ES2318357T3 - Dispositivo de carga, en especial precalentador del material de carga. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de carga (1) para cargar un material a cargar en un caldero de fusión, que comprende una cuba (2) que tiene paredes de cuba (4, 5, 6, 7) sujetadas en una estructura de armazón (3), un fondo de cuba inferior (8), una abertura de entrada (9) para material a cargar, una abertura de descarga (11) para material a cargar en una pared lateral en la región inferior de la cuba (2), un empujador (13) que tiene una superficie superior (14), una superficie inferior (15), una superficie extrema (16) que se extiende transversalmente a la dirección de empuje y dos superficies laterales (17, 18) que se extienden en paralelo a la dirección de empuje, empujador que descansa con su superficie inferior (15) sobre la superficie superior (19) del citado fondo de cuba (8) y puede desplazarse mediante un primer dispositivo accionador (20) entre una primera posición retraída, que pone al descubierto el fondo de cuba, y una segunda posición que está avanzada hacia la citada abertura de entrada (11), para el transporte por lotes del material a cargar presente en la cuba (2) hacia y a través de la citada abertura de descarga (11), caracterizado porque las superficies laterales (17, 18) del empujador (13) convergen desde la superficie superior a la superficie inferior (15) del empujador (13), y el primer dispositivo accionador (20) es soportado en la estructura de armazón (3), de tal forma que puede pivotar alrededor de un eje horizontal.

Description

Dispositivo de carga, en especial precalentador del material de carga.

La invención se refiere a un dispositivo de carga para cargar material en un caldero de fusión, que comprende una cuba que tiene paredes de cuba sujetadas en una estructura de armazón, un fondo de cuba inferior, una abertura de entrada superior para material a cargar, una abertura de descarga para material a cargar en una pared lateral en la región inferior de la cuba, un empujador con una superficie superior, una superficie inferior, una superficie extrema que se extiende transversalmente a la dirección de empuje y dos superficies laterales que se extienden en paralelo a la dirección de empuje, en donde la superficie inferior del empujador descansa sobre la superficie superior del citado fondo de cuba y puede desplazarse mediante un primer dispositivo accionador entre una primera posición retraída, que pone al descubierto el fondo de cuba, y una segunda posición que está avanzada hacia la citada abertura de entrada, para el transporte por lotes del material a cargar presente en la cuba hacia y a través de la citada abertura de descarga. La invención se refiere en especial a un dispositivo de carga del tipo citado diseñado como precalentador de material a cargar, en el que el material a cargar se precalienta mediante el flujo a través de gases de calentamiento, en especial gases de escape calientes procedentes del horno de fusión a cargar.

Se conoce un dispositivo de carga de este tipo diseñado como precalentador de material a cargar, por ejemplo del documento JP 7-180975 A.

En los dispositivos de carga de este tipo se producen problemas cuando, durante la carga de chatarra de acero, es necesario calentar el material a cargar de un tamaño en gran parte variable, por ejemplo en forma de barcos, raíles de ferrocarril, bloques de motor, etc., en el precalentador de material a cargar sin calentarlo primero y después transportarlo en lotes hasta la abertura de descarga y cargarlo en un recipiente de fusión. El empujador, que es desplazado hacia atrás y hacia delante mediante una transmisión lineal, se ve perturbado fácilmente con piezas menores de chatarra. Además de esto, cuando el empujador es empujado hacia delante desde la posición retraída que pone al descubierto el fondo de cuba, hacia la abertura de descarga, y en especial cuando el empujador no está conformado de forma excesivamente plana, piezas voluminosas de material a cargar son presionadas contra el borde superior de la abertura de descarga de la cuba, que después interfieren con el proceso de transporte. En el precalentador de material a cargar conocido, la susceptibilidad de un mal funcionamiento durante el transporte de material se reduce ciertamente en cierta medida por medio de que los elementos de bloqueo están disponibles en dos niveles, por medio de lo cual la columna de material a cargar puede dividirse en cantidades menores y después descargarse. Sin embargo, los elementos de bloqueo de este tipo son complicados y también vulnerables a cargas de impacto durante la introducción de chatarra pesada en el precalentador de material a cargar.

