ES2869239T3

ES2869239T3 - Horno metalúrgico

Info

Publication number: ES2869239T3
Application number: ES19161968T
Authority: ES
Inventors: Bojan Zivanovic
Original assignee: Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Current assignee: Refractory Intellectual Property GmbH and Co KG
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2021-10-25
Anticipated expiration: 2039-03-11
Also published as: PL3708683T3; CN113195744A; EP3708683B1; EA202191394A1; AU2019433623A1; CA3121700C; ZA202104252B; EP3708683A1; US20220065532A1; CA3121700A1; WO2020182328A1

Abstract

Horno metalúrgico (1), que comprende las siguientes características: 1.1 una pared de horno (2) que encierra una cámara de horno (3); 1.2 la pared de horno (3) comprende al menos un elemento refrigerante (4), comprendiendo el elemento refrigerante (4) las siguientes características: 1.2.1 un elemento metálico (5) que comprende un lado (6) orientado hacia la cámara de horno (3); 1.2.2 una mampostería (10) que está dispuesta frente al lado (6) del elemento metálico (5) orientado hacia la cámara de horno (3) y a una distancia de este lado (6) del elemento metálico (5); 1.2.3 la mampostería (10) comprende ladrillos refractarios (11) que están dispuestos unos encima de otros en varias capas (11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5); 1.2.4 rieles metálicos (9) que discurren a través de la mampostería (10); 1.2.5 medios de guiado (7, 7.1, 7.2; 9.3, 9.4), a través de los cuales los rieles metálicos (9) están fijados al elemento metálico (5) de manera que pueden ser conducidos verticalmente.

Description

DESCRIPCIÓN

Horno metalúrgico

La invención se refiere a un horno metalúrgico, en particular a un horno metalúrgico para alojar un baño de metal fundido.

Se conocen hornos metalúrgicos para alojar un baño de metal fundido, por ejemplo, en forma de altos hornos, hornos eléctricos o en forma de hornos que funcionan según el procedimiento de fundición instantánea (inglés: "flash smelting").

Tales hornos metalúrgicos para alojar un baño de metal fundido comprenden una pared de horno que encierra una cámara de horno. La cámara de horno está configurada para alojar el baño de metal fundido. En particular, las áreas de la pared de horno que entran en contacto con el baño de metal fundido presentan mampostería hecha de ladrillos refractarios, entrando los ladrillos refractarios en contacto con el baño de metal fundido.

Debido a las altas temperaturas del baño de metal fundido, los ladrillos refractarios están sujetos a altas cargas térmicas, como resultado de lo cual los ladrillos refractarios experimentan desgaste térmico. Para reducir este desgaste térmico, se conoce el enfriamiento de los ladrillos refractarios. En este sentido, se conoce comunicar térmicamente la mampostería hecha de ladrillos refractarios con un elemento metálico en el lado de la mampostería orientado en sentido opuesto al baño de metal fundido, es decir, en el lado frío de los ladrillos refractarios. El calor transferido del baño de metal fundido a los ladrillos refractarios se puede disipar, a este respecto, de los ladrillos refractarios a través del elemento metálico comunicado térmicamente con los ladrillos refractarios.

Por ejemplo, se conoce un elemento metálico de este tipo en forma de placa de cobre, que también puede presentar, por ejemplo, canales para conducir un fluido refrigerante, de modo que el calor transferido a la placa de cobre se puede transferir al fluido refrigerante y se puede disipar de la placa de cobre a través de este.

Además de reducir la carga térmica de los ladrillos refractarios de la mampostería mediante tal enfriamiento, enfriar los ladrillos refractarios también tiene la ventaja de que, en el lado caliente de los ladrillos refractarios, es decir, en el lado de los ladrillos refractarios orientado hacia el baño de metal fundido, pueden formarse aglomeraciones, por ejemplo de escoria solidificada, que pueden proteger los ladrillos refractarios frente a la carga mecánica y corrosiva debida al baño de metal fundido y a la escoria.

Un horno metalúrgico que comprende un elemento refrigerante de este tipo en forma de placa de cobre refrigerada por agua se divulga, por ejemplo, en el documento EP 1337800 B1.

Para evitar que los ladrillos refractarios se desprendan de la mampostería durante el funcionamiento del horno metalúrgico, se conoce la inmovilización de los ladrillos refractarios en la mampostería mediante medios de sujeción.

En este sentido, el documento EP 1337 800 B1 divulga la inmovilización de los ladrillos refractarios en ranuras que discurren horizontalmente y que discurren por el elemento refrigerante.

Debido a los cambios de temperatura que se producen en los ladrillos refractarios durante el calentamiento y enfriamiento del horno metalúrgico y, en menor medida, también durante el funcionamiento del horno metalúrgico, los ladrillos refractarios de la mampostería están sujetos a dilatación térmica. Sin embargo, esta dilatación térmica de los ladrillos refractarios y de la mampostería formada por ellos debe tenerse en cuenta al crear la mampostería. En este sentido, se conoce inmovilizar los ladrillos refractarios de la mampostería cuando se está erigiendo a través de los medios de sujeción de tal manera que queden juntas de dilatación entre los ladrillos refractarios. Cuando se calienta el horno metalúrgico y se produce la dilatación térmica asociada de los ladrillos refractarios, estas juntas se cierran gradualmente, de modo que los ladrillos refractarios forman una mampostería sin juntas cuando el horno metalúrgico ha alcanzado su temperatura de funcionamiento.

En principio, los hornos metalúrgicos con tales paredes de horno han demostrado su eficacia en la práctica. Sin embargo, en particular durante el calentamiento del horno, puede suceder que el baño de metal fundido fluya hacia el interior de y a través de la mampostería a través de las juntas de la mampostería que aún no están cerradas. Sin embargo, esto puede dañar la pared de horno y, en particular, el elemento refrigerante de la pared de horno.

El documento EP 2851 640 A1 divulga un revestimiento cerámico refractario en el que los ladrillos refractarios están dispuestos inmediatamente adyacentes a una placa de enfriamiento metálica, en donde, por un lado, los ladrillos presentan una superficie orientada hacia la placa de enfriamiento que forma un ángulo con la placa de enfriamiento y los ladrillos presentan, además, orificios que discurren verticalmente, los cuales están alineados entre sí en capas de ladrillos dispuestas una encima de otra, guiándose unas varillas a través de los orificios alineados entre sí, de modo que los ladrillos pueden moverse verticalmente a lo largo de las varillas.

