o sobrecalentamiento de la carga
mediante energía eléctrica.
Mediante la invención propuesta se consigue un
aprovechamiento de energía primaria y secundaria para la fusión de
chatarra metálica, DRI, HBI así como otras substancias metálicas o
metalíferas.
La invención se orienta a una instalación de
horno sencillo, así como de horno doble en perfeccionamiento.
- 1
- fundamentos
- 2
- subestructura
- 3
- plataforma basculante para el horno y el dispositivo porta electrodos
- 4
- depósito de horno
- 5
- depósito de horno
- 6
- cubierta de horno
- 7
- cubierta de horno
- 8
- electrodos
- 9
- transformador de horno
- 10
- conexión de corriente de potencia elevada
- 11
- pared interior de transformadores
- 12
- cables de corriente de potencia elevada
- 13
- columna orientable para la orientación de electrodos
- 14
- parte inferior de depósito
- 15
- parte inferior de depósito
- 16
- depósito de fusión (previa)
- 17
- parte superior de depósito
- 18
- pared de depósito
- 19
- quemador
- 20
- toberas
- 21
- tubos refrigerantes
- 22
- columna elevadora con guía de columnas y cilindro elevador para la regulación de electrodos.
- 23
- dispositivo porta electrodos
- 24
- brazos soporte para la cubierta interior de electrodos
- 25
- cilindro elevador
- 26
- cubierta interna de electrodos (corazón de electrodos)
- 27
- dispositivo de refuerzo de electrodos
- 28
- tubo de gas de escape basculante
- 29
- tubo de gas de escape estacionario
- 30
- cámara de combustión subsiguiente
- 31
- manguitos de gas de escape
- 32
- columna orientable para el abatimiento de la parte superior de depósito con cubierta
- 33
- brazo soporte centrado
- 34
- quemador
- 35
- mecanismo elevador para la parte superior de depósito con cubierta
- 36
- brazo soporte para la parte superior de depósito con cubierta
- 37
- cilindro elevador para la parte superior de depósito con cubierta
- 38
- corazón.
Claims (13)
1. Instalación de horno para la fusión de
material de carga metálico o metalífero, que comprende al menos un
horno (A, B) con:
una parte inferior de depósito (14, 15) y una
parte superior de depósito (17), que es aplicable sobre la parte
inferior de depósito, comprendiendo la parte superior de depósito
una pared de depósito (18) aproximadamente de la misma altura en
proporción con la parte inferior de depósito (15), que se extiende
verticalmente, así como una cubierta (7); y quemadores (19, 34)
para la introducción de energía primaria en la parte inferior de
depósito (14, 15) y/o y la parte superior de depósito (17) para la
fusión de una columna de carga formada por el material de carga
para dar una masa fundida;
caracterizada por una cubierta de
electrodos (6) con una disposición de electrodos (8) para la
aplicación orientable sobre la parte inferior de depósito (14, 15),
en lugar de la parte superior de depósito (17), tras lo cual la
columna de carga se ha fundido en tal medida que la parte superior
de depósito prolongada hacia arriba (17) está exenta de material de
carga, y la parte superior de depósito está abatida, para la
elaboración de la fusión principalmente con energía secundaria.
2. Instalación de horno según la reivindicación
1, caracterizada porque la pared de depósito (18) de la parte
superior de depósito orientable (17) es igual o mayor que la pared
de depósito de la parte inferior de depósito (15) por su extensión
vertical.
3. Instalación de horno según la reivindicación
1 o 2, caracterizada porque los quemadores (19) están
dispuestos lateralmente a lo largo del volumen de la parte inferior
del depósito y/o de la parte superior del depósito.
4. Instalación de horno según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque a la parte
superior del depósito (17) se asigna un quemador (34) para la
introducción de energía primaria, que se puede introducir en el
depósito desde arriba.
5. Instalación de horno según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la pared de
depósito (18) de la parte superior del depósito (17) está
refrigerada con agua, o revestida con material ignífugo.
6. Instalación de horno según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque en la parte
inferior del depósito (15) y/o en la parte superior del depósito
(17) están dispuestos quemadores (19) o toberas (29) o inyectores
para la introducción de aire y/u oxígeno.
7. Instalación de horno según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque esta está
configurada como instalación de horno doble, siendo aplicable
alternativamente sobre la parte inferior del depósito (14, 15) de
un horno (A, B) una disposición de electrodos con cubierta (6), y
sobre el otro horno respectivamente (B, A) una parte superior de
depósito (17).
8. Procedimiento para el funcionamiento de una
instalación de horno, con al menos un horno (A, B), que presenta
una parte inferior de depósito, para la fusión de substancias de
empleo metálicas o metalíferas, que comprenden los siguientes
pasos:
- -
- aplicación sobre la parte inferior de depósito (15) de una parte superior de depósito (17), que comprende una pared de depósito (18) aproximadamente de la misma altura en relación con la parte inferior de depósito (15), que se extiende verticalmente, así como una cubierta (7),
- -
- carga de las substancias de empleo en forma de una columna de carga que llega a la parte superior de depósito (17); y
- -
- introducción de energía primaria en la parte superior de depósito (17) para la fusión de la columna de carga;
caracterizado por
- -
- viraje de la parte superior de depósito prolongada hacia arriba (17) junto con su cubierta (7) de la parte inferior del depósito (15), cuando la columna de carga se ha fundido en tal medida que la parte superior de depósito (17) está exenta de substancias de empleo sólida; y
- -
- cierre de la parte inferior del depósito (15) con una cubierta de electrodos (6) para el acabado de la fusión, principalmente con ayuda de energía secundaria, que se pone a disposición por un dispositivo de electrodos (8) asignado a la cubierta de electrodos (6).
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque la energía primaria se introduce a
través de quemadores (19), dispuestos al menos lateralmente, y en
la fusión se ajusta una atmósfera de horno reductora, o apenas
ligeramente oxidante, con ayuda de quemadores (19).
10. Procedimiento según la reivindicación 8 o 9,
caracterizado porque el gas de CO producido se quema
selectivamente dentro de la columna de carga por medio de aire y/u
oxígeno añadido, y la energía de fusión se emplea como energía de
combustión.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque al material de
carga se añaden soportes de carbono para favorecer el proceso de
fusión.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque la fusión
subsiguiente de la carga se favorece principalmente mediante
energía secundaria a través de la introducción de energía primaria
adicional mediante quemadores (19), así como inyectores de carbono y
oxígeno.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque
alternativamente, en uno de los hornos (A, B) de una instalación de
horno doble, se realiza un proceso de fusión mediante orientación
de una parte superior de depósito (17) bajo introducción de energía
primaria, y un proceso de fusión o un sobrecalentamiento mediante
orientación de una disposición de electrodos, principalmente con
energía secundaria.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102005007655A DE102005007655A1 (de) | 2005-02-19 | 2005-02-19 | Ofenanlage und Verfahren zum Einschmelzen von metallischen oder metallhaltigen Einsatzstoffen |
| DE102005007655 | 2005-02-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2317497T3 true ES2317497T3 (es) | 2009-04-16 |
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Family Applications (1)
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| EP (1) | EP1848832B1 (es) |
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| KR (1) | KR20070102995A (es) |
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| AT (1) | ATE419396T1 (es) |
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