ES2280401T3 - Horno de fundicion de metal y procedimiento de fundicion de metal. - Google Patents

Abstract

Un horno (2), incluyendo el horno un contenedor para metal fundido, proporcionando el contenedor una profundidad máxima para metal fundido dentro del contenedor, e incluyendo adicionalmente un primer conducto (32) conectado al contenedor mediante una entrada (34) y un segundo conducto (36) conectado al contenedor mediante una salida (38), proporcionando el primer conducto (32) una boca de entrada a un generador (30) de flujo, proporcionando el segundo conducto (36) un boca de salida del generador (30) de flujo, caracterizado porque: el horno (2) es un horno circular, teniendo el contenedor un centro (42); la primera entrada (34) de conducto se proporciona en el 60% superior de la profundidad máxima del metal fundido en el contenedor y/o la (38) salida del segundo conducto se proporciona en el 25% inferior de la máxima profundidad del metal fundido en el contenedor; y la parte de entrada del primer conducto (32) está en ángulo en relación con la parte contigua de la periferia del contenedormediante un ángulo de menos de 30º.

Description

Horno de fundición de metal y procedimiento de fundición de metal.

Esta invención concierne mejoras en y en relación con hornos y procedimientos de fundición. En particular, pero no de manera exclusiva se refiere a hornos circulares y/o procedimientos de arranque para fundición.

Existen una variedad de diferentes tipos de horno. Estos incluyen diferentes formas de horno, diferentes procedimientos de consumo de calor, diferentes tamaños y diferentes materiales para lo que se diseña el horno. Cada una de estas diferencias puede tener un impacto significativo en el diseño exitoso de un horno y puede presentar técnicas aplicables en un tipo no adecuadas para usarse en otro tipo.

El documento JP-A-07268504 describe un horno que tiene una bomba electromagnética que toma metal fundido de un horno, lo pasa a través de la bomba y lo alimenta a una cámara de vórtice. La boca de salida de la cámara de vórtice vuelve dentro del horno.

El documento DE-A-2903316 describe un horno en el que metal fundido se aspira alternativamente dentro de y se extrae de un tubo insertado por debajo de la superficie de metal fundido.

Un problema particular con hornos se produce con aquellos hornos que se arrancan en frió. En estos casos un lote de metal frío que va a fundirse se sitúa en el horno y se aplica la fuente de calor. Esta es frecuentemente un conjunto de llamas quemadoras, pero sea cual sea la fuente de calentamiento el consumo de calor varía de posición a posición dentro del horno. Por tanto algunas partes del metal se funden antes que otras y lleva tiempo conseguir una fundición homogénea. Se puede aplicar la circulación de metal ya fundido, pero hay un retraso antes de que esto pueda empezar e incluso el tiempo de arranque con sistemas de la técnica anterior es considerable. Este retraso afecta al tiempo del ciclo total y por tanto al rendimiento del horno y a la economía de la planta como resultado.

La presente invención tiene entre sus objetivos proporcionar un ciclo de arranque más rápido para hornos, particularmente a aquellos que empiezan desde metal sólido. La presente invención tiene entre sus objetivos proporcionar un diseño de horno mejorado. La presente invención tiene entre sus objetivos proporcionar una configuración de circulación mejorada de metal fundido en un horno y/o una fundición más homogénea.

Según un primer aspecto de la invención se proporciona un horno, incluyendo el horno un contenedor para metal fundido, proporcionando el contenedor una profundidad máxima para metal fundido dentro del contenedor, e incluyendo adicionalmente un primer conducto conectado al contenedor mediante una entrada y un segundo conducto conectado al contenedor mediante una salida, proporcionando el primer conducto una boca de entrada al generador de flujo, proporcionando el segundo conducto un boca de salida del generador de flujo, caracterizado porque:

el horno es un horno circular, teniendo el contenedor un centro;

la entrada de primer conducto se proporciona en el 60% superior de la profundidad máxima del metal fundido en el contenedor y/o la segunda salida de conducto se proporciona en el 25% inferior de la profundidad máxima del metal fundido en el contenedor;

y la parte de entrada de primer conducto está angulada en relación con la parte adyacente de la periferia del contenedor mediante un ángulo de menos de 30º.

El contenedor puede tener una periferia adyacente a las paredes que forma el contenedor y un centro, en el que el primer conducto recibe metal fundido de a lo largo de la periferia del contenedor y/o en el que el segundo conducto dirige el metal fundido hacia el centro del contenedor.

El contenedor puede tener un centro con el primer conducto conectado al contenedor mediante una parte de entrada y el segundo conducto conectado al contenedor mediante una parte de salida, en el que al menos la parte de entrada del primer conducto está angulada en relación con el centro del contenedor mediante un ángulo de al menos 30º y/o en el que al menos la parte de salida del segundo conducto está angulada en relación con la parte adyacente del contenedor mediante un ángulo de al menos 60º y/o está angulada en relación con el centro del contenedor mediante un ángulo de menos de 30º.