El documento US 2.107.524 A divulga una instalación de caldera en la que como pared exterior está prevista una mampostería de doble pared, quedando un intersticio ventilable entre la mampostería interior y la mampostería exterior y, para garantizar la estabilidad de la mampostería, está prevista una viga de acero a través de la cual la mampostería exterior está fijada, por medio de ganchos fijados a la viga de acero, a elementos metálicos que están dispuestos en una viga de acero que discurre verticalmente.

El documento US 2.281.951 A divulga una pared de horno en la que hay dispuesta una mampostería de ladrillos refractarios de manera inmediatamente adyacente a placas aislantes, estando las placas aislantes cubiertas por fuera a su vez por placas metálicas y estando la mampostería erigida de tal manera que los ladrillos refractarios son accesible desde el exterior para poder retirar ladrillos individuales de la mampostería y sustituirlos por ladrillos nuevos.

La invención se basa en el objetivo de proporcionar un horno metalúrgico, en particular un horno metalúrgico para alojar un baño de metal fundido, en el que los ladrillos refractarios que forman la mampostería de la pared de horno se sujetan en la mampostería, pero al mismo tiempo también, en caso de dilatación térmica de los ladrillos refractarios, siempre se puede formar una mampostería sin juntas a partir de estos ladrillos refractarios.

Para conseguir este objetivo se proporciona de acuerdo con la invención un horno metalúrgico que comprende las siguientes características:

Una pared de horno que encierra una cámara de horno; la pared del horno comprende al menos un elemento refrigerante, comprendiendo el elemento refrigerante las siguientes características:

un elemento metálico que comprende un lado orientado hacia la cámara de horno;

una mampostería que está dispuesta frente al lado del elemento metálico orientado hacia la cámara de horno y a una distancia de este lado del elemento metálico;

la mampostería comprende ladrillos refractarios, que están dispuestos unos encima de otros en varias capas; rieles metálicos que discurren a través de la mampostería;

medios de guiado a través de los cuales los rieles metálicos están fijados al elemento metálico de manera que pueden ser conducidos verticalmente.

Por tanto, el horno metalúrgico de acuerdo con la invención comprende, como se conoce por el estado de la técnica, una pared de horno que encierra una cámara de horno, comprendiendo la pared de horno un elemento refrigerante que comprende un elemento metálico y una mampostería dispuesta a distancia de él. Sin embargo, de acuerdo con la invención, el horno metalúrgico de acuerdo con la invención se distingue ahora de los hornos metalúrgicos conocidos por el estado de la técnica en que el horno metalúrgico de acuerdo con la invención comprende rieles metálicos que discurren a través de la mampostería, estando fijados los rieles metálicos al elemento metálico a través de medios de guiado de modo que pueden ser conducidos verticalmente.

Los ladrillos refractarios que forman la mampostería están inmovilizados en la mampostería, es decir, están fijados a la mampostería, a través de los rieles metálicos que discurren a través de la mampostería, los cuales están fijados al elemento metálico a través de los medios de guiado, de modo que puede evitarse que los ladrillos refractarios se desprendan o incluso se caigan de la mampostería. Es particularmente ventajoso, a este respecto, que los ladrillos refractarios en la pared de horno del horno de acuerdo con la invención estén fijados en la mampostería únicamente a través de los rieles metálicos, es decir, que no se requieran más medios de fijación para sujetar los ladrillos refractarios en la mampostería.

Sin embargo, dado que los rieles metálicos están fijados al elemento metálico de modo que pueden ser conducidos verticalmente al mismo tiempo a través de los medios de guiado, los rieles metálicos y, por lo tanto, también los ladrillos refractarios de la mampostería se pueden mover simultáneamente verticalmente. En caso de dilatación térmica de los ladrillos refractarios debido a una variación de temperatura en los ladrillos refractarios, siempre pueden formar una mampostería sin juntas y al mismo tiempo sujetarse en la mampostería mediante los rieles metálicos.

En este sentido, los medios de guiado fijados al elemento metálico de manera que pueden ser conducidos verticalmente pueden "seguir" más bien la dilatación térmica de los ladrillos refractarios en la dirección vertical.

Como resultado, incluso en caso variación de temperatura en los ladrillos refractarios, siempre se puede formar una mampostería sin juntas, de modo que en el horno metalúrgico de acuerdo con la invención se puede evitar la penetración de baño de metal fundido en y a través de la mampostería incluso en caso de variación de la temperatura.

La mampostería comprende ladrillos refractarios dispuestos unos encima de otros en varias capas. Cada capa se compone preferentemente de varios ladrillos refractarios dispuestos uno al lado de otro, es decir, uno al lado de otro en dirección horizontal.

Preferentemente, los ladrillos refractarios son esencialmente paralelepipédicos, presentando preferentemente los ladrillos refractarios en cada caso las mismas dimensiones. Esto hace posible de una manera particularmente sencilla formar una mampostería a partir de los ladrillos refractarios en varias capas dispuestas una encima de otra.

De acuerdo con la invención, se encontró que, debido a un fuerte gradiente de temperatura en la mampostería, pueden acumularse tensiones en la mampostería, lo que puede conducir a grietas por tensión en los ladrillos refractarios si la mampostería presenta una profundidad (es decir, una extensión desde el lado de la mampostería orientado hacia la cámara de horno hasta el lado orientado hacia el elemento metálico) de más de 500 mm. También se encontró que la mampostería no puede aislar suficientemente si presenta menos de 200 mm de profundidad. A este respecto, los ladrillos refractarios o la mampostería presentan preferentemente una profundidad en el intervalo de 200 mm a 500 mm.

Los ladrillos refractarios pueden estar compuestos, en principio, por cualquier material conocido para ladrillos refractarios en hornos metalúrgicos genéricos. Los ladrillos están formados preferentemente de un material refractario cerámico, de manera particularmente preferente de un material refractario cerámico sinterizado. Por ejemplo, los ladrillos pueden estar presentes en forma de ladrillos de magnesia-cromita o en forma de ladrillos de alúmina-cromita.

