ES2212490T3 - Perfeccionamientos introducidos en los hornos de recalentamiento de productos siderurgicos. - Google Patents

Perfeccionamientos introducidos en los hornos de recalentamiento de productos siderurgicos.

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ES2212490T3 ES99401285T ES99401285T ES2212490T3 ES 2212490 T3 ES2212490 T3 ES 2212490T3 ES 99401285 T ES99401285 T ES 99401285T ES 99401285 T ES99401285 T ES 99401285T ES 2212490 T3 ES2212490 T3 ES 2212490T3
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Abstract

Se presentan mejoras para hornos para recalentar acero. Un horno para el recalentamiento del acero, que reduce o elimina pérdidas de producción mientras se recalienten lotes de productos con estados térmicos diferentes introducidos sucesivamente dentro del horno incorpora al menos dos zonas de ecualización. Las zonas pueden ser atravesadas por los productos a diferente velocidad para alcanzar otras zonas, regulada como función del objetivo térmico de los productos que están siendo recalentados. Al menos una de las zonas se utiliza, como zona de calentamiento.

Description

Perfeccionamientos introducidos en los hornos de recalentamiento de productos siderúrgicos.
La presente invención se refiere a un horno de recalentamiento de productos siderúrgicos con miras a reducir o eliminar las pérdidas de producción en los recalentamientos de lotes de productos diferentes introducidos sucesivamente en el horno.
El documento US 3.304.210 se refiere a un procedimiento para el recalentamiento de palanquillas con limitación de su descarburación. Este procedimiento consiste en recalentar las palanquillas a velocidad lenta hasta una temperatura del orden de los 600ºC luego, por encima de esta temperatura, se acelera la transferencia de palanquillas con el fin de limitar su tiempo de permanencia en una zona donde se produce la descarburación. La reducción del tiempo de permanencia de las palanquillas en el horno está prevista para limitar las reacciones químicas que se operan en la superficie de los productos. Este documento no menciona el problema del laminado en la secuencia de un horno de recalentamiento y de las pérdidas de producción eventuales durante el recalentamiento de lotes de productos diferentes.
En efecto, se sabe que los hornos de recalentamiento están destinados para llevar a las temperaturas requeridas para el laminado, productos siderúrgicos tales como llantones, tochos, desbastes, piezas desbastadas o cualquier otro semiproducto siderúrgico.
Se sabe igualmente que el laminado, según la naturaleza del procedimiento puesto en práctica o del espesor final del producto acabado a obtener, exige un tratamiento térmico y una dureza precisa del producto a laminar. Esta dureza depende, para un metal de composición química dada, de la temperatura a la cual el producto ha sido calentado.
Las temperaturas de productos exigidas por las operaciones de laminado se caracterizan por:
-
la temperatura media del producto y,
-
la homogeneidad de temperatura del producto, por ejemplo entre su superficie superior, su centro y su superficie inferior.
La precisión del estado térmico de los productos (temperatura media y homogeneidad de temperatura) es imperativa para la calidad del laminado de los aceros, en particular de los aceros con elevado contenido en carbono, aceros inoxidables, aceros ferríticos y austeníticos, aceros al silicio, etc
El nivel de temperatura media se obtiene por el paso de los productos por zonas denominadas de calentamiento que se caracterizan por un aporte térmico importante que produce una gran heterogeneidad térmica en los productos.
La homogeneidad de temperatura de los productos alcanza los niveles deseados gracias al paso de los indicados productos, durante un tiempo controlado, por una zona de igualación en la cual el aporte de calor es muy bajo, lo cual permite obtener la homogeneización de las temperaturas en el seno de los productos.
En el momento actual, los hornos de recalentamiento conocidos para productos siderúrgicos, antes del laminado, se caracterizan por:
- una inercia térmica importante del horno que limita los cambios rápidos de la temperatura de este último y,
- el número limitado de las zonas de regulación del horno que, particularmente por motivos de construcción, no permite un control preciso de las temperaturas por toda la extensión del horno.
Estas dos características de los hornos conocidos de recalentamiento limitan la flexibilidad de estos hornos así como su capacidad para recalentar, de forma ininterrumpida, lotes de productos diferentes, en particular, por sus características físicas de:
- temperatura de enhornado,
- dimensiones o formas y
- clases de acero, o lotes de productos diferentes, en particular para su objetivo de térmica de recalentamiento caracterizado por:
- su temperatura de deshornado,
- la homogeneidad de la temperatura de deshornado,
- la presencia de trazas negras,
- las pérdidas al fuego,
- la deformación,
- la descarburación, o
- el tratamiento térmico.