La superficie de metal fundido puede definir un plano en uso, incluyendo el horno un segundo conducto conectado al contenedor mediante una parte de salida, en la que al menos la parte de salida del segundo conducto está angulada hacia abajo mediante un ángulo de al menos 2º con respecto al plano de la superficie de metal fundido.

El primer aspecto de la invención puede incluir adicionalmente cualquiera de las posibilidades, características y opciones siguientes.

El horno circular incluye un contenedor, que aloja el metal fundido en uso, y preferiblemente, y una tapa. La tapa puede retirarse preferiblemente. El horno puede definirse mediante un suelo y una o más paredes. El horno puede estar dotado con una pared o una parte de pared que está inclinada en relación con la vertical. Esta pared o parte de pared puede definir un reborde al contenedor y/o en parte definir una abertura en la superficie.

El contenedor se define preferiblemente mediante un suelo y una o más paredes. Preferiblemente todas las paredes y superficies del contenedor están alineadas de manera refractaria. La máxima anchura del contenedor puede estar entre 8 y 15 veces la máxima profundidad del metal fundido.

La máxima profundidad del metal fundido en el contenedor puede ser sustancialmente la misma, por ejemplo +/- 2%, sobre al menos el 50% de su área. Preferiblemente el suelo del contenedor está inclinado. La profundidad máxima puede determinarse por una característica del contenedor, tal como la altura de la parte de la pared que define el perímetro del contenedor y/o la cantidad de metal cargado en el horno.

La periferia del contenedor puede ser el área o volumen del contenedor que es la más exterior de 20%.

Las paredes del contenedor pueden ser verticales, al menos para parte del perímetro del contenedor, preferiblemente para al menos el 75% del perímetro. La pared del contenedor puede estar inclinada para el resto del perímetro, por ejemplo a 30º respecto a la horizontal.

El metal fundido es preferiblemente aluminio predominantemente. Otros elementos y/o aditivos pueden introducirse al metal fundido mientras está en el horno. Una carga entre 10 y 150 toneladas puede introducirse al horno.

El primer conducto es preferiblemente una tubería. Preferiblemente la sección transversal es la misma a largo de su longitud. Preferiblemente el primer conducto es lineal. Preferiblemente el primer conducto tiene una sección transversal circular. El primer conducto puede ser de cerámica. El primer conducto pasa a través de una pared del contenedor, preferiblemente una pared cubierta refractaria. El primer conducto puede incluir un distribuidor para conectarse a un conducto adicional que conduce al generador de flujo.

El segundo conducto es preferiblemente una tubería. Preferiblemente la sección transversal es la misma a largo de su longitud. Preferiblemente el segundo conducto es lineal. Preferiblemente el segundo conducto tiene una sección transversal circular. El segundo conducto puede ser de cerámica. De manera preferida el segundo conducto pasa a través de una pared del contenedor, preferiblemente una pared cubierta refractaria. El segundo conducto puede incluir un distribuidor para conectarse a un conducto adicional que conduce al generador de flujo.

El generador de flujo puede ser una bomba mecánica. Preferiblemente el generador de flujo es una bomba electromagnética. Preferiblemente el generador de flujo puede separase del horno.

Particularmente con respecto al primer aspecto de la invención, la entrada del primer conducto puede proporcionarse dentro del 10% al 60% superior de la profundidad máxima y más preferiblemente en el 25% a 60% superior y en el caso ideal en el 40% a 60% superior.

Particularmente con respecto al primer aspecto de la invención, la salida del segundo conducto puede proporcionarse dentro del 10% al 25% inferior de la profundidad máxima.

Particularmente con respecto al primer aspecto de la invención, la referencia a la ubicación en la que la entrada del primer conducto y/o la salida del segundo conducto se proporcionan puede referirse al punto en el que se proporcionan el centro de la entrada y/o salida.

El primer conducto preferiblemente recibe metal fundido preferentemente de una periferia en relación con otras partes del contenedor. La periferia puede ser el 15% exterior del contenedor. Preferiblemente el primer conducto recibe metal fundido de la periferia de un lateral de la entrada al primer conducto preferiblemente al metal fundido del otro lateral de la entrada del primer conducto. El metal fundido puede fluir a lo largo de la periferia al primer conducto con preferencia a fluir desde el centro del contenedor. A lo largo puede referirse a flujo sustancialmente paralelo a la pared del contenedor contigua a la entrada del primer conducto.