Según una forma de realización particularmente preferida, los ladrillos refractarios son desplazables o móviles a lo largo de los rieles metálicos. Esto tiene la ventaja particular de que la mampostería puede reaccionar aún más flexiblemente a las dilataciones térmicas de los ladrillos refractarios, en particular también de manera especialmente buena si la mampostería está presente en forma de mampostería sin mortero, como se detalla a continuación.

De manera especialmente preferente, la mampostería de ladrillos refractarios está formada sin mortero, es decir, sin mortero en las superficies enfrentadas entre ladrillos refractarios adyacentes. De manera especialmente preferente, los ladrillos refractarios adyacentes en la mampostería se apoyan, a este respecto, el uno en el otro sin juntas, es decir, con sus superficies enfrentadas en cada caso apoyadas directamente la una en la otra. En este sentido, la mampostería puede ser una mampostería seca sin mortero hecha de ladrillos refractarios.

Una ventaja particular de esta mampostería erigida sin mortero a partir de los ladrillos refractarios consiste en que la mampostería puede reaccionar de manera muy flexible a la dilatación térmica de los ladrillos refractarios y los ladrillos refractarios, además de su movilidad vertical debido a los rieles metálicos conducidos verticalmente, también presentan en cuanto a su movilidad grados de libertad adicionales, en particular en dirección horizontal o a lo largo de los rieles metálicos.

Los rieles metálicos que discurren a través de la mampostería discurren preferentemente en línea recta, es decir, a lo largo de un eje longitudinal lineal. En particular, esto tiene la ventaja especial de que los ladrillos refractarios de la mampostería pueden disponerse de manera especialmente fácil de mover o desplazar a lo largo de los rieles metálicos, de modo que pueden moverse o dilatarse a lo largo de los rieles metálicos en caso de dilatación térmica.

Los rieles metálicos discurren preferentemente a lo largo del lado del elemento metálico orientado hacia la cámara de horno, preferentemente a una distancia constante del elemento metálico. Esto también tiene la ventaja particular de que la distancia entre el elemento metálico y la mampostería siempre permanece igual incluso en caso de movimiento horizontal de los ladrillos refractarios de la mampostería, por lo que, en particular, incluso si se coloca un agente sellador para mejorar la conductividad térmica entre la mampostería y el elemento metálico, siempre se puede establecer un buen contacto térmico entre la mampostería y el elemento metálico.

De manera especialmente preferente, los rieles metálicos discurren horizontalmente. Esto tiene la ventaja particular de que los ladrillos refractarios de la mampostería siempre están sujetos de forma segura a los rieles metálicos incluso en caso de movimiento horizontal a lo largo de los rieles metálicos y, por ejemplo, se puede evitar que los ladrillos refractarios se deslicen hacia abajo cuando se desplazan a lo largo de los rieles metálicos.

Los rieles metálicos están compuestos preferentemente por un metal que sea un buen conductor térmico, tal como el acero o el cobre. Los rieles metálicos están compuestos, de manera especialmente preferente, de acero; aunque el acero tiene una conductividad térmica más baja que el cobre, debido a su mayor resistencia en comparación con el cobre, el acero ha demostrado ser, sin embargo, más ventajoso.

Los rieles metálicos discurren preferentemente en paralelo y a una distancia entre sí.

Según una forma de realización particularmente preferida, los rieles metálicos discurren a través de la mampostería en ranuras formadas en los ladrillos refractarios de la mampostería. En particular, esto también tiene la ventaja de que los rieles metálicos se pueden disponer de manera especialmente sencilla en la mampostería.

Por ejemplo, esto también tiene la ventaja de que se puede retirar un ladrillo refractario individual de la mampostería sin tener que retirar una capa completa de ladrillos refractarios o incluso toda la mampostería de los rieles metálicos.

Las ranuras discurren preferentemente a una distancia de los dos lados de la mampostería orientados, respectivamente, hacia el elemento metálico y hacia la cámara de horno, a través de la mampostería o a través de los ladrillos refractarios. Las ranuras discurren así "por dentro" de la mampostería a través de ella. En consecuencia, los rieles metálicos que discurren a través de estas ranuras también discurren "por dentro" a través de la mampostería. Esto tiene, por un lado, la ventaja de que los ladrillos refractarios quedan asegurados con especial seguridad frente a una caída de la mampostería. Sin embargo, por otro lado, esto también tiene la ventaja particular de que el calor se puede transferir de este modo especialmente bien desde los ladrillos refractarios a los rieles metálicos y se puede disipar fuera de los ladrillos refractarios al exterior o transferirse al elemento metálico.

De acuerdo con la invención, se encontró que se puede lograr una disipación de calor particularmente buena de los ladrillos refractarios a los rieles metálicos si los rieles metálicos discurren a través de la mampostería en áreas que están a una distancia de al menos a 30 mm del lado de la mampostería o de los ladrillos refractarios orientado hacia el elemento metálico. También se encontró que la estática de la mampostería puede verse afectada negativamente si los rieles metálicos discurren a través de la mampostería en áreas que tienen más de un 50 % de la profundidad de la mampostería (nuevamente visto desde el lado de la mampostería orientado hacia el elemento metálico). Por tanto, puede estar previsto preferentemente que los rieles metálicos discurran a través de la mampostería en áreas que estén a una distancia de al menos 30 mm del lado de la mampostería o de los ladrillos refractarios orientado hacia el elemento metálico, pudiendo estar previsto, además, que los rieles metálicos no discurran a través de la mampostería en áreas que tengan más de un 50 % de la profundidad de la mampostería. Según una forma de realización preferida, puede estar previsto que los rieles metálicos discurran a través de la mampostería en áreas que estén a una distancia de al menos 30 mm, pero como máximo de 100 mm del lado de la mampostería o de los ladrillos refractarios orientado hacia el elemento metálico.

Según una forma de realización particularmente preferida, las ranuras por las que discurren los rieles metálicos están formadas en la cara inferior de los ladrillos refractarios, en la cara superior de los ladrillos refractarios o tanto en la cara inferior como en la cara superior de los ladrillos refractarios de la mampostería.

