ES2287167T3 - Elemento de refrigeracion. - Google Patents
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Abstract
Horno relacionado con procesos de producción de metal que comprende un elemento de refrigeración, comprendiendo dicho elemento una carcasa (1) hecha de cobre, dotada de un sistema (2) de canalización para la circulación de agua de refrigeración, en el que en la carcasa (1) orientada hacia el lado del espacio de horno están unidos elementos (5, 6) de acero dispuestos cada uno en una ranura de la carcasa (1) de tal modo que pueden entrar en contacto con metal fundido, caracterizado porque el elemento de refrigeración está colocado entre un revestimiento (15) interior ignífugo de una pared de horno y una pared (13) lateral del horno en la zona de la unión (16) entre el revestimiento (14, 15) interior de la parte (12) inferior y la pared (13) lateral del horno.
Description
Elemento de refrigeración.
La presente invención se refiere a un horno
según el preámbulo de la reivindicación 1.
En relación con los hornos utilizados para fines
industriales, particularmente en la fabricación de metales, tales
como hornos de fusión rápida, altos hornos y hornos eléctricos u
otros reactores metalúrgicos, se utilizan elementos de
refrigeración que se hacen normalmente de cobre principalmente.
Normalmente, estos elementos de refrigeración se refrigeran
mediante agua y por tanto están dotados de un sistema de
canalización de agua de refrigeración, en cuyo caso el calor se
transfiere desde los ladrillos resistentes al fuego en el espacio
del horno, a través de la carcasa del elemento de refrigeración, al
agua de refrigeración. Las condiciones de trabajo son extremas, y
los elementos de refrigeración están sometidos, entre otros, a
fuertes tensiones de corrosión y erosión provocadas por la
atmósfera del horno o los contactos fundidos. Por ejemplo una
fábrica de de ladrillo, que constituye el revestimiento interior
sobre las paredes del decantador en un horno de cementación rápida,
está protegida mediante elementos de refrigeración, cuya tarea es
mantener la temperatura de la fábrica de ladrillo tan baja como
para que el deterioro de los ladrillos por las razones mencionadas
anteriormente sea lento. Sin embargo, la fábrica de ladrillo se
vuelve más delgada con el transcurso del tiempo, y puede surgir una
situación en la que el metal fundido entre en contacto con el
elemento de refrigeración hecho de cobre. Normalmente, en un
contacto fundido directo, un elemento de refrigeración hecho de
cobre no soporta el efecto del metal fundido, particularmente si el
metal fundido es fluyente o turbulento, si no que empieza a
fundirse, y esto da como resultado sobrecarga de la potencia de
refrigeración del elemento y daños posteriores. Esto puede
conllevar incluso pérdidas económicas notables.
El objetivo de la presente invención es realizar
un horno que incluye un elemento de refrigeración mediante el que
pueden evitarse las desventajas de la técnica anterior.
La invención se caracteriza por lo que se expone
en las reivindicaciones adjuntas.
El documento WO 01/63192 A1 como documento según
el artículo 54 (3) del CPE da a conocer un elemento de refrigeración
para hornos que comprenden una carcasa hecha principalmente de
cobre, y un sistema de canalización previsto en la carcasa para
circulación de un medio de refrigeración. Al menos, parcialmente
sobre la superficie de la carcasa está dispuesta una superficie de
acero que tiene una resistencia a la corrosión mejor. El documento
WO 00/50831 da a conocer a su vez un refrigerador utilizado para
refrigerar una pared de horno de un horno metalúrgico que está
hecho de fundición de grafito modular. El refrigerador está fijado a
la superficie interior de una carcasa de horno, en la que los
ladrillos refractarios se sustituyen por chapas de acero
resistentes. Además, dichos bloques de acero inoxidable podrían
incluir ranuras de cola de milano cortadas sobre el lado interior
del horno de chapas refrigeradoras para fijarse al mismo. El
documento WO 00/46561 trata de un panel de refrigeración por agua
para una pared de horno hecha de cobre o acero de fundición que
tiene además ladrillos refractarios dispuestos en el elemento
de
refrigeración.
refrigeración.
La disposición según la invención tienes varias
ventajas destacadas.
Por medio de la invención, se realizan elementos
de refrigeración con una resistencia notablemente mejorada,
particularmente en aplicaciones en las que es probable un contacto
entre el elemento de refrigeración y el metal fundido. La carcasa
del elemento de refrigeración está hecha de cobre, que tiene buena
conductividad térmica, en cuyo caso los elementos de acero están
dispuestos sobre la superficie del elemento. Disponiendo los
elementos de acero en puntos de sujeción, tales como ranuras,
previstas en la carcasa del elemento de refrigeración, se obtiene
una disposición extremadamente funcional y efectiva de sujeción de
las chapas de acero. Cuando la superficie de acero está hecha de
varios elementos individuales, se consigue una disposición
extremadamente funcional con respecto tanto a la técnica de
fabricación como al mantenimiento. De manera global, la invención
mejora la productividad y la seguridad.
