ES2247915A1 - Horno de fusion. - Google Patents
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Abstract
Horno de fusión que trata de minimizar las pérdidas de energía en el mayor grado posible, también trata de reducir cualquier tipo de contaminación/polución y sacar el mayor rendimiento del material a fundir, contando con la aplicación de radiación térmica, permitiendo una alimentación continua, donde la colada es extraída por rebose y contando con unos medios de recuperación de energía térmica así como de control de humos, gases y vapores, contando para ello con una sección de combustión, una sección de fusión y una campana de recuperación de humos, gases y vapores, donde la sección de combustión permite la reutilización de los gases procedentes de la campana de recuperación, cuenta con unos medios de combustión, mientras que la sección de fusión está formada por un crisol cubierto por una bóveda semiesférica.
Description
Horno de fusión.
Es objeto de la presente invención un horno de
fusión, que tiene como finalidad la fundición de chatarras y la
consiguiente extracción de materiales moldeados y compactados.
El horno objeto de la invención es de aplicación
en la fundición secundaria del aluminio respecto de puntos
concretos.
Caracteriza a la presente invención la especial
configuración y diseño de las piezas que conforman el horno de la
invención consiguiendo un horno de fusión con aplicación de
radiación térmica, que cuenta con una alimentación continua de la
materia prima a fundir, en donde la colada se obtiene por rebose,
presentando también medios para la recuperación de energía térmica
y donde hay un continuo control de humos, gases y vapores, con
objeto de evitar la polución que genera este tipo de fundición.
El horno de fusión objeto de la invención cuenta
con un sector de combustión, otro de fusión y otro de recogida de
humos, gases y vapores todos ellos convenientemente interconectados
entre sí con objeto de evitar pérdidas energéticas innecesarias y
de polución.
Por lo tanto, la presente invención se
circunscribe dentro del ámbito de los hornos de fusión y de forma
particular entre aquellos que cuenta con aplicación de radiación
térmica, con medios de recuperación de la energía y con unos medios
de control de humos, gases y vapores.
En la fundición de metales no férreos hay
numerosos puntos en los que se puede mejorar el funcionamiento de
estos procesos, entre otros problemas encontramos que hay numerosas
pérdidas en el consumo de energía, en la combustión, en el manejo
de la fusión de los metales desde la alimentación a la colada,
tanto en la oxidación, aplicación de fundentes como en la
aplicación de la radiación térmica.
Hay pérdidas energéticas producidas por la falta
de reutilización de los gases, vapores y humos procedentes de la
combustión. Por otro lado también surgen problemas relacionados con
la falta de reciclado de los gases, vapores y humos antes de su
emisión final.
La producción de metales no férreos es una fuente
continua de contaminación polución atmosférica. Por otro lado hay
una continua pérdida de energía, en especial con la no
reutilización de los gases, vapores y humos procedentes de la
combustión, implicando todo ello un aumento en el costo de la
fundición. La eficiencia energética de un horno de fusión como los
actualmente existentes se sitúa en torno al 25%.
Otra fuente de problemas en los procesos actuales
de fundición, es la aparición de procesos de oxidación, debido a
la presencia de películas de humedad y materiales orgánicos lo que
provoca conversión del metal en óxidos y carburos de aluminio.
Por lo tanto, es objeto de la presente invención
evitar todos los anteriores inconvenientes, desarrollando para ello
un horno que permita la reutilización de los gases, vapores y humos
procedentes de la combustión, consiguiendo por un lado un ahorro
energético y por otro lado se evitan problemas de
contaminación/polución. También persigue una mejora del rendimiento
energético general del horno minimizando las pérdidas de energía,
diseñándolo convenientemente en donde la aplicación de la radiación
térmica sea la base de su funcionamiento energético.
El horno de fusión objeto de la invención
pretende minimizar la pérdidas de energía durante el proceso de
fusión, también busca reducir cualquier tipo de contaminación y
sacar el mayor rendimiento posible del material a fundir.
Las pérdidas en los hornos de fusión se producen
en diferente sitios y partes, quemadores, puertas, compuertas,
radiación, cargas, descargas, materiales, humedad, materias
orgánicas, utilización de fundentes, energía de los humos, gases y
vapores. Todos estos factores son tenidos en cuenta a la hora de
diseñar el correcto funcionamiento del horno.