Preferentemente, está previsto que el contorno de las ranuras de los ladrillos refractarios a través de las cuales discurren los rieles metálicos esté adaptado al contorno de los rieles metálicos de modo que los rieles metálicos discurran a través de las ranuras con poco o ningún juego. Esto tiene la ventaja particular de que los ladrillos refractarios pueden inmovilizarse de forma segura mediante los rieles metálicos y, en particular si hay poco juego, están dispuestos de manera que pueden desplazarse fácilmente a lo largo de los rieles metálicos. En la medida en que esté formadas ranuras tanto en la cara inferior como en la cara superior de los ladrillos refractarios de la mampostería, estas pueden formar, juntas, un contorno adaptado al contorno de los rieles metálicos.

Tales ranuras para alojar los rieles metálicos tienen, entre otras cosas, la ventaja de que la mampostería es especialmente fácil de crear. En este sentido se puede disponer una primera capa de ladrillos refractarios unos al lado de otros para crear la mampostería. Si los ladrillos refractarios de esta primera capa presentan una ranura en su cara superior, estas ranuras se orientan alineadas entre sí. A continuación, se coloca un riel metálico sobre esta primera capa de ladrillos refractarios, pudiendo insertarse los rieles metálicos en los rieles de la guía de rieles al mismo tiempo, siempre que esté prevista una guía de rieles como medio de guiado. Si los ladrillos refractarios de la primera capa presentan una ranura en su cara superior, el riel metálico se inserta simultáneamente en las ranuras orientadas alineadas entre sí. A continuación se coloca otra segunda capa de ladrillos refractarios encima de la primera capa de ladrillos refractarios. Si los ladrillos refractarios de esta segunda capa presentan una ranura en su cara inferior, estos ladrillos refractarios de la segunda capa se colocan sobre la primera capa de ladrillos refractarios de tal manera que las ranuras de la segunda capa de ladrillos refractarios queden alineadas entre sí y el riel metálico discurra a través de las ranuras de la primera y de la segunda capa de ladrillos refractarios. De manera correspondiente, se pueden disponer capas adicionales de ladrillos refractarios y rieles metálicos sobre la segunda capa.

Los ladrillos refractarios están dispuestos preferentemente en cada capa respectiva de tal manera que las caras superiores y las caras inferiores de los ladrillos refractarios se sitúen en cada caso en un plano en esta capa. Las ranuras formadas en los ladrillos refractarios de cada capa respectiva están preferentemente alineadas entre sí, es decir orientadas a lo largo de un eje longitudinal. Esto hace que sea particularmente fácil que un riel metálico discurra a través de estas ranuras alineadas entre sí y, por lo tanto, a través de la mampostería.

Por un lado, la mampostería está orientada hacia la cámara de horno. En este lado, que constituye el lado caliente de los ladrillos refractarios de la mampostería, los ladrillos refractarios están en contacto con un baño de metal fundido que se encuentra en la cámara de horno.

En el lado opuesto, que constituye el lado frío de los ladrillos refractarios de la mampostería, la mampostería está orientada hacia el elemento metálico. El lado del elemento metálico orientado hacia la cámara de horno está orientado hacia este lado de la mampostería.

La mampostería del elemento refrigerante está dispuesta frente al lado del elemento metálico orientado hacia la cámara de horno y a una distancia de este lado del elemento metálico. Dado que la mampostería está dispuesta a una distancia del elemento metálico, los ladrillos refractarios de la mampostería son móviles con respecto al elemento metálico, de modo que el elemento metálico no inhibe la dilatación térmica de los ladrillos refractarios. Además, esta distancia entre el elemento metálico y la mampostería crea la posibilidad de rellenar el intersticio formado por esta distancia con un agente sellador, como resultado de lo cual se puede mejorar aún más la conducción de calor entre la mampostería y el elemento metálico.

Según una forma de realización preferida está previsto que esté dispuesto un agente sellador en el intersticio formado entre la mampostería y el lado del elemento metálico orientado hacia la cámara de horno. Este agente sellador es preferentemente una pasta de alta conductividad térmica, por ejemplo, una pasta que comprende carbono libre, en particular una pasta que comprende grafito. Según una forma de realización, el agente sellador es una pasta de relleno, tal como se conocen en la tecnología refractaria. Estos agentes selladores pueden mejorar la conductividad térmica entre la mampostería y el elemento metálico, de modo que el calor se pueda conducir particularmente bien desde la mampostería a través del agente sellador al elemento metálico. El agente sellador es con especial preferencia una pasta plásticamente deformable, es decir, una pasta que, al menos cuando se introduce en el intersticio, presenta propiedades plásticamente deformables. En particular, el agente sellador es una pasta plásticamente deformable que comprende grafito. Una pasta de este tipo tiene la ventaja particular de que el agente sellador se adhiere al contorno de superficie del intersticio, de modo que se puede establecer una conductividad térmica particularmente buena entre la mampostería y el elemento metálico. Es especialmente preferente que se trate de una pasta como la anteriormente explicada y de una pasta de este tipo que conserve sus propiedades plásticas permanentemente, en particular incluso cuando se expone a la temperatura durante el uso operativo del horno de acuerdo con la invención, de modo que la pasta se adhiera al contorno de superficie del intersticio incluso cuando el horno está en funcionamiento y cree una conductividad térmica particularmente buena entre la mampostería y el elemento metálico.