La figura 1 de los dibujos adjuntos es un esquema que ilustra un ejemplo de recalentamiento de dos lotes de productos con objetivos de temperaturas de deshornado diferentes. Este esquema representa las temperaturas de deshornado en función del tiempo.
Así, como se aprecia en este esquema, los productos del primer lote deben ser recalentados a una temperatura T1 y los productos del segundo lote deben ser recalentados a una temperatura T2. Los productos 1 a 5 que pertenecen al primer lote son deshornados en los instantes t1 a t5 después de haber sido calentados a una temperatura que está situada dentro del margen de tolerancia de la temperatura T1. De igual modo, los productos 8 a 13 que forman parte del segundo lote son deshornados en los instantes t8 a t13, después de haber sido calentados a una temperatura situada dentro del margen de tolerancia de la temperatura T2.
Los productos 6 y 7, deshornados dentro del margen de tiempos comprendida entre t5 y t8 presentan una temperatura que está situada fuera de las tolerancias de las temperaturas T1 y T2 y, por consiguiente, no pueden ser colocados ni en el primer lote, ni en el segundo lote y deben por consiguiente ser desclasificados o desechados. Con el fin de evitar una pérdida de este tipo de materia, en el momento actual, se suprimen los productos 6 y 7, fuera de tolerancias, en el enhornado del horno. Sucede que los emplazamientos de estos productos constituyen lo que conviene denominar un "agujero" en la carga del horno. La presencia de este agujero produce una discontinuidad en el deshornado y en la cadencia de alimentación del laminador posicionado río abajo del horno, entre los instantes t5 y t8, lo cual se traduce por una pérdida de producción que corresponde al intervalo de tiempo situado entre dos productos térmicamente aceptables.
El principio expuesto anteriormente con referencia a la figura 1 para una temperatura de deshornado T2 superior a la temperatura de deshornado T1 se puede transponer en caso en que la temperatura T2 sea inferior a T1. Durante el tiempo de paso de la temperatura T1 a la temperatura T2, será necesario prever "agujeros" en la carga con el fin de suprimir los productos cuya situación térmica no corresponda ni al primer lote, ni al segundo lote.
El principio expuesto anteriormente para cambios de temperaturas entre dos lotes de productos se puede igualmente transponer a todas las modificaciones de regulación de un horno resultante de una modificación de una o varias características físicas de los productos de un primer lote hacia un segundo lote diferente o de una modificación de sus objetivos térmicos.
Los "agujeros" constituyen separaciones físicas entre los diferentes lotes. Permiten dejar el tiempo en las zonas del horno para pasar de la temperatura de zona de un lote a la temperatura de zona del lote siguiente.
Los agujeros presentan el inconveniente de producir pérdidas de producción significativas que son tanto más importantes cuando:
-
la diferencia entre los estados térmicos del primer y del segundo lote es grande,
-
la precisión del estado térmico requerida para los productos de cada lote en el deshornado es elevada,
-
la inercia del horno es importante y,
-
el modo de funcionamiento por lote es frecuente.
Partiendo de este estado de la técnica, la invención se propone aportar perfeccionamientos en un horno de recalentamiento de productos siderúrgicos que permite reducir o suprimir las pérdidas de producción durante el recalentamiento de lotes de productos cuyo estado térmico es diferente, introducidos sucesivamente en el horno, caracterizándose estos perfeccionamientos porque el indicado horno comprende zonas de calentamiento seguidas de al menos dos zonas de igualación:
-
una al menos que puede ser atravesada por los productos a una velocidad diferente de la de las otras zonas, siendo esta velocidad regulable en función del objetivo térmico de los productos a calentar,
-
pudiendo una al menos ser utilizada como zona de calentamiento.
La presente invención se aplica más particularmente a un horno de recalentamiento de llantones, tochos, palanquillas, piezas desbastadas o cualquier otro semi-producto siderúrgico.
Según un modo de realización preferido de la invención, se prevén al menos dos zonas de igualación sucesivas de las cuales una al menos puede ser utilizada para la homogeneización de la temperatura de los productos.
La figura 2 de los dibujos adjuntos ilustra el principio de funcionamiento de un horno provisto de los perfeccionamientos objeto de la presente invención. Esta figura es un esquema en el cual el lecho de productos ha sido representado en el horno frente a la o las zonas de calentamiento y por al menos dos zonas de igualación designadas respectivamente zona E1 y zona E2 que siguen a la o las zonas de calentamiento. Este esquema se refiere a un ejemplo de funcionamiento del horno durante un paso de un primer lote de productos designados por las referencias 1 a 10 a un segundo lote de productos referenciados con 11 a 23.