Un objeto de la invención es diseñar un dispositivo de carga del tipo indicado anteriormente, de tal modo que el material a cargar de tamaños en gran medida diferentes, como por ejemplo chatarra pesada y ligera, pueda transportarse hasta la abertura de descarga y descargarse desde la misma mediante el empujador sin que se produzcan los problemas anteriormente mencionados, es decir, sin malos funcionamiento o bloqueos. En especial esto debería garantizarse también para un dispositivo de carga diseñado como precalentador de material a cargar.

La invención está caracterizada por las particularidades de la reivindicación 1. De las reivindicaciones subordinadas pueden derivarse ejecuciones ventajosas de la invención.

En el dispositivo de carga de la invención, las superficies laterales del empujador de forma esencialmente cuboidal están diseñadas para converger desde la superficie superior a la superficie inferior, y el dispositivo accionador para este empujador es soportado en una estructura de armazón de tal forma que puede pivotar alrededor de un eje horizontal. Como resultado de esto, cuando el empujador es empujado hacia adelante desde la posición retraída hacia la abertura de descarga, es posible que el empujador se desvíe hacia arriba cuando existe peligro de perturbaciones a lo largo de las superficies laterales, porque algún obstáculo, que esté presente en el hueco entre las superficies laterales y las paredes adyacentes, empuje el empujador hacia arriba a través de la superficie inclinada.

El límite superior de la abertura de descarga para el material a cargar está formado preferiblemente por un rodillo horizontal, soportado de forma rotatoria. Este guía el material a cargar sobre el borde, de tal modo que aquí no puede perturbar. El rodillo está soportado preferiblemente con pivotamiento alrededor de un eje horizontal y puede presionarse hacia abajo mediante un dispositivo accionador. Como resultado de ello, el rodillo puede desviarse pivotando hacia arriba en contra de su propio peso o en contra de una fuerza elástica y, por ello, se aumenta la altura de la abertura de descarga. Por medio de elementos de engrane sobre la superficie circunferencial del rodillo, se garantiza que el material a cargar existente arrastre la superficie circunferencial del rodillo y ruede sobre la superficie del rodillo sin ningún movimiento relativo con respecto al rodillo.

El espacio interior del precalentador de material a cargar delimitado por las paredes de cuba, en especial la región inferior de este espacio, se ha diseñado con preferencia rectangularmente en cuanto a sección transversal horizontal. Si la abertura de descarga se extiende por toda la longitud del lado más largo, un empujador en forma aproximadamente cuboidal, cuyos lados se extienden hasta las paredes, descarga una cantidad relativamente grande desde el precalentador de material a cargar con una única atacada.

Para una conexión lateral a un caldero de fusión, puede disponerse una proyección con una brida o en forma de un manguito en la abertura de descarga; la proyección rodea la abertura de descarga y permite una conexión estanca a los gases con la abertura de carga del caldero de fusión; la abertura está dispuesta preferiblemente a un lado del recipiente superior del caldero de fusión. El dispositivo de carga se ha diseñado con preferencia de tal modo que puede moverse horizontalmente y, con este fin, tiene un bastidor o una base de rodillo. En este caso una conexión de manguito es especialmente ventajosa, debido a que es posible una conexión rápida con el caldero y una separación del caldero, lo que parece ser ventajoso en especial si el horno de arco eléctrico tiene un caldero inclinable. El horno de fusión tiene con preferencia un caldero oval, en donde la abertura de carga a conectar a la abertura de descarga del dispositivo de carga está dispuesta en un lado longitudinal del óvalo.