Según una forma de realización está previsto que los rieles metálicos presenten secciones que sobresalen más allá del lado de la mampostería que está orientado hacia el lado del elemento metálico que está orientado hacia la cámara de horno. En otras palabras, los rieles metálicos presentan secciones que sobresalen más allá de la mampostería en dirección al elemento metálico. En particular, en la medida en que esté dispuesto un agente sellador formado como se ha indicado anteriormente en el intersticio formado entre la mampostería y el elemento metálico, estas secciones de los rieles metálicos pueden adentrarse en el intersticio y, por lo tanto, en el agente sellador. En este sentido, la conducción de calor desde la mampostería al agente sellador y, por tanto, también al elemento metálico puede mejorarse mediante estas secciones de los rieles metálicos. Las secciones que sobresalen más allá de la mampostería sobresalen preferentemente en una longitud de al menos 5 mm, más preferentemente al menos 10 mm, más allá de la mampostería, ya que esto permite una disipación de calor particularmente buena de la mampostería al agente sellador. Además, puede estar previsto estas secciones sobresalgan una longitud de como máximo 50 mm más allá de la mampostería. Según una forma de realización preferida, está previsto que estas secciones de los rieles metálicos se extiendan a lo largo de la mayor parte de la longitud de la mampostería (es decir, la extensión horizontal de la mampostería a lo largo del elemento metálico). Según una forma de realización, está previsto que estas secciones de los rieles metálicos se extiendan a lo largo de toda la longitud de la mampostería. Debido a que estas secciones de los rieles metálicos se extienden a lo largo de la mayor parte de la longitud mayor o de toda la longitud de la mampostería, el calor puede disiparse adecuadamente de la mampostería por la mayor parte de la longitud o por toda la longitud de la mampostería y, en particular, cederse al agente sellador, por ejemplo.

Según una forma de realización, está previsto que los rieles metálicos presenten una primera sección configurada esencialmente en forma de varilla y preferentemente con una sección transversal redonda u ovalada. Esta primera sección discurre preferentemente a través de la mampostería, por lo que se encaja, por ejemplo, como se explicó anteriormente, en las ranuras de los ladrillos refractarios de la mampostería. Esta primera sección presenta preferentemente un diámetro máximo de la sección transversal redonda u ovalada en el intervalo de 15 a 50 mm, ya que con tal diámetro se puede lograr una buena sujeción de los ladrillos refractarios en la mampostería sin afectar a la resistencia de los ladrillos refractarios. Según una forma de realización está previsto que esta primera sección de los rieles metálicos vaya seguida de una segunda sección. Esta segunda sección de los rieles metálicos puede ser la sección de los rieles metálicos descrita anteriormente que sobresale más allá del lado de la mampostería que está orientado hacia el lado del elemento metálico. Esta segunda sección puede presentar preferentemente una forma esencialmente en forma de placa. Tal forma de placa de esta segunda sección tiene la ventaja particular de que esta se apoya en los ladrillos refractarios de la mampostería con una gran área de superficie y, por lo tanto, el calor puede transferirse fácilmente de los ladrillos refractarios a esta segunda sección de los rieles metálicos y pasar al agente sellador o al elemento metálico.

Como medios de guiado, a través de los cuales están fijados los rieles metálicos al elemento metálico de manera que pueden ser conducidos verticalmente, se pueden utilizar en principio cualesquiera medios de guiado que se utilizan en la ingeniería mecánica para fijar un primer elemento de manera que pueda ser guiado, en particular de manera lineal, hacia un segundo elemento.

De acuerdo con una forma de realización especialmente preferida, está previsto de acuerdo con la invención que los medios de guiado estén configurados como guía de rieles. Por medio de una guía de rieles de este tipo, los rieles metálicos se pueden fijar a los elementos metálicos de una manera especialmente sencilla y segura, de modo que se puedan guiar verticalmente. En particular, una guía de rieles también tiene la ventaja de que puede estar diseñada de manera sencilla pero robusta, de modo que los rieles metálicos estén fijados de forma segura a los elementos metálicos de manera que se puedan guiar verticalmente incluso a altas temperaturas. Según una forma de realización, está previsto que los medios de guiado configurados como guía de rieles comprendan rieles de guiado sobre los que están dispuestos los rieles metálicos de modo que puedan ser conducidos verticalmente. Estos rieles de guiado están dispuestos de manera especialmente preferente en el lado del elemento metálico orientado hacia la cámara de horno. Para la fijación y el guiado vertical de los rieles metálicos sobre estos rieles de guiado, los rieles metálicos pueden presentar secciones que cooperan con los rieles de guiado de tal manera que estas secciones de los rieles metálicos forman con los rieles de guiado una guía de rieles mediante la cual los rieles metálicos están fijados al elemento metálico de manera pueden ser conducidos verticalmente. Por ejemplo, los rieles de guiado pueden estar configurados como una ranura destalonada, presentando los rieles metálicos una sección que encaja en esta ranura de tal manera que los rieles metálicos queden fijados a los rieles de guiado de manera que puedan ser conducidos verticalmente a lo largo de esta sección. En el sentido de una inversión cinemática de esta forma de realización, los rieles de guiado pueden encajar, por ejemplo, también en una escotadura destalonada de los rieles metálicos. Preferentemente, los rieles de guiado están hechos de acero.

Para disponer los rieles de guiado en el elemento metálico, los rieles de guiado pueden, por ejemplo, estar soldados, remachados o, de manera especialmente preferente, atornillados al elemento metálico.

El elemento metálico está diseñado, en particular, tal como se conoce por el estado de la técnica, preferentemente en forma de placa o de plancha. El elemento metálico se compone preferentemente de un metal con buena conductividad térmica, preferentemente cobre. En el elemento metálico hay formados, de manera especialmente preferente, conductos para la conducción de un fluido refrigerante a través del elemento metálico, en particular un fluido refrigerante en forma de agua.

El lado del elemento metálico orientado hacia la cámara de horno y, por tanto, también hacia la mampostería, está configurado preferentemente plano.

Como se conoce en particular por el estado de la técnica, el elemento refrigerante forma parte de la pared de horno del horno metalúrgico de acuerdo con la invención. La pared de horno comprende preferentemente varios de tales elementos refrigerantes. Además de los elementos refrigerantes, la pared de horno también puede comprender en particular otras secciones que no están configuradas como elementos refrigerantes.

La cámara de horno encerrada por la pared de horno está configurada preferentemente para alojar un baño de metal fundido.

En principio, el horno metalúrgico de acuerdo con la invención puede ser cualquier horno metalúrgico, en particular un horno para alojar un baño de metal fundido, es decir, por ejemplo, un alto horno o un horno eléctrico. El horno metalúrgico de acuerdo con la invención es, con especial preferencia, un horno que se utiliza para la obtención de cobre mediante el procedimiento de fundición instantánea (inglés:"flash smelting").

Otras características de la invención se desprenden de las reivindicaciones, de las figuras así como de la descripción de las figuras asociada que sigue a continuación.