El horno de fusión objeto de la invención
básicamente se puede dividir en tres secciones, una de combustión,
otra de fusión y otra de recogida de humos, gases y vapores.
La sección de combustión presenta una forma
cilíndrica con una alma de acero refractario de sección adecuada,
que está revestida por lana de roca y a su vez externamente
cubierta dicha lana está protegida por una lámina de acero
decorativa que evitara que sufra deteriores la lana de roca.
Interiormente el alma de acero de la sección de
combustión cuenta con un serpentín conectados a la caldera
correspondiente y con su entrada y salida de fluidos. El serpentín
se encuentra inmerso en hormigón refractario.
En la parte inferior de la sección de combustión
hay una zona para recogida de las cenizas, mientras que
superiormente hay una parrilla con láminas deflectoras de control
de aire que evita la movilización de las partes pulverulentas
depositadas en el fondo. Por encima se encuentra una toma de aire
conectada a un equipo de control de la combustión.
En esta sección también se encuentran los
quemadores que estarán instalados y orientados de forma que su
llama incida en la zona del crisol. Estos quemadores incorporan
unas lanzas de inyección de O2 con unas boquillas ajustadas al
caudal y a la velocidad de salida de gas, de esta forma se evita un
sobrecalentamiento del resto del crisol.
También esta sección de combustión cuenta con
unas entrada de humos, gases y vapores procedentes del sector de
la campana de absorción de la bóveda de fusión. Por supuesto cuenta
con una salida de humos, gases y vapor hacia la sección de recogida
de
humos.
humos.
Unido al sector de combustión se encuentra
conectado el sector de fusión por medio de una brida que a su vez
sirve de sujeción de la lengüeta del crisol. Este sector de fusión
consta de una entrada y de una salida. La entrada sobresale del
perímetro del horno en forma tubular elíptica y es a través de ella
por donde tiene lugar el suministro de material al interior del
crisol. El conducto de entrada presenta en su parte superior una
salida para humos, gases y vapores que se conecta mediante un
conducto con la campana que recoge los humos, gases y vapores. La
salida del crisol es la de rebose del material fundido que fluirá
por medio de un canal cerámico.
Debido a que las dos bocas anteriores, la de
alimentación y la de salida son las únicas conexiones del crisol
con el exterior, la posibilidades de penetración de humedad o aire
son menores y por lo tanto se reduce la posibilidad de oxidación o
alteraciones del proceso de fusión.
Constructivamente hablando este sector de fusión
está conformado por un alma de acero cubierta por lana de roca y
protegida por otra lámina de acero exterior, interiormente al alma
de acero se dispone de un revestido de ladrillo refractario.
Cuenta con una boca para inspección visual,
instalar un pirómetro o un termostato que regule los
quemadores.
La parte superior de este sector de fusión
presenta una forma de cúpula semiesférica que tiene una serie de
válvulas por las que los gases de la combustión pasan a la campana
o sector donde se concentran los humos, gases y vapores.
Finalmente el último sector es el encargado de la
recogida de los humos, vapores y gases procedentes de la
combustión. Presenta también un alma de acero cubierta por lana de
roca y protegida ésta por una lámina de acero exterior. Cuenta con
unas válvulas de seguridad en su parte superior y una entrada y
salida de gases. La entrada envía al interior de esta sección los
gases provenientes del sifón de entrada del crisol, mientras que la
salida reenvía los gases mediante un depresor al sector de
combustión.
Para complementar la descripción que seguidamente
se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de
sus características, se acompaña a la presente memoria descriptiva
un juego de planos en cuyas figuras, de forma ilustrativa y no
limitativa, se representan los detalles más significativos de la
invención.
La figura 1, muestra el horno de fusión objeto de
la invención, donde se ha realizado un corte por un plano
vertical.
La figura 2, muestra en detalle de la zona de la
sección de fusión y de la campana de recogida, de humos, gases y
vapores.
La figura 3, muestra una representación en
detalle del crisol de la zona de fusión.
El horno de fusión objeto de la invención está
diseñado de forma que trata de minimizar las pérdidas de energía en
el mayor grado posible, así como reducir cualquier tipo de
contaminación y sacar el mayor rendimiento posible del material a
fundir.