A la vista de la finalidad de proporcionar un diseño robusto y fiable del precalentador de material a cargar, que facilite un uso sin clasificar de chatarra pesada y ligera, las piezas que sufren esfuerzos mecánicos de la cuba y/o del empujador están fabricadas con preferencia con segmentos de tocho de acero, dispuestos de forma adyacente unos con otros y conectados a una unidad estructural. Se consigue preferiblemente una conexión estanca de los segmentos de tocho de acero dispuestos de forma adyacente mediante segmentos de varilla de acero intercalados, que están situados en el lado de la unidad estructural que sufre esfuerzos térmicos y mecánicos, facilitando estas varillas cierta elasticidad en la dirección transversal a los tochos de acero, así como una buena capacidad de refrigeración mediante refrigeración por pulverización del lado opuesto. Los segmentos de tocho de acero deben disponerse verticalmente en las regiones de pared de la cuba.

La invención se explica con mayor detalle sobre la base de ocho figuras.

La fig. 1 muestra una vista en perspectiva de un dispositivo de carga de la invención diseñado como precalentador de material a cargar;

la fig. 2 muestra un diagrama esquemático, parcialmente en sección longitudinal, del dispositivo de carga conectado al recipiente superior de un horno de arco eléctrico;

la fig. 3 muestra la parte frontal de un empujador en sección transversal longitudinal;

la fig. 4 muestra una vista extrema de un empujador;

la fig. 5 muestra la sección transversal V-V de la figura 3;

la fig. 6 muestra el cojinete de palanca de pivotamiento del rodillo de engrane;

las figs. 7 y 8 muestran una unidad estructural formada por segmentos de tocho de acero en una vista frontal y una vista en planta.

El precalentador 1 de material a cargar en forma de cuba mostrado en la figura 1, para el precalentamiento del material a cargar que debe cargarse en un caldero de fusión, comprende una cuba 2 con paredes de cuba 4, 5, 6, 7 sujetadas en una estructura de armazón 3. Además de esto, un fondo de cuba inferior 8 y una abertura de entrada 9 de material a cargar que puede cerrarse mediante una cubierta 10 (véase la fig. 2). En la región inferior de la cuba 2, en la pared lateral 4 que aparece a la izquierda en el diagrama conforme a la fig. 2, se dispone de una abertura de descarga 11 para el material a cargar, que forma simultáneamente una entrada de gas para gas de calentamiento para calentar el material a cargar presente en la cuba. Una salida de gas 12 está presente en la región superior de la cuba 2.

El precalentador de material a cargar comprende asimismo un empujador 13, que se muestra en las figs. 3-5 en diferentes vistas parciales y aumentadas. El empujador 13 tiene una superficie superior 14, una superficie inferior 15, y una superficie extrema 16 que se extiende transversalmente a la dirección de empuje y dos superficies laterales 17, 18 que se extienden en paralelo a la dirección de empuje. El empujador 13 descansa con su superficie inferior 15 sobre la superficie superior 19 del fondo de cuba 8 y puede desplazarse entre una primera posición retraída (no mostrada), que pone al descubierto el fondo de cuba dentro de las paredes de cuba, y una segunda posición (no mostrada), que está avanzada hacia la abertura de descarga 11. Para que el empujador 13 sea también guiado a la primera posición retraída, el fondo de cuba se extiende más allá de la pared de cuba 6 que está detrás de la abertura de descarga 11. El empuje hacia delante y hacia atrás del empujador 13 tiene lugar mediante un primer dispositivo accionador 20 que, en el caso aquí ilustrado, tiene la forma de dos transmisiones lineales, cada una formada por un cilindro hidráulico 21 y una varilla elevadora 22. El primer dispositivo accionador 20 está soportado en la estructura de armazón 3, de tal modo que puede pivotar alrededor de un eje horizontal. Con este fin se dispone de cojinetes de pivotamiento 23 sobre el armazón 3, uno para cada uno de los cilindros hidráulicos 21. Como muestran las figs. 3 y 5, las varillas elevadoras 22 están también conectadas con pivotamiento al empujador 13 a través de pivotes horizontales 24. Como resultado de ello, el empujador adquiere la necesaria libertad de movimiento para evitar perturbaciones durante el movimiento hacia delante y hacia atrás.