El segundo conducto preferiblemente dirige metal fundido hacia el centro del contenedor preferentemente en relación con otras partes del contenedor. El centro puede ser el 20% del volumen del contenedor más alejado de una pared del contenedor, preferiblemente diferente al suelo del contenedor. Preferiblemente el segundo conducto dirige metal fundido hacia un lateral del centro con preferencia al otro lateral. El metal fundido puede fluir desde el segundo conducto hacia el centro del contenedor con preferencia a fluir a lo largo de la periferia del contenedor.

El centro del contenedor puede ser una o la ubicación que tiene el mayor nivel para su mínima separación de la periferia del contenedor, particularmente las paredes laterales, excluyendo el suelo del contenedor. El centro puede ser el centro de una sección transversal circular o sección transversal de al menos 300º de la extensión del arco. El centro puede ser un punto o un eje. El centro puede se un punto en el suelo del contenedor.

La parte de entrada puede ser la parte del primer conducto que conduce directamente desde el contenedor, preferiblemente la parte de extremo del segundo conducto. La parte de entrada puede ser o incluir 10 cm de extremo del primer conducto. La parte de entrada puede ser lineal. La parte de entrada puede tener una sección transversal circular.

La parte de salida puede ser la parte del segundo conducto que conduce directamente al contenedor, preferiblemente la parte de extremo del segundo conducto. La parte de extremo puede ser o incluir los 10 sm de extremo del segundo conducto. La parte de salida puede ser lineal. La parte de salida puede tener una sección transversal circular.

El ángulo de la parte de entrada del primer conducto en relación con la parte contigua del contenedor puede referirse a un eje de la parte de entrada y/o una pared de la parte de entrada. El ángulo de la parte de entrada del primer conducto en relación con la parte contigua de contenedor puede referirse a un plano definido por la pared del contenedor y/o superficie del contenedor contigua al primer conducto. El ángulo se mide preferiblemente en un plano horizontal.

La parte de entrada del primer conducto y la parte del contenedor contigua definen preferiblemente un ángulo de menos de 25º. El ángulo se encuentra más preferiblemente entre 15º y 30º.

El ángulo de la parte de entrada del primer conducto en relación con el centro del contenedor puede referirse a un eje de la parte de entrada y/o una pared de la parte de entrada. El ángulo de la parte de entrada del primer conducto en relación con el centro del contenedor puede referirse al centro tal como se define anteriormente. El ángulo se mide preferiblemente en un plano horizontal.

La parte de entrada del primer conducto y el centro del contenedor definen preferiblemente un ángulo de entre 30º y 60º. El ángulo oscila más preferiblemente entre 30º y 45º.

El ángulo de la parte de salida del segundo conducto en relación con la parte contigua del contenedor puede referirse a un eje de la parte de salida y/o una pared de la parte de salida. El ángulo de la parte de salida del segundo conducto en relación con la parte contigua de contenedor puede referirse a un plano definido por la pared del contenedor y/o superficie del contenedor contigua al segundo conducto. El ángulo se mide preferiblemente en un plano horizontal.

La parte de salida del segundo conducto y la parte del contenedor contigua definen preferiblemente un ángulo de al menos 70º. El ángulo oscila más preferiblemente entre 60º y 120º.

El ángulo de la parte de salida del segundo conducto en relación con el centro del contenedor puede referirse a un eje de la parte de salida y/o una pared de la parte de salida. El ángulo de la parte de salida del segundo conducto en relación con el centro del contenedor puede referirse al centro tal como se define anteriormente. El ángulo se mide preferiblemente en un plano horizontal.

La parte de la salida del segundo conducto y el centro del contenedor definen preferiblemente un ángulo de entre 0º y 25º. El ángulo oscila más preferiblemente entre 5º y 25º.

Los ángulos para el primer y segundo conductos pueden medirse en la misma dirección o en la dirección alterna, pero se miden preferiblemente en el mismo plano.

La referencia al ángulo hacia abajo se refiere preferiblemente a una dirección alejada del plano y hacia el suelo del contenedor.

Preferiblemente el ángulo, en relación con el plano de la superficie de metal fundido, oscila entre 2º y 10º, más preferiblemente entre 4º y 6º.

Según un segundo aspecto de la invención se proporciona un sistema de circulación para metal fundido, que comprende un horno según el primer aspecto de la invención, incluyendo el sistema un primer conducto conectado al generador de flujo y un segundo conducto conectado al generador de flujo, teniendo la parte de extremo del primer conducto distal al generador de flujo una cara de extremo definida por una superficie que es no perpendicular en relación con el eje de la parte de extremo del primer conducto y/o la parte de extremo del segundo conducto distal al generador de flujo que tiene una cara de extremo definida por una superficie que es no perpendicular en relación con el eje de la parte de extremo del segundo conducto, siendo las partes de extremo del primer y segundo conducto diferentes entre sí.