Todas las características del horno de acuerdo con la invención pueden combinarse entre sí según se desee, individualmente o en combinación.

En las figuras adjuntas se representan ejemplos de realización de una pared de horno de un horno metalúrgico de acuerdo con la invención y se explican con más detalle en la descripción de las figuras asociada que sigue a continuación.

A este respecto, muestra

la Figura 1 un ejemplo de realización de un horno de acuerdo con la invención en una vista en sección lateral; la Figura 2 una vista en perspectiva oblicuamente desde arriba de un elemento refrigerante de la pared de horno del horno según la figura 1;

la Figura 3 el elemento refrigerante según la figura 2 en una vista frontal de la mampostería del elemento refrigerante, visto desde la cámara de horno;

la Figura 4 el elemento refrigerante según la figura 2 en una vista desde arriba;

la Figura 5 el elemento refrigerante según la figura 2 en una vista lateral;

la Figura 6 un detalle de la representación según la figura 5;

la Figura 7 el elemento metálico del elemento refrigerante según la figura 2 en una vista en perspectiva oblicuamente desde arriba;

la Figura 8 el elemento metálico del elemento refrigerante según la figura 2 en una vista frontal, visto desde la mampostería;

la Figura 9 el elemento metálico del elemento refrigerante según la figura 2 en una vista desde arriba;

la Figura 10 un riel metálico del elemento refrigerante según la figura 2 en una vista en perspectiva oblicuamente desde arriba;

la Figura 11 una forma de realización alternativa de un riel metálico en una vista en perspectiva oblicuamente desde arriba;

la Figura 12 una forma de realización alternativa de un elemento metálico en una vista en perspectiva oblicuamente desde arriba;

la Figura 13 el elemento metálico según la figura 12 en una vista frontal;

la Figura 14 el elemento metálico según la figura 12 en una vista desde arriba;

la Figura 15 otra forma de realización alternativa de un elemento metálico en una vista frontal;

la Figura 16 el elemento metálico según la figura 15 en una vista desde arriba; y

la Figura 17 otra forma de realización alternativa de un riel metálico en una vista en perspectiva oblicuamente desde arriba.

En las figuras, elementos iguales o equivalentes están provistos por lo general con las mismas referencias.

El horno metalúrgico designado en su conjunto con la referencia 1 en la figura 1 es un horno industrial configurado para la obtención de cobre según el procedimiento de fundición instantánea ("flash smelting"). El horno 1 comprende una pared de horno 2 que encierra una cámara de horno 3. La cámara de horno 3 está configurada para alojar un baño de metal fundido, en el ejemplo de realización un baño de cobre fundido.

La pared de horno 2 comprende un elemento refrigerante 4 representado con más detalle en las figuras 2 a 6.

El elemento refrigerante 4 comprende un elemento metálico 5 en forma de placa de cobre en forma de plancha. En el interior del elemento metálico 5 están configurados conductos (no representados) para conducir un fluido refrigerante en forma de agua a través del elemento metálico 5. El elemento metálico 5 presenta un lado 6 plano orientado hacia la cámara de horno 3. En este lado 6 del elemento metálico 5 orientado hacia la cámara de horno 3 están fijados unos al lado de otros varios rieles de guiado 7, en el ejemplo de realización un total de cuatro, dispuestos a una distancia entre sí. Como puede verse claramente en la figura 7, cada uno de los cuatro rieles de guiado 7 comprende en cada caso dos perfiles de acero 7.1, 7.2, que discurren a una distancia y paralelos entre sí y que se extienden verticalmente a lo largo del lado 6 del elemento metálico 5 orientado hacia la cámara de horno 3. Los perfiles de acero 7.1, 7.2 de cada riel de guiado 7 presentan en cada caso una sección transversal en forma de L, extendiéndose los perfiles de acero 7.1, 7.2 en cada caso con una sección alejándose del elemento metálico 5 y extendiéndose con su extremo distal al elemento metálico 5 en cada caso el uno hacia el otro, de modo que los perfiles de acero 7.1, 7.2 forman en cada caso un riel de guiado 7 en forma de ranura destalonada. En el ejemplo de realización del elemento refrigerante 4 según las figuras 2 a 6, los perfiles de acero 7.1, 7.2 de cada riel de guiado están atornillados en cada caso al elemento metálico 5 mediante dos tornillos 8.

Los rieles de guiado 7 forman parte de una guía de rieles a través de la cual están fijados los rieles metálicos 9 del elemento refrigerante 4 al elemento metálico 5 de manera que pueden ser conducidos verticalmente. Los rieles metálicos 9 se componen de acero. Cada uno de los rieles metálicos 9 discurre esencialmente en línea recta, es decir en cada caso a lo largo de un eje longitudinal lineal del respectivo riel metálico 9. Como muestra la figura 10 con más detalle, cada riel metálico 9 presenta una primera sección 9.1 en forma de varilla con una sección transversal redonda (en perpendicular al eje longitudinal lineal) (diámetro 30 mm). A esta primera sección 9.1 le sigue una segunda sección 9.2 en forma de placa. De esta segunda sección 9.2 sobresalen dos almas 9.3 distanciadas, a cada una de las cuales está soldado un elemento 9.4 en forma de plancha por el lado de extremo. Las almas 9.3 y los elementos 9.4 en forma de plancha están dimensionados de tal manera que en cada caso pueda introducirse un elemento 9.4 en forma de plancha en la ranura formada en cada caso por un riel de guiado 7 y pueda desplazarse verticalmente en la misma. A este respecto, cada riel metálico 9 encaja con cada uno de sus dos elementos 9.4 en forma de plancha en cada caso en una de las ranuras formadas por los rieles de guiado 7, de modo que los rieles metálicos 9 quedan así fijados al elemento metálico 5 y al mismo tiempo pueden ser conducidos verticalmente en este. En este sentido, los rieles metálicos 9 junto con los rieles de guiado 7 forman unos medios de guiado en forma de guía de rieles, mediante la cual los rieles metálicos 9 se fijan al elemento metálico 5 y al mismo tiempo se pueden guiar verticalmente en este.