La diferencia de regulación de las zonas del horno para el recalentamiento de los productos del primero y del segundo lote puede ser impuesta por una o varias diferencias entre las características físicas de los productos de estos dos lotes, por una diferencia entre los objetivos térmicos de los productos o por una diferencia en lo que respecta a las necesidades de los equipos de laminado situados río abajo del horno.
El esquema de la figura 2 se refiere a un ejemplo de funcionamiento del horno relativo a un recalentamiento de dos lotes de productos: siendo el primer lote recalentado a una temperatura T1 y el segundo lote recalentado a una temperatura T2, siendo la temperatura T2 superior a la temperatura T1. El experto en la materia comprenderá que este principio se puede fácilmente transponer al funcionamiento del horno para cualquier modificación de ajuste relacionada con el recalentamiento de productos cuyas características físicas o los objetivos térmicos son diferentes.
Así como se apreciará a continuación, según la presente invención, se optimiza la longitud de los "agujeros" en la carga del horno entre dos lotes de productos de objetivos térmicos diferentes, en función de las características del horno, de los productos y de las cadencias de deshornado, sin crear discontinuidad de deshornado de los productos del horno, por consiguiente pérdida de producción.
Siempre haciendo referencia a la figura 2:
La parte (1) se refiere a la configuración de un lote de productos similares introducidos en el horno, desplazándose todos los productos 1-10 a una velocidad idéntica y según una curva de temperatura similar durante su paso por el horno.
Todos los productos del lote se recalientan hasta el final de la zona E1 y se igualan durante su paso por la zona E2. La zona E1 se comporta pues como una zona de calentamiento para los productos de este lote.
La cadencia de deshornado es constante para alimentar el laminador situado río abajo del horno: en este ejemplo, el producto designado por la referencia 10 está listo para ser deshornado.
Las partes (2) y (3) presentan el momento del cambio del lote de productos en el enhornado. Una interrupción de la carga de los productos constituye un "agujero" en la carga entre el último producto del primer lote designado por la referencia 1 y el primer producto del segundo lote designado por la referencia 11. La longitud de este "agujero" perfectamente visible en la figura 2, puede ser superior o inferior a la longitud de la zona de igualación E2. Esta longitud está definida en función de la diferencia entre los objetivos térmicos de los productos del primer lote y los del segundo lote y en función de la inercia del horno. La cadencia del deshornado de los productos permanece constante con el deshornado de los productos designados por las referencias 8 y 7 que han seguido una curva de temperatura adaptada a su objetivo térmico.
La parte (4) del esquema de la figura 2 muestra como se realiza el desplazamiento del "agujero" en función del avance del lecho de productos en el horno. El "orificio" permite adaptar las temperaturas de las zonas del horno a los objetivos térmicos de los productos del primer y segundo lote.
La parte (5) representa le llegada del primer producto del segundo lote designado por la referencia 11, al final de la zona de calentamiento. Las consignas de la zona E1 se modifican entonces con el fin de responder a la necesidad térmica de los productos del segundo lote.
La parte (6) representa la posición del lecho de productos en el horno cuando los productos del segundo lote penetran en la zona E1 para ser en ella homogeneizados. El estado térmico de estos productos será conforme al objetivo térmico fijado al final de esta zona. La cadencia de deshornado de los productos permanece constante con el deshornado del último producto del primer lote, designado por la referencia 1, que ha seguido una curva de temperatura adaptada a su objetivo térmico.
La parte (7) de la figura 2 ilustra la llegada del primer producto del segundo lote, designado por la referencia 11, al final de la zona de igualación E1. Los productos del segundo lote han experimentado un recalentamiento que ha llevado los primeros productos de este lote designados por las referencias 11 y 12 a un estado próximo a su objetivo térmico. La zona de homogeneización E2 está vacía de todo producto y las consignas de esta zona E2 pueden ser modificadas con el fín de responder a las necesidades térmicas de los productos del segundo lote.
La parte (8) representa la situación de los productos del segundo lote en el extremo de la zona E1. Para mantener la cadencia de deshornado de los productos, sería necesario hace avanzar rápidamente el lecho de productos en el horno con el fin de colocar el producto designado por la referencia 11 en posición de deshornado. Este avance rápido de los productos produce el desplazamiento de los primeros productos del segundo lote en la zona E2 cuya regulación no corresponde a estos productos, así como la disminución del tiempo de permanencia de los productos situados en el horno. El avance rápido de los productos en el horno produce una degradación del estado térmico de los productos que están situados en las zonas de calentamiento o en la zona de igualación E2.