El generador de flujo y/o el primer conducto y/o segundo conducto y/o partes de los mismos pueden proporcionarse tal como se detalla en otro lugar de este documento, incluyendo el primer aspecto de la invención.

La parte de extremo del primer conducto puede definirse en parte, por ejemplo una dirección, mediante un radio o curva, en particular el radio o curva de la pared periférica del horno con el que la cara de extremo del primer conducto va a formar una superficie a nivel.

La parte de extremo del primer conducto puede definirse en parte mediante el ángulo no perpendicular entre el eje del primer conducto y la parte de la superficie de la pared periférica del horno con la que la cara de extremo del primer conducto va a formar una superficie a nivel.

La parte de extremo del primer conducto puede definirse, al menos en parte, mediante una curva de radio entre 200 y 450 cm. La parte de extremo del primer conducto puede definirse, al menos en parte, mediante un ángulo de entre 50º y 85º entre la cara de extremo, o una parte de la misma, y el eje del primer conducto.

La parte de extremo del segundo conducto puede definirse en parte, por ejemplo una dirección, mediante un radio o una curva, en particular el radio o curva de la pared periférica del horno con el que la cara de extremo del segundo conducto va a formar una superficie a nivel.

La parte de extremo del segundo conducto puede definirse en parte mediante un ángulo no perpendicular entre el eje del segundo conducto y la parte de la superficie de la pared periférica del horno con la que la cara de extremo del segundo conducto va a formar una superficie a nivel.

La parte de extremo del segundo conducto puede definirse, al menos en parte, mediante una curva de radio entre 200 y 450 cm. La parte de extremo del segundo conducto puede definirse, al menos en parte, mediante un ángulo de entre 0º y 40º entre la cara de extremo, o una parte de la misma, y el eje del primer conducto. Se prefiere un ángulo de entre 5º y 30º.

Según un tercer aspecto de la invención se proporciona un procedimiento de para fundir metal, incluyendo el procedimiento la introducción de una masa de metal sólido a un horno y la introducción de calor al horno para al menos fundir parcialmente el metal, incluyendo el horno un contenedor para metal fundido, proporcionando el contenedor una profundidad máxima para metal fundido dentro del contenedor, incluyendo el horno adicionalmente un primer conducto conectado al contenedor mediante una entrada desde el primer conducto y un segundo conducto conectado al contenedor mediante una salida desde el segundo conducto, proporcionando el primer conducto una boca de entrada a un generador de flujo, proporcionando el segundo conducto un boca de salida del generador de flujo, el horno caracterizado porque: el horno es un horno circular, el contenedor tiene un centro, la entrada del primer conducto se proporciona en el 60% superior de la profundidad máxima del metal fundido en el contenedor y/o la salida del segundo conducto se proporciona en el 25% inferior de la profundidad máxima del metal fundido en el contenedor, y la parte de la entrada del primer conducto está angulada en relación a la parte contigua de la periferia del contenedor mediante un ángulo de menos de 30º, en el que el generador de flujo mueve metal fundido a través de sí mismo a través de los conductos de entrada y de salida.

Preferiblemente el contenedor tiene una periferia adyacente a la paredes que forman el contenedor y el primer conducto recibe metal fundido de a lo largo de la periferia del contenedor y/o el segundo conducto dirige metal fundido hacia el centro del contenedor.

Preferiblemente al menos la parte de entrada del primer conducto está angulada en relación con el centro del contenedor mediante un ángulo de al menos 30º y/o al menos la parte de salida del segundo conducto está angulada en relación con la parte contigua del contenedor mediante un ángulo de al menos 60º y/o angulada en relación con el centro del contenedor mediante un ángulo de menos de 30º, moviendo el generador de flujo metal fundido a través de si mismo a través de los conductos de entrada y de salida.

Preferiblemente la superficie de metal fundido define un plano, al menos la parte de salida del segundo conducto que está angulada hacia abajo mediante un ángulo de al menos 2º en relación con el plano de la superficie de metal fundido, moviendo el generador de flujo metal fundido a través de sí mismo a través de los conductos de entrada y de salida.

El tercer aspecto de la invención puede incluir cualquiera de las características, opciones o posibilidades expuestas en otro lugar de este documento, incluyendo lo siguiente.

La masa de metal sólido se baja preferiblemente al horno desde arriba. Preferiblemente la tapa se retira para facilitar la introducción de metal. Preferiblemente la tapa vuelve después que el metal se ha cargado. Preferiblemente sólo se aplica calor cuando la tapa está colocada. El calor puede introducirse mediante uno o más quemadores. Preferiblemente los quemadores están espaciados alrededor de la periferia del horno. Preferiblemente el metal se retira de la superficie un vez está completamente fundido y/o después de que se realicen las otras etapas del proceso. El procedimiento puede incluir la adición de uno o más materiales al metal fundido o sólido. El procedimiento puede incluir la fundición o producción por otros medios de un elemento de metal sólido del metal fundido producido.