La invención se explica con más detalle con
referencia a los dibujos adjuntos, en los que
la figura 1 ilustra una sección transversal de
un elemento de refrigeración según la invención,
la figura 2 ilustra una sección transversal de
la pared de un horno de cementación rápida típico, en el que se
utiliza un elemento de refrigeración según la invención,
la figura 3 ilustra una sección transversal de
la carcasa del elemento de refrigeración según la figura 1,
la figura 4 ilustra una sección transversal de
una parte estructural según la invención,
la figura 5 ilustra una sección transversal de
otra parte estructural según la invención, y
la figura 6 ilustra un elemento de refrigeración
según la invención.
El elemento de refrigeración según la invención,
diseñado en particular para utilizarse en procesos de metales, en
conexión con hornos, comprende una carcasa 1, dotada de un sistema 2
de canalización para la circulación de agua de refrigeración. Según
la invención, al menos parte de la superficie del elemento de
refrigeración, que puede entrar en contacto con el metal fundido,
es acero. La parte de la carcasa del elemento de refrigeración está
hecha de cobre, en cuyo caso al menos un elemento de acero está
dispuesto sobre la superficie de la carcasa.
El elemento de refrigeración según los dibujos
comprende una carcasa 1, dotada de un sistema 2 de canalización
(figura 3) para la circulación de agua de refrigeración. Normalmente
la carcasa 1 del elemento de refrigeración está hecha de cobre. De
manera ventajosa la carcasa 1 del elemento de refrigeración está
hecha por ejemplo mediante fundición, tal como estirado. En la
carcasa 1, está dispuesto un sistema 2 de canalización para la
circulación de agente de refrigeración. Normalmente el sistema 2 de
canalización está hecho mediante tratamiento, por ejemplo mediante
perforación, en relación con la fundición. En un lado 4 de la
superficie de la carcasa 1 que está colocada en el espacio del
horno, o al menos en una parte de dicha superficie, hay hechas
normalmente ranuras 3, en las que pueden colocarse partes del
revestimiento interior cerámico del espacio del horno, normalmente
ladrillos ignífugos. Al menos parte de la superficie 4 en el lado
del espacio del horno está dotada de partes 5,6 estructurales, que
están hechas de acero y son normalmente elementos de acero de alta
aleación. Los elementos 5, 6 de acero están unidos a la carcasa 1
del elemento de refrigeración, de tal modo que el contacto térmico
entre la carcasa y las chapas de acero es bueno, en cuyo caso el
efecto de refrigeración del agente de refrigeración que fluye en el
sistema 2 de canalización de refrigeración del elemento impide que
el metal fundido, por ejemplo cobre, penetre en el acero de las
partes 5, 6 estructurales. En el ejemplo según las figuras, sobre la
superficie hay hechas ranuras 7, 8, 9, de manera ventajosa ranuras
horizontales, en las que la parte 10, 11 opuesta del elemento de
acero está dispuesta para encajarse (figuras 4 y 5). Normalmente el
elemento de acero que sirve como la parte 5,6 estructural está
dispuesto para permanecer, de manera ventajosa basándose en las
formas, entre las ranuras 7, 8, 9 de la carcasa. Las ranuras 7, 8,
9 pueden diseñarse por ejemplo para ir estrechándose desde el fondo
de la ranura hacia la superficie, en cuyo caso el ancho en el fondo
de la ranura es más grande que el ancho en el nivel de la
superficie. En una realización típica, el ancho de la ranura en el
nivel de la superficie de la carcasa es de 2 a 10 mm más estrecho
que el ancho de la ranura en la parte inferior de la ranura. La
tolerancia de medida entre las ranuras y las chapas de acero está
dispuesta para ser tal que las chapas de acero puedan insertarse en
las ranuras en los extremos de las mismas, desde el lado de la
carcasa.
Los elementos 5, 6 de acero pueden insertarse
simplemente en las ranuras reservadas para ellos, o pueden unirse a
la carcasa de otra forma adecuada. En una realización preferida, los
elementos de acero se unen a la carcasa mediante una unión por
difu-
sión.
sión.