Con el fin de evitar este problema, la invención prevé utilizar sistemas mecánicos que aseguran una transferencia rápida de los productos en la o las últimas zonas del horno, con el fin de controlar la incidencia de esta zona en el estado térmico del producto transferido, o con el fin de limitar o suprimir las pérdidas de producción no obstante de la presencia de los "agujeros" en la carga del horno. De igual modo, se prevén sistemas mecánicos que permiten deshornar rápidamente productos con el fin de controlar la incidencia de la o de las últimas zonas del horno sobre el estado térmico del procedimiento. En el ejemplo ilustrado por el esquema de la figura 2, tales equipos térmicos de transferencia rápida se utilizan para deshornar el producto designado por la referencia 11, permitiendo esta transferencia rápida mantener la cadencia del deshornado del horno que recalienta los productos del segundo lote, conforme al objetivo térmico fijado.
Según la presente invención, esta transferencia térmica rápida de uno o de varios productos puede ser obtenida gracias a:
- un dispositivo de deshornado de largo recorrido que coge el producto en la unión de las zonas E1 y E2 con el fin de extraerlo del horno;
- un equipo mecánico de transferencia de productos en el horno cuyo tramo correspondiente a la zona E2 está animado con movimientos independientes de los otros tramos que constituyen las otras zonas del horno. El tramo del equipo mecánico de transferencia de la zona E2 permite un desplazamiento rápido de un producto a deshornar en toda la extensión de la zona E2 con el fin de colocar este producto en una posición que permita su evacuación por la máquina de deshornado. El deshornado del producto puede realizarse de forma frontal o lateral con relación al horno.
Ejemplos de realización no limitativos de estos equipos mecánicos se describirán a continuación con referencia a las figuras 4 y 5 de los dibujos adjuntos. Aunque evidentemente, se puede utilizar cualquier otro dispositivo equivalente.
La parte (9) del esquema de la figura 2 ilustra un ejemplo de funcionamiento del horno durante todo el período donde las condiciones térmicas de la zona de igualación E2 son incompatibles con los objetivos de los productos del segundo lote. Durante este periodo, los productos designados por las referencias 12 y 13 son rápidamente deshornados por los equipos mecánicos que están previstos con este fin en la zona E2, como se ha mencionado anteriormente, con el fin de alimentar el laminador.
Después de cada deshornado de producto, los sistemas de soporte y de transferencia de los productos que están previstos en la o las zonas de calentamiento y en la zona E1 (y que se describirán a continuación con referencia a las figuras 4 y 5) desplazan el lecho de productos del horno hasta llevar un producto en posición de espera al final de la zona E1. En este ejemplo, el producto designado por la referencia 14 ocupa esta posición de espera.
La parte (10) se refiere al funcionamiento del horno cuando las condiciones térmicas de la zona de igualación E2 se han hecho compatibles con los objetivos térmicos de los productos del segundo lote.
La zona de igualación E2 se utiliza para la homogeneización de las temperaturas de los productos del segundo lote, utilizándose la zona de igualación E1, bien sea para la igualación, o para el final del calentamiento de los productos.
La transferencia de los productos del segundo lote en la zona E2 se realiza en una o varias veces con el fin de asegurar el mantenimiento del objetivo térmico de los productos del segundo lote en las tolerancias previamente definidas.
Ahora se hace referencia a las figuras 3 a 5 que ilustran ejemplos de realización de sistemas mecánicos utilizados para asegurar la translación de los productos en la zona E2 del horno.
En estas figuras:
La figura 3 es una vista esquemática en alzado lateral de un horno convencional para el recalentamiento de productos siderúrgicos al cual se aplica la presente invención.
La figura 4 es una vista similar a la figura 3 que ilustra un sistema que permite realizar las funciones de la invención definida anteriormente y,
La figura 5 es una vista similar a las figuras 3 y 4 que ilustra otro dispositivo para la realización de las funcionales de la invención.
Haciendo referencia a la figura 3 se aprecia que, en un horno según la técnica tradicional, los productos a recalentar designados por la referencia 1 se tratan en un recinto calorifugueado 2 con la ayuda de quemadores representados de forma esquemática en 3. Los productos son soportados y transferidos por toda la extensión del horno con la ayuda de largueros fijos y móviles designados por la referencia 4. Los largueros móviles son solidarios de un bastidor 5 que permite su movimiento en translación horizontal, basándose el conjunto en un sistema constituido por una viga 6 que se apoya así mismo sobre unos rodillos que pueden desplazarse por unas cuñas en forma de plano inclinado, estando este sistema concebido de forma que permita un movimiento de levantamiento de los largueros móviles. El movimiento de translación de los productos se obtiene con la ayuda de un gato 7 que actúa sobre el bastidor 5, mientras que el movimiento de levantamiento se obtiene por mediación de un gato 8 que desplaza el bastidor 6 a lo largo de planos inclinados. En un horno de este tipo, el conjunto del lecho de productos tales como 1 se basa en un equipo único de soportado/transferencia, desplazándose todos los productos del lecho a la misma velocidad y a la misma distancia, en cada movimiento de dicho equipo.