Los procedimientos preferentemente provocan que el metal fundido se retire del horno desde su periferia, de manera ideal en la parte superior de la fundición. Los procedimientos preferiblemente provocan que el metal fundido se introduzca se introduzca en el horno hacia su centro, de manera ideal en la parte inferior de la fundición. Preferiblemente el procedimiento provoca el flujo de metal fundido desde la boca de entrada, a través del suelo del contenedor, hacia arriba de las paredes del contenedor y a lo largo de la periferia del contenedor en la parte superior de la fundición a la boca de entrada.

Diversas realizaciones de la invención se describirán a continuación, con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

la figura 1 es una vista en sección lateral de un horno que incorpora la presente invención y que muestra la configuración de boca de entrada para un sistema circular;

la figura 2 es una vista en sección lateral del horno de la figura 1 que muestra la configuración de boca de salida del sistema de circulación;

la figura 3 es una vista en planta en sección del horno de las figuras 1 y 2 que muestra la configuración de boca de entrada y boca de salida; y

la figura 4 es una vista en planta esquemática que muestra la circulación de metal fundido dentro del horno de la figura 1.

Algunos diseños de horno arrancan en frío durante su ciclo de fundición, esto es particularmente verdad en hornos circulares. En términos básicos el cuerpo de metal que va a fundirse, frecuentemente aluminio, se levanta de su ubicación de almacenamiento y se introduce dentro del horno. La mayoría de los hornos circulares tienen una tapa que puede retirarse para facilitar esta fase. El cuerpo de metal, que puede ser de 100 toneladas o más, se apoya en el suelo del horno. Entonces se aplica calor, habitualmente de un número de quemadores situados alrededor de la periferia del horno. El hecho de que estos quemadores estén más cerca de algunas partes del interior del horno que otras y el hecho de que las llamas señalen a algunas partes del horno en vez de otras conduce a tasas de fundición más altas en algunas ubicaciones en vez de otras. También se producen problemas a medida que la superficie de la fundición recibe más calor que el fondo de la fundición y por tanto es común una fundición no homogénea, con los consiguientes problemas.

Aumentar la transferencia de calor y por tanto fundir el material más rápido y conseguir una mejor circulación de fundición del material ya fundido se puede aplicar en ciertas circunstancias. Como el metal tiene una viscosidad muy alta cuando se funde inicialmente, una consistencia que recuerda a la melaza, no es apropiada para la circulación mediante el bombeo convencional y es proclive a congelarse en cualquier equipo de bombeo si no se mueve rápidamente. El resultado es que el ciclo de fundición tarda un periodo de tiempo considerable en avanzar a la fase de fundido completo. Esto reduce el rendimiento de un horno de cualquier tamaño dado y por tanto impacta en la economía de la planta. Incluso es común la acumulación de metal más viscoso más frío en el fondo del horno, alejado de los quemadores.

La invención persigue proporcionar una configuración de circulación y procedimiento que puede proporcionar circulación que es menos proclive a congelarse y proporciona mejor transferencia de calor una vez que la circulación ha empezado. El resultado total es una reducción en el tiempo del ciclo para los hornos, de frío a fundido, de alrededor del 10%. Esto tiene un inmenso beneficio de productividad y por tanto un ingreso para la planta.

Como se ilustra en la figura 1 la invención está utilizándose en un horno circular, un diseño de horno para el que es particularmente beneficioso. El horno 2 incluye una pared 4 lateral que se extiende alrededor de la mayor parte de la circunferencia (aproximadamente un arco de 300º) y una pared 6 inclinada que conduce hacia arriba desde el suelo 8 al horno 2 a un reborde 10. El reborde 10 define el fondo de una abertura 12 que se usa para la retirada de óxido y otras etapas. Las paredes 4, 6 y el suelo 10 se cubren de manera refractaria. La parte superior del horno 2 se cierra mediante una tapa 16.

Para cargar el horno 2 la tapa 16 se desliza hacia atrás y el metal que va a fundirse se baja hacia dentro y se apoya en el suelo 8 del horno 2. La tapa 16 entonces vuelve para sellar la abertura y empieza el calentamiento.

Una vez que el metal fundido se funde completamente toma un máximo nivel que corresponde con la altura del reborde 10, como se identifica mediante la línea 18 de nivel, dentro del interior 20 del horno.