El horno tal y como se observa en la figura 1,
cuenta con tres secciones, sección de combustión, de fusión y de
recogida de humos, gases y vapores.
Comenzando por la sección de combustión que es la
inferior del horno cuenta con una boca (1) inferior para la
limpieza del hollín (41) procedente de la combustión de gases, por
encima de dicha boca (1) hay una boca (5) de entrada de aire,
regulada mediante un equipo de enriquecimiento global del aire de
combustión.
Esta sección de combustión se encuentra dispuesta
sobre una losa de hormigón (3) fijada por unos anclajes (6).
Dentro de la sección de combustión hay dispuesta una rejilla
(4).
La sección de combustión está realizada con una
alma de acero refractario (8) cubierta por una lana de roca (9),
cubierta por una lámina externa de acero (10), contando en el
interior con un serpentín (7) recubierto de hormigón refractario,
teniendo su salida al exterior por un abertura (37), mientras que
la entrada de fluidos se realiza por la abertura (39).
En el interior (40) de la sección de combustión,
penetran las boquillas de los quemadores (11), dispuestos de forma
que están orientados que inciden contra el crisol (2). Dichos
quemadores (11) incorporan unas lanzas de inyección de Oxígeno con
boquillas ajustadas al caudal y a la velocidad de salida de gas.
También cuenta una boca de entrada (12) de humos, gases y vapores
que procediendo de la campana penetran en el interior del sector de
combustión.
La unión entre el sector de combustión y la
sección de fusión se realiza mediante una brida de unión (13), en
dicha brida se intercala una lengüeta de apoyo del crisol (2) y
evitar cualquier filtración de humos, gases y vapores.
La sección de fusión consta de un crisol (2),
sobre la que hay una boca de entrada de material con sifón que está
conectada con un alimentador automático de materia
prima(14), de dicho conducto de alimentación sale un
conducto (15) de salida humos, gases y vapores desde del crisol (2)
hasta la campana que entran en la recogida de humos.
Sobre las paredes de la sección de fusión hay
instalado una inyectadora de gas (16), así como una abertura para
la instalación bien sea de un visor y/o de un pirómetro y/o la
instalación de un termostato que regule la temperatura de los
quemadores según la temperatura del caldo (17).
El anillo que conforma la sección de fusión está
recubierto por unos ladrillos refractarios (18) por encima del
anillo hay una cúpula semiesférica realizada en chapa de acero
refractario (23) que interiormente está recubierta también por
ladrillos refractarios (24). Instalándose sobre dicha cúpula una
serie de válvulas (25) de expulsión de gases hacia la campana de
recogida de gases, humos y vapores.
Por encima de la sección de fusión está dispuesta
una campana en cuyo interior (28) tiene lugar la recuperación de
humos, gases y vapores, que está fijada a la sección de fusión por
una brida de amarre (19). En la campana de recuperación de gases
hay una de salida de gases (22) desde aquí hasta la sección de
combustión, realizándose por medio de un conducto y por medio de un
depresor (20). También hay otra entrada (21) de gases procedentes
del sifón del crisol.
La campana de recuperación de gases está formada
por acero refractario (26), que tiene lana de roca y está cubierta
por una lámina de acero exterior y sobre la parte superior de la
campana hay una serie de válvulas de seguridad (27).
En dicha figura 1, se observa cómo en el interior
(29) de la sección de fusión tiene lugar la refracción del calor
irradiado desde la capa superior (31) del material fundido que hay
sobre el crisol (2). Sobre el anillo de la sección de fusión hay
una boca de visita
(30).
(30).
La materia prima (32) se incorpora al crisol (2)
por su parte inferior, y tras el calor aportado se produce la
fusión de dicha materia, habiéndose referenciado la materia fundida
como (33), siendo la capa superior (31) la que rebosa, saliendo por
la boca de rebose del crisol (34) a través de un canal cerámico
(36) de colada a moldes de lingotes.
La caldera posterior (38) está conectada al
interior de la sección de combustión por medio de un conducto de
conexión (35).
No altera la esencialidad de esta invención
variaciones en materiales, forma, tamaño y disposición de los
elementos componentes, descritos de manera no limitativa, bastando
ésta para su reproducción por un experto.