Normalmente los elementos de refrigeración están
colocados en las paredes del horno de tal manera que al menos la
zona que posiblemente entra en contacto con metal fundido está
dotada de una superficie de acero, normalmente en particular con
elementos 5, 6 de acero. Según la figura 2, el elemento de
refrigeración está dispuesto en la zona de la unión 16 entre el
revestimiento 14, 15 interior de la parte inferior 12 y la pared 13
lateral del horno. En la figura 2, el espacio 17 del horno está
ubicado en el lado izquierdo con respecto al elemento de
refrigeración. Normalmente la zona del elemento de refrigeración que
está dotada de una superficie de acero está en un horno de
cementación rápida ubicado en la zona de la superficie que limita
entre el cobre blister y la escoria. La forma y medidas del
elemento de refrigeración dependen de las dimensiones de medida y
tipo del horno.
El elemento de refrigeración según los dibujos
comprende una pared esencialmente recta dirigida alejándose del
espacio del horno, pared en la que están dispuestas las conexiones
18, 19 del sistema 2 de canalización de refrigeración. En el lado 4
orientado hacia el espacio 17 del horno, la parte inferior del
elemento de refrigeración se estrecha de una forma a modo de cuña
hacia el borde inferior, en cuyo caso el elemento se ajusta mejor
con la fábrica 14 de ladrillo de la parte 12 inferior curvada del
horno. En la parte superior del elemento, hay hechas ranuras para
el revestimiento 15 interior ignífugo de la pared del horno. Ahora
la superficie de acero del elemento de refrigeración está colocada
en la parte media del elemento en la dirección de la altura del
mismo, cuando el elemento está instalado en su lugar en la pared del
horno.
Los elementos de refrigeración según la
invención pueden utilizarse para varios objetivos diferentes. Un
objetivo típico de utilización para el elemento de refrigeración
según la invención es, por ejemplo, las paredes laterales del
espacio del horno del decantador en un horno de cementación rápida.
Las medidas típicas para el elemento de refrigeración según la
invención son: ancho 0,25 a 1 m, longitud 1 a 2 m, espesor de la
carcasa 100 a 200 mm, de la que el espesor de la parte ranurada
constituye aproximadamente la mitad. Naturalmente el elemento de
refrigeración puede servir también como el elemento de refrigeración
en algún otro horno utilizado particularmente en la producción de
metales de procesos de refinado. La forma y tamaño del elemento de
refrigeración dependen del objetivo de utilización en cuestión.
En una realización preferida, la superficie de
acero del elemento de refrigeración según la invención está hecha
de acero de alta aleación, resistente al calor con alto contenido de
cromo, normalmente del orden del 20 al 30%, de manera ventajosa del
24 al 28%. La idoneidad del material en un objetivo particular de
utilización según la invención también se define por el resto de
los componentes de la aleación de acero. Un tipo de acero comercial
adecuado para utilizarse en relación con la invención es por ejemplo
GX40CrNiSi27-4. En ese caso el acero empleado es
acero de fundición de alta aleación, resistente al calor.
Claims (7)
1. Horno relacionado con procesos de producción
de metal que comprende un elemento de refrigeración, comprendiendo
dicho elemento una carcasa (1) hecha de cobre, dotada de un sistema
(2) de canalización para la circulación de agua de refrigeración,
en el que en la carcasa (1) orientada hacia el lado del espacio de
horno están unidos elementos (5,6) de acero dispuestos cada uno en
una ranura de la carcasa (1) de tal modo que pueden entrar en
contacto con metal fundido,
caracterizado porque el elemento de
refrigeración está colocado entre un revestimiento (15) interior
ignífugo de una pared de horno y una pared (13) lateral del horno en
la zona de la unión (16) entre el revestimiento (14, 15) interior
de la parte (12) inferior y la pared (13) lateral del horno.
2. Horno según la reivindicación 1,
caracterizado porque al menos un elemento (5, 6) de acero
está dispuesto en esa zona del elemento (1) de refrigeración que
puede entrar en contacto con metal fundido.
3. Horno según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque el elemento de
refrigeración está dotado de superficies (3) de sujeción, tales
como ranuras, para un revestimiento interior cerámico, por ejemplo
revestimiento interior de ladrillo.
4. Horno según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el elemento
(5,6) de acero tiene una parte (10, 11) opuesta que está dispuesta
para ajustarse al punto (7,8,9) de sujeción, tal como una ranura,
dispuesta en la carcasa (1) del elemento de refrigeración.
5.Horno según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los elementos de
acero están unidos a la carcasa (1) de refrigeración por medio de
una unión por difusión.
6. Horno según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el acero
empleado es acero de fundición de alta aleación, resistente al
calor.
7. Horno según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el contenido de
cromo del acero es del orden del 20 al 30%, de manera ventajosa del
24 al 28%.
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