Una vez que el calentamiento empieza, la carga de metal comenzará a fundirse lentamente. El metal fundido, que es altamente viscoso al principio fluirá al suelo 8 y se recopilará. A medida que el calentamiento progresa aumenta el nivel de metal fundido. La parte superior de la fundición recibe la mayor parte de calor y por tanto decrece en viscosidad. El solicitante también establece ha establecido que el metal en los laterales del horno tiende a estar más caliente que en el centro.

La presente invención consigue circulación mediante una unidad 30 de bombeo situada fuera del horno y conectada al interior del horno mediante una tubería de entrada y de salida. La tubería 32 de entrada se muestra en la figura 1 y se sitúa alrededor a mitad de camino entre el suelo 8 y la línea 18 de nivel. La tubería 32 de entrada está angulada hacia abajo hacia el interior 20 del horno en un ángulo de alrededor 1,0º. Esto ayuda al drenaje de material fundido de vuelta dentro del horno 2 en caso de que el horno se vaciara por cualquier razón. La tubería 32 de entrada es de cerámica y tiene un extremo 34 de horno que se nivela con la pared 4.

Proporcionando la tubería 32 de entrada a esta altura la unidad 30 de bombeo siempre está dotada con metal fundido caliente de dentro del horno 2. Esto elimina problemas de congelación de metal previamente fundido en la unidad 30 de bombeo.

La tubería 36 de salida se muestra en la figura 2 y tiene una posición diferente. La tubería 36 de salida se sitúa cerca del suelo 8. Una vez más la tubería 36 de salida también está angulada hacia abajo hacia el interior del horno, pero esta vez a un ángulo mucho más pronunciado, alrededor de 5º. Esto no sólo proporciona un desagüe por gravedad, si se necesita, pero anima significativamente al metal fundido a salir de la tubería 36 de salida a fluir vigorosamente a través del suelo 8 y por tanto a transferir calor al metal más frío que se ha acumulado ahí. Como con la tubería 32 de entrada, la tubería 36 de salida es de cerámica y tiene un extremo 38 a nivel con el interior de la pared 4 del horno 2. El extremo 38 de la tubería 36 de salida se proporciona a aproximadamente el 15% de la distancia entre el suelo 8 y la línea 18 de nivel.

Así como el posicionamiento vertical de las tuberías 32, 36 de entrada y de salida, que se diseñan cuidadosamente, la configuración horizontal también se proporciona cuidadosamente, como se muestra en la figura 3: En la vista en planta de la figura 3, se muestran una vez más el horno 2, la pared 4 vertical, la pared 6 inclinada, el suelo 8 y el reborde 10.

La tubería 32 de entrada se dispone cuidadosamente de tal manera que retira metal fundido de alrededor del borde del horno 2, ubicación 40. Ya que está ubicación 40 está más cerca de los quemadores periféricos, no mostrados, está más caliente que el centro 42, incluso en la parte superior. Esto significa que la unidad de bombeo está llegando al metal más caliente disponible para circular. Otra vez como resultado se reducen aún más los problemas con la congelación en la unidad de bombeo.

La tubería 36 de salida también se dispone cuidadosamente, en este caso para suministrar el metal fundido caliente hacia el centro 42 del interior 20 del horno. Como resultado el metal más caliente se envía al fondo del centro del horno para contactar con la ubicación más fría y por tanto con el metal en el horno.

El efecto global es eliminar los problemas de congelación, tales como bloqueos o restricciones, en la unidad 30 de bombeo y tuberías 32, 36, dejando pasar siempre el metal más caliente a través de la unidad 30. Adicionalmente, el metal más caliente se hace circular a la ubicación en la que el metal más frío se recopila y por tanto la transferencia de calor a este metal se maximiza, mientras que las trayectorias de flujo que resultan animan el movimiento incluso de este material más frío.

Los beneficios pueden apreciarse adicionalmente de la consideración de las trayectorias de flujo que se ilustran en la figura 4, esquemáticamente. El metal en la periferia de la parte superior de la fundición es más caliente a medida que se expone a los quemadores al estar en la parte superior y recibe el mayor calor debido a la proximidad física con los calentadores. Este metal, flecha A, se lleva a la tubería 32 de admisión y por tanto a través de la bomba 30 antes de pasar hacia fuera a través de la tubería 36 de salida, en el fondo y con rumbo al centro del interior 20 del horno, flecha B. Las flechas en negrita de la figura 4, tal como la flecha A, son indicativas del flujo de la superficie; las flechas con puntos de la figura 4, tal como la flecha B, son indicativas del flujo del fondo. El flujo de la flecha B se extiende por el suelo 8, flechas C, dando como resultado que el metal caliente contacta con cualquier metal frío que se acumula aquí inicialmente (por tanto calentándolo) y/o animando al flujo desde esta ubicación, flechas D. El flujo a través de la unidad de bombeo es suficiente para generar flujo ascendente en las paredes, flechas E; el flujo circulante en el fondo, flechas F y el flujo circulante en la parte superior, flechas G. El resultado es buena transferencia de calor entre el material caliente y frío y la promoción de flujo a través del interior 20 del horno en lugar de permitir la formación de ubicaciones frías tranquilas. La fundición es por tanto más rápida, la compensación del calor dentro de la fundición es por tanto más rápida y la compensación del calor está más compensada que en los sistemas de la técnica anterior.