Según la presente invención, las funciones que han sido mencionadas en la descripción dada anteriormente se realizan con la ayuda de sistemas mecánicos que aseguran una transferencia rápida de los productos, en la o las últimas zonas del horno, pudiendo estos sistemas mecánicos además asegurar un deshornado rápido de los productos por evacuación frontal o lateral.
Haciendo ahora referencia a la figura 4 que ilustra un primer ejemplo de realización de un dispositivo que permite realizar las funciones de la invención. Este dispositivo comprende esencialmente brazos designados por la referencia 10 y accionados por un dispositivo 11 con miras a coger los productos. Los brazos tales como 10 están por consiguiente situados sensiblemente a nivel de los largueros que soportan y transfieren los productos. En el ejemplo ilustrado por el dibujo, el producto a deshornar designado por la referencia 9 está situado al final de la zona de igualación (E1) en la figura 2 y es cogido por los brazos 10 con el fin de ser sacado del horno en una sola operación con el fin de realizar la alimentación del laminador (no representado en el dibujo). Así, este sistema permite realizar una transferencia rápida de los productos a la última zona del horno así como su deshornado rápido, con el fin de controlar la incidencia de la o de las últimas zonas del horno sobre el estado térmico del producto. Se apreciará que el sistema de deshornado constituido por los brazos 10 y su dispositivo de accionamiento 11, puede estar dispuesto de forma que asegure una evacuación frontal o lateral del horno, de un producto cogido por el indicado sistema en el interior del horno, en un punto dado de su ciclo térmico con miras a su evacuación al exterior del horno, por ejemplo hacia un laminador (no representado en el dibujo).
Haciendo ahora referencia a la figura 5 que ilustra otro ejemplo de realización de un dispositivo mecánico que permite realizar las funciones de la invención.
En esta realización, se prevé un tramo independiente de soportado y de transferencia de los productos al interior del horno, permitiendo este tramo un desplazamiento del o de los productos soportados a una velocidad independiente de la de los productos

Claims (8)

1. Horno de recalentamiento de productos siderúrgicos con miras a reducir o suprimir las pérdidas de producción durante el recalentamiento de lotes de productos cuyo estado térmico es diferente, introducidos sucesivamente en el horno, caracterizado porque el indicado horno comprende zonas de calentamiento seguidas por al menos dos zonas de igualación (E1, E2):
-
pudiendo la primera zona de igualación (E1) al menos ser utilizada como zona de calentamiento,
-
pudiendo la última zona de igualación (E2) al menos ser atravesada por los productos, a una velocidad diferente de la de las demás zonas, siendo esta velocidad regulable en función del objetivo térmico de los productos a recalentar.
2. Horno según la reivindicación 1, caracterizado porque el indicado horno de recalentamiento se aplica en el recalentamiento de llantones, tochos, palanquillas, piezas de desbaste y otros semi-productos siderúrgicos.
3. Horno según la reivindicación 1, caracterizado porque el indicado horno comprende al menos dos zonas de igualación sucesivas, siendo una al menos utilizada con el fin de asegurar la homogeneización de la temperatura de los productos.
4. Horno según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el indicado horno está provisto de sistemas mecánicos (10, 11; 12, 15, 16) que asegura la transferencia rápida de los productos (9; 13) en la o las últimas zonas del horno.
5. Horno según la reivindicación 4, caracterizado porque los indicados sistemas mecánicos (10, 11; 12, 15) aseguran igualmente un deshornado rápido de los productos.
6. Horno según una de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque los indicados sistemas mecánicos (10, 11; 12, 15) se realizan con el fin de asegurar una evacuación frontal o lateral de un producto tomado del interior del horno en un punto dado de su ciclo térmico con miras a su evacuación hacia el exterior del horno.
7. Horno según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque los indicados sistemas mecánicos comprenden brazos (10) de agarre de los productos y de los medios (11) para accionar los indicados brazos.
8. Horno según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque los indicados sistemas mecánicos se realizan en forma de un tramo independiente (12), de soporte y de transferencia de los productos en el interior del horno, asegurando este tramo un desplazamiento de los productos a una velocidad independiente de la de los productos soportados y transferidos por los demás tramos del horno.
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