Claims (9)
1. Horno de fusión de entre los hornos de fusión
encargados de la recuperación de materiales no férreos
caracterizado porque es un horno de aplicación de radiación
térmica, cuenta con unos medios de alimentación continua, mientras
que la colada sale al exterior por rebose, contando también con
medios de control de humos gases y vapores, presentado una sección
de combustión dispuesta en la parte inferior del conjunto que
cuenta con unos medios de combustión y un serpentín de
recirculación de fluidos, sobre la sección de combustión se fija
una sección de fusión y sobre ella cuenta con una campana de
recuperación de los humos vapores y gases.
2. Horno de fusión según la reivindicación 1,
caracterizado porque la sección de combustión cuenta en su
parte inferior con una boca (1) de acceso para la limpieza interior
del horno a través de la cual se saca el hollín (40) procedente de
la combustión, por encima de dicha boca (1) hay una boca (5) de
entrada de aire regulada mediante un equipo de enriquecimiento
global del aire de combustión, en el interior de la sección de
combustión hay una rejilla (4), así como un serpentin (7) de
circulación de fluidos refractario, estando dicho serpentin (7)
recubierto por hormigón, entrando a través de una abertura (39) y
saliendo a través de otra abertura (37), aberturas practicadas
sobre las paredes de la cámara de combustión, toda sección de
combustión está fijada a una losa de hormigón (3) por medio de unos
anclajes (6).
3. Horno de fusión según la reivindicación 1 ó 2
caracterizado porque la entrada de los gases de combustión a
la cámara de combustión se realiza desde unos quemadores (11),
presentado dicha cámara con una abertura (12) por donde tiene lugar
la entrada de humos, gases y vapores procedentes de la campana de
recuperación de los gases por medio de un depresor (20) de
conducción de los humos, por otro lado cuenta también con un
conducto (35) de conexión a la caldera posterior (38).
4. Horno de fusión según la reivindicación 2 ó 3
caracterizado porque la sección de combustión está
construida por medio de un alma de acero (8) cubierta por lana de
roca (9) y ésta a su vez por una lámina de acero (10).
5. Horno de fusión según la reivindicación 1,
caracterizado porque la sección de fusión está formada por
un crisol (2) sobre el que hay dispuesto un anillo cilíndrico en su
periferia y sobre el que cierra una bóveda semiesférica de chapa de
acero (23), estando unida la sección de combustión con la fusión
por medio de una brida de amarre (13), presentando además el anillo
cilíndrico una abertura que conecta con el alimentador automático
de materia prima (14) siendo la alimentación realizada sobre la
parte inferior del crisol (2), tanto el anillo cilíndrico como la
bóveda o cúpula del sector de fusión están recubiertos por
ladrillos refractarios (18) y (24) respectivamente, presentado la
bóveda semiesférica una serie de válvulas (25) de expulsión de
gases hacia la campara de recuperación de humos, gases y
vapores.
6. Horno de fusión según la reivindicación 5,
caracterizado porque sobre la sección de fusión hay
realizada unas aberturas para la disposición de las inyectadoras de
gas (16), así como que cuenta con un visor (17) para la instalación
de un visor y/o la instalación de un pirómetro óptico y/o la
instalación de un termostato que regule los quemadores, también
cuenta con una boca de visita (30).
7. Horno de fusión según la reivindicación 6,
caracterizado porque del conducto por el que llega la
materia prima hay otro conducto o salida de humos (15) desde el
crisol a la campana de recogida de humos, gases y vapores.
8. Horno de fusión según la reivindicación 5,
caracterizado porque el crisol (2) cuenta con una boca de
rebose (34) a la que está conectado un canal cerámico (36) de
salida de colada a unos moldes de lingotes.
9. Horno de fusión según la reivindicación 1,
caracterizado porque la campana de recuperación de humos,
gases y vapores, presenta una entrada de humos, gases y vapores
(21) procedentes del sifón del crisol, así como una salida (22) de
humos, gases y vapores desde la campana hacia el sector de
combustión, la campana está realizada con un revestimiento de acero
(26) cubierto por lana de roca cubierta por una lámina de acero,
cuenta en su parte superior con unas válvulas de seguridad (27), y
está unida a la sección de fusión por medio de unas bridas de
amarre (19).
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