Aunque una variedad de sistemas de bomba mecánicos pueden usarse para conseguir la circulación descrita anteriormente, la técnica es particularmente adecuada para el uso de tecnología de bombeo electromagnética. El bombeo electromagnético usa repulsión magnética para impulsar un conductor, el metal fundido, a través de la unidad. Se usan electroimanes fuertes alrededor de un tubo refractario para conseguir el efecto La técnica es particularmente adecuada para la presente invención ya que puede operarse fácilmente en una variedad de caudales para alojar la cantidad de metal que puede bombearse disponible mientras se realiza arranque; es menos proclive a la congelación que las bombas mecánicas y, de manera más importante puede conseguir caudales mucho más altos que las bombas mecánicas lo que produce circulación optimizada. El bombeo electromagnético puede usarse para bombear 10 toneladas de metal por minuto o más.

Claims (24)

1. Un horno (2), incluyendo el horno un contenedor para metal fundido, proporcionando el contenedor una profundidad máxima para metal fundido dentro del contenedor, e incluyendo adicionalmente un primer conducto (32) conectado al contenedor mediante una entrada (34) y un segundo conducto (36) conectado al contenedor mediante una salida (38), proporcionando el primer conducto (32) una boca de entrada a un generador (30) de flujo, proporcionando el segundo conducto (36) un boca de salida del generador (30) de flujo,

caracterizado porque:

el horno (2) es un horno circular, teniendo el contenedor un centro (42);

la primera entrada (34) de conducto se proporciona en el 60% superior de la profundidad máxima del metal fundido en el contenedor y/o la (38) salida del segundo conducto se proporciona en el 25% inferior de la máxima profundidad del metal fundido en el contenedor;

y la parte de entrada del primer conducto (32) está en ángulo en relación con la parte contigua de la periferia del contenedor mediante un ángulo de menos de 30º.

2. Horno (2) según la reivindicación 1, en el que el contenedor tiene una periferia adyacente a las paredes (4, 6) que forman el contenedor y un centro (42), en el que el primer conducto (32) recibe metal fundido de a lo largo de la periferia del contenedor y/o en el que el segundo conducto (36) dirige el metal fundido hacia el centro (42) del contenedor.

3. Horno (2) según la reivindicación 1, en el que al menos la parte (34) de entrada del primer conducto (32) está en ángulo en relación con el centro (42) del contenedor mediante un ángulo de al menos 30º y/o en el que al menos la parte (38) de salida del segundo (36) conducto está en ángulo en relación con la parte contigua del contenedor mediante un ángulo de al menos 60º y/o está en ángulo en relación con el centro del contenedor mediante un ángulo de menos de 30º.

4. Horno (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la superficie de metal fundido define un plano en uso, incluyendo el horno (2) un segundo conducto (36) conectado al contenedor mediante una parte (38) de salida, en el que al menos una parte (38) de salida del segundo conducto (36) está en ángulo hacia abajo mediante un ángulo de al menos 2º en relación con el plano de la superficie de metal fundido.

5. Horno (2) según la cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el generador (30) de flujo es una bomba electromagnética.

6. Horno (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la entrada (34) del primer conducto se proporciona dentro del 40% al 60% superior de la profundidad máxima.

7. Horno (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la segunda salida (38) de conducto se proporciona dentro del 10% al 25% inferior de la profundidad máxima.

8. Horno (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer conducto (32) recibe preferentemente metal fundido de una periferia en relación con otras partes del contenedor, siendo la periferia el 15% exterior del volumen de contenedor.

9. Horno (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer conducto (32) recibe metal fundido de la periferia de un lateral de la entrada (34) al primer conducto preferiblemente para fundir metal del otro lateral de la entrada (34) al primer conducto.

10. Horno (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un segundo conducto (36) dirige el metal fundido hacia el centro (42) del contenedor preferiblemente en relación con otras partes del contenedor, siendo el centro el 20% el volumen del contenedor más alejado de una pared (4, 6) del contenedor diferente al del suelo (8) del contenedor.

11. Horno (2) según cualquiera de la reivindicaciones anteriores, en el que el segundo conducto (3 6) dirige el metal fundido hacia un lateral del centro (42) con preferencia al otro lateral.