En el ejemplo de realización según las figuras 2 a 6, el elemento refrigerante 4 presenta un total de ocho rieles metálicos 9, en donde en cada caso cuatro rieles metálicos 9, que están dispuestos paralelos entre sí y distanciados unos encima otros, están dispuestos unos al lado de otros en cada caso sobre dos rieles de guiado 7.

En aras de una mejor ilustración, en las figuras 2 y 3 solo se muestran tres rieles metálicos 9 de los cuatro rieles metálicos 9 de la derecha, y además no se muestran algunos ladrillos refractarios 11 de la mampostería 10. Además, en aras de una mejor ilustración, en las figuras 7 a 9 solo se muestra la sección derecha del elemento metálico 5 con los dos rieles de guiado 7 fijados al mismo.

Cada uno de los rieles metálicos 9 discurre en cada caso horizontalmente y a una distancia constante del elemento metálico 5.

A una distancia del lado 6 del elemento metálico 5 orientado hacia la cámara de horno 3 está dispuesta una mampostería 10 frente a este lado 6 del elemento metálico 5. La mampostería 10 comprende ladrillos refractarios 11 esencialmente paralelepipédicos que están dispuestos en cinco capas 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5 una encima de otra para formar la mampostería 10. Las caras superior e inferior de los ladrillos refractarios 11 de cada capa 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5 se sitúan en cada caso en un plano común, en donde capas adyacentes 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5, a lo largo de la extensión longitudinal horizontal de las capas 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5, están formadas desplazadas en cada caso entre sí por la mitad de la longitud de los ladrillos refractarios 11.

La mampostería 10 presenta un lado 12 orientado hacia la cámara de horno 3 y un lado 13 opuesto, orientado hacia el elemento metálico 5. Los lados 12, 13 de la mampostería 10 se sitúan en cada caso en un plano. El lado 12 orientado hacia la cámara de horno 3 está en contacto con el baño de metal fundido que se encuentra en la cámara de horno 3 durante el funcionamiento del horno 1.

La profundidad de los ladrillos refractarios 11, es decir su extensión desde el lado 12 de la mampostería 10 orientado hacia la cámara de horno 3 hasta el lado 13 orientado hacia el elemento metálico 5, es de 350 mm.

El lado 13 de la mampostería 10 orientado hacia el elemento metálico 5 discurre a una distancia del lado 6 del elemento metálico 5 orientado hacia la cámara de horno 3, de modo que se forma un intersticio 14 entre la mampostería 10 y el elemento metálico 5.

Los ladrillos refractarios 11 de la capa inferior 11.1 de la mampostería 10 presentan en cada caso una ranura 15 en su cara superior. Los ladrillos refractarios 11 de la capa superior 11.5 de la mampostería 10 presentan en cada caso una ranura 16 en su cara inferior. Los ladrillos refractarios 11 de las capas 11.2, 11.3, 11.4 de la mampostería 10 dispuestas entre estas capas 11.1, 11.5 presentan en cada caso ranuras 17, 18, 19, 20, 21, 22 tanto en su cara superior como en la inferior. Las ranuras 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 están orientadas de tal manera que las ranuras 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,22 formadas en cada caso en una cara superior o en una cara inferior están alineadas entre sí.

Los ladrillos refractarios 11 están presentes en forma de ladrillos de magnesia-cromita, es decir en forma de ladrillos cerámicos sinterizados a base de las materias primas magnesia y mineral de cromo.

La mampostería 10 se erige sin mortero y sin juntas. En este sentido, las superficies enfrentadas entre sí de ladrillos refractarios 11 adyacentes se apoyan en cada caso directamente la una en la otra.

Los rieles metálicos 9 discurren a través de las ranuras 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 alineadas entre sí de los ladrillos refractarios 11 de la mampostería 10. A este respecto, las ranuras 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 forman, en las caras inferior y superior de los ladrillos refractarios 11 que se apoyan entre sí, en cada caso un contorno común adaptado al contorno del riel metálico 9 que atraviesa la ranura 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 respectiva. En el ejemplo de realización, las ranuras 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 presentan en cada caso un contorno con un área de sección transversal (es decir, en perpendicular al eje longitudinal) en forma de semicírculo. En este sentido, en el ejemplo de realización, las ranuras 16 y 17, las ranuras 18 y 19, las ranuras 20 y 21 y las ranuras 22 y 15 forman en cada caso un contorno común adaptado al respectivo riel metálico 9. Este contorno común comprende también, en particular, un contorno esencialmente en forma de varilla que se corresponde con la sección 9.1 en forma de varilla. A este respecto, el eje longitudinal lineal de este contorno común discurre en cada caso a una distancia de 50 mm del lado de la mampostería 10 o de los ladrillos refractarios 11 orientado hacia el elemento metálico 5 (de modo que las ranuras 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, debido al radio de la sección transversal circular de este contorno común de 15 mm se extienden en cada caso a una distancia de 35 a 65 mm del lado de la mampostería 10 o de los ladrillos refractarios 11 orientado hacia el elemento metálico 5).

Los rieles metálicos 9 encajan en cada caso con su sección 9.1 en las ranuras 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 y sobresalen con su sección 9.2 más allá de la mampostería 10 en dirección al elemento metálico 5. La sección 9.2 sobresale más allá de la mampostería 10 a lo largo de una longitud de 15 mm.

En este sentido, los rieles metálicos 9 cumplen simultáneamente varias funciones. Por un lado, los ladrillos refractarios 11 de la mampostería 10 quedan inmovilizados en el elemento metálico 5 mediante los rieles metálicos 9, pudiendo moverse los ladrillos refractarios 11 horizontal y verticalmente al mismo tiempo, tal y como se explica más adelante. Además, los rieles metálicos 9 permiten disipar el calor de los ladrillos refractarios 11 al elemento metálico 5.

Los ladrillos refractarios 11 se pueden desplazar a lo largo de los rieles metálicos 9, de modo que, en este sentido, los ladrillos refractarios de la mampostería 10 se pueden desplazar horizontalmente. Además, los ladrillos refractarios 11 se pueden mover verticalmente a través de los rieles metálicos que están fijados verticalmente al elemento metálico 5 por medio de los rieles de guiado 7.

Se puede introducir un agente sellador en forma de pasta selladora plástica (no representada) en el intersticio 14 que queda entre la mampostería 10 y el elemento metálico 5 con el fin de mejorar la conductividad térmica entre la mampostería 10 y el elemento metálico 5.