La superficie superior 19 del fondo de cuba 8 se ha diseñado preferiblemente para inclinarse de forma descendente hacia la abertura de descarga 11 de la cuba 2. Ha demostrado ser ventajoso un ángulo de inclinación de 15º con relación a la horizontal. El ángulo de inclinación no debe ser superior a 45º, porque de otro modo ya no es posible el bloqueo requerido de la descarga de material a cargar y el material a cargar saldrá por la abertura de descarga 11 de una forma descontrolada.

El ángulo de convergencia \alpha (véase la figura 5) de las superficies laterales convergentes 17, 18 del empujador 13 con relación a la horizontal es con preferencia de entre 45º y 75º. Han demostrado ser especialmente ventajosos aproximadamente 60º.

Para evitar el bloqueo del límite superior de la abertura de descarga 11 durante la descarga de chatarra no clasificada, el límite superior está formado por un rodillo horizontal 26, soportado de forma rotatoria. El rodillo está soportado en la estructura de armazón 3, de tal modo que puede pivotar alrededor de un eje horizontal fijo 27 (véase la fig. 6) y puede pivotarse o empujarse hacia abajo mediante un segundo dispositivo accionador 28. La fig. 6 muestra una vista, desde la izquierda, de la palanca de pivotamiento izquierda 29 de la fig. 1. En el presente caso el segundo dispositivo accionador 28, al igual que el primer dispositivo accionador 21, se ha diseñado en forma de dos transmisiones lineales, por medio de las cuales el rodillo 26 puede pivotar alrededor de los ejes alineados 27 con la ayuda de las palancas de pivotamiento 29 asignadas al rodillo.

El rodillo 26 incluye elementos de engrane 30, que están distribuidos alrededor de la superficie circunferencial; en el presente caso, estos elementos se han diseñado como prolongaciones de engrane, que son paralelas a la dirección axial del rodillo. Cuando el material a cargar se descarga desde la cuba mediante el empujador 13, los elementos de engrane engranan con el material transportado y el rodillo 26 de rotación libre rota de este modo. Como resultado de ello, el material se descarga libremente sin riesgo de perturbaciones, incluso en la región superior del borde de la abertura de descarga 11, en donde el rodillo, debido a su movimiento de pivotamiento, puede compensar los cambios de altura causados por el material a cargar transportado. El rodillo también podría estar diseñado con impulsión, con objeto de transportar positivamente el material hasta la región del borde superior de la abertura de descarga 11. En este caso el movimiento rotacional del rodillo 26 debe sincronizarse con el movimiento de empuje del empujador 13.

El dispositivo de carga, diseñado como precalentador de material a cargar, está destinado con preferencia para el precalentamiento de material a cargar que debe cargarse en un caldero de fusión, en especial dentro del caldero de un horno de arco eléctrico. Con este fin, es ventajoso que la conexión entre el precalentador de material a cargar y el caldero de fusión pueda desconectarse rápidamente, de tal modo que, cuando se incline el caldeo, el precalentador de material a cargar no tenga que inclinarse también. Por otro lado, el gas de escape caliente del horno de arco eléctrico debe conducirse a través de la abertura de descarga 11 de material a cargar, que sirve de entrada de gas, hasta dentro de la cuba 2 sin pérdidas significativas y puede evacuarse a través de la salida de gas superior 12, tras fluir a través del material a cargar que debe calentarse.

En la fig. 2 se muestra una conexión de este tipo entre el precalentador 1 de material a cargar y un caldero inclinable 31 de un horno de arco eléctrico. La parte superior del caldeo 31, que se compone normalmente de elementos de pared refrigerados por agua, dispone de una abertura de entrada 32 rectangular para el material a cargar. El caldero 31 tiene preferiblemente una forma