12. Horno (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la parte (34) de la entrada del primer conducto (32) y la parte del contenedor contiguo definen un ángulo de entre 15º y 30º.

13. Horno (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la parte (34) de la entrada del primer conducto y el centro (42) del contenedor definen un ángulo de entre 30º y 45º.

14. Horno (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la parte (38) de la salida del segundo conducto y la parte del contenedor contigua definen un ángulo de entre 60º y 120º.

15. Horno según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la parte (38) de la salida del segundo conducto y el centro (42) del contenedor definen un ángulo de entre 5º y 25º.

16. Un sistema de circulación para metal fundido, que comprende un horno (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, incluyendo el sistema un primer conducto (32) conectado al generador (30) de flujo y un segundo conducto (36) conectado al generador (30) de flujo, teniendo la parte (34) de extremo del primer conducto (32) distal al generador (30) de flujo una cara de extremo definida por una superficie que es no perpendicular en relación con el eje de la parte de extremo del primer conducto (32) y/o la parte (38) de extremo del segundo conducto (36) distal al generador (30) de flujo que tiene una cara de extremo definida por una superficie que es no perpendicular en relación con el eje de la parte de extremo del segundo conducto (36), siendo las partes (34, 38) de extremo del primer y segundo conducto diferentes entre sí.

17. Sistema de circulación según la reivindicación 16, en el que la parte (34, 38) de extremo del primer conducto (32) y/o el segundo conducto (36) se define en parte como radio o curva, en particular el radio o curva de la pared periférica del horno con el que la cara de extremo del primer conducto (32) va a formar una superficie a nivel.

18. Un procedimiento para fundir metal, incluyendo el procedimiento la introducción de una masa de metal sólido a un horno (2) y la introducción de calor al horno para fundir al menos parcialmente el metal, incluyendo el horno un contenedor para metal fundido, proporcionando el contenedor una profundidad máxima para metal fundido dentro del contenedor, incluyendo el horno adicionalmente un primer conducto (32) conectado al contenedor mediante una entrada (34) desde el primer conducto (32) y un segundo conducto (36) conectado al contenedor mediante una salida (38) desde el segundo conducto (36), proporcionando el primer conducto (32) una boca de entrada a un generador (30) de flujo, proporcionando el segundo conducto (36) una boca de salida del generador (30) de flujo, el horno caracterizado porque; el horno es un horno circular, el contenedor tiene un centro, la entrada (34) del primer conducto se proporciona en el 60% superior de la profundidad máxima del metal fundido en el contenedor y/o la salida (38) del segundo conducto se proporciona en el 25% inferior de la profundidad máxima del metal fundido en el contenedor; y la parte de la entrada del primer conducto (32) está en ángulo en relación a la parte contigua de la periferia del contenedor mediante un ángulo de menos de 30º, en el que el generador (30) de flujo mueve metal fundido a través de sí mismo a través de los conductos (32, 36) de entrada y salida.

19. Procedimiento para fundir metal según la reivindicación 18, recibiendo el primer conducto (32) metal fundido de a lo largo de la periferia del contenedor y/o dirigiendo el segundo conducto (36) metal fundido hacia el centro (42) del contenedor.

20. Procedimiento para fundir metal según la reivindicación 18 ó la reivindicación 19, en el que al menos la parte (34) de entrada del primer conducto (32) del horno está angulada en relación al centro (42) del contenedor mediante un ángulo de al menos 30º y/o al menos la parte (38) de salida del segundo conducto (36) está en ángulo en relación con la parte contigua del contenedor mediante un ángulo de al menos 60º y/o está en ángulo en relación al centro (42) del contenedor mediante un ángulo de menos de 30º, y en la que el generador (30) de flujo mueve metal fundido a través de sí mismo a través de los conductos (32, 36) de entrada y de salida.

21. Procedimiento para fundir metal según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, en el que la superficie de metal fundido define un plano, y al menos la parte (38) de salida del segundo conducto (36) está en ángulo hacia abajo mediante un ángulo de al menos 2º en relación con el plano de la superficie de metal fundido, moviendo el generador (30) de flujo metal fundido a través de sí mismo a través de los conductos (32, 36) de entrada y de salida.

22. Procedimiento según cualquiera de la reivindicaciones 18 a 21, en el que los procedimientos provocan que el metal fundido se retire del horno (2) desde su periferia.

23. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 22, en el que los procedimientos provocan que el metal fundido se introduzca en el horno (2) hacia su centro (42).

24. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 23, en el que el procedimiento provoca el flujo de metal fundido desde la boca (38) de salida, a través del suelo (8) del contenedor, hacia arriba de las paredes (4, 6) del contenedor y a lo largo de la periferia del contenedor en la parte superior de la fundición a la boca (34) de entrada.