Para erigir el elemento refrigerante 4, la capa inferior 11.1 de ladrillos refractarios 11 se dispone primero a una distancia del elemento metálico 5 y luego se insertan dos rieles metálicos 9 en cada caso desde arriba en los rieles de guiado 7 y se guían hacia abajo en cada caso en ellos hasta que encajen con su sección 9.1 en cada caso en forma de varilla en las ranuras 15 de la capa inferior 11.1 de ladrillos refractarios 11. A continuación se dispone la segunda capa 11.2 de ladrillos refractarios 11 sobre esta primera capa 11.1 de tal manera que abracen los rieles metálicos 9 con sus ranuras 22 dispuestas en la cara inferior. A continuación se disponen los demás rieles metálicos 9 así como las demás capas 11.3, 11.4, 11.5 de manera correspondiente hasta que la mampostería 10 esté completamente erigida.

Finalmente, el intersticio 14 se puede rellenar con la pasta selladora.

La mampostería 10 siempre puede formar una mampostería 10 sin juntas incluso en caso de dilatación térmica de los ladrillos refractarios 11 producida debido a una variación de temperatura de los ladrillos refractarios 11, ya que los ladrillos refractarios 11 pueden moverse tanto horizontalmente a lo largo de los rieles metálicos 9 como verticalmente a lo largo de los rieles de guiado en caso de dilatación térmica debido a la temperatura 7. Al mismo tiempo, los ladrillos refractarios 11 quedan siempre inmovilizados de forma segura al elemento metálico 5 mediante los rieles metálicos 9.

En la forma de realización alternativa de un riel metálico 9a según la figura 11, los elementos 9.4a en forma de plancha, insertables en la ranura del riel de guiado 7, están soldados a unas almas 9.3a dispuestas en escotaduras 23 en el lado de borde de la segunda sección 9.2a.

Las figuras 12 a 14 muestran una forma de realización alternativa de un elemento metálico 5a que se diferencia del elemento metálico 5 según las figuras 2 a 9 en que los rieles de guiado 7a están soldados al lado 6a del elemento metálico 5a orientado hacia la cámara de horno. Los perfiles de acero de los rieles de guiado están designados con 7.1a y 7.2a.

La otra forma de realización alternativa de un elemento metálico 5b, representada en las figuras 15 a 16, se diferencia del elemento metálico 5 según las figuras 2 a 9 en que los perfiles de acero 7.1, 7.2 de los rieles de guiado 7b se extienden en cada caso alejándose uno de otro con su extremo distal al elemento metálico 5b, de modo que los perfiles de acero 7.1, 7.2 forman en cada caso un riel de guiado 7 con forma de T. La otra forma de realización alternativa de un riel metálico 9b según la figura 17 puede fijarse a este de manera que pueda ser guiado verticalmente, introduciendo este riel metálico 9b en el riel de guiado 7b con su escotadura 24 destalonada formada en la segunda sección 9.2b.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Horno metalúrgico (1), que comprende las siguientes características:

1.1 una pared de horno (2) que encierra una cámara de horno (3);

1.2 la pared de horno (3) comprende al menos un elemento refrigerante (4), comprendiendo el elemento refrigerante (4) las siguientes características:

1.2.1 un elemento metálico (5) que comprende un lado (6) orientado hacia la cámara de horno (3);

1.2.2 una mampostería (10) que está dispuesta frente al lado (6) del elemento metálico (5) orientado hacia la cámara de horno (3) y a una distancia de este lado (6) del elemento metálico (5);

1.2.3 la mampostería (10) comprende ladrillos refractarios (11) que están dispuestos unos encima de otros en varias capas (11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5);

1.2.4 rieles metálicos (9) que discurren a través de la mampostería (10);

1.2.5 medios de guiado (7, 7.1, 7.2; 9.3, 9.4), a través de los cuales los rieles metálicos (9) están fijados al elemento metálico (5) de manera que pueden ser conducidos verticalmente.

2. Horno (1) según la reivindicación 1, en donde la mampostería (10) está erigida sin mortero.

3. Horno (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde los rieles metálicos (9) discurren a lo largo del lado (6) del elemento metálico (5) orientado hacia la cámara de horno (3).

4. Horno (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde los rieles metálicos (9) discurren a una distancia constante del elemento metálico (5) a lo largo del lado (6) del elemento metálico (5) orientado hacia la cámara de horno (3).

5. Horno (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde los rieles metálicos (9) discurren horizontalmente.

6. Horno (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde los rieles metálicos (9) discurren por ranuras (15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) que están realizadas en los ladrillos refractarios (11) de la mampostería (10).

7. Horno (1) según la reivindicación 6, en donde las ranuras (15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) están realizadas en la cara inferior, en la cara superior o tanto en la cara inferior como en la cara superior de los ladrillos refractarios (11).

8. Horno (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde la mampostería (10) presenta un lado (13) que está orientado hacia el lado (6) del elemento metálico (5) que está orientado hacia la cámara de horno (3), y en donde los rieles metálicos (9) presentan secciones (9.2) que sobresalen más allá de este lado (13) de la mampostería (10).

9. Horno (1) según la reivindicación 8, en donde las secciones (9.2) se extienden al menos a lo largo de la mayor parte de la longitud de la mampostería (10).

10. Horno (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde los medios de guiado (7, 7.1, 7.2; 9.3, 9.4) están configurados como guía de rieles.

11. Horno (1) según la reivindicación 10, en donde la guía de rieles (7, 7.1, 7.2; 9.3, 9.4) comprende rieles de guiado (7) sobre los que están dispuestos los rieles metálicos (9) de manera que pueden ser conducidos verticalmente.

12. Horno (1) según la reivindicación 11, en donde los rieles de guiado (7) están dispuestos en el lado del elemento metálico (5) orientado hacia la cámara de horno (3).

13. Horno (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde entre el elemento metálico (5) y la mampostería (10) está dispuesto un agente sellador.

14. Horno (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde la cámara de horno (3) está configurada para alojar un baño de metal fundido.

15. Horno (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, que está configurado para la obtención de cobre según el procedimiento de fundición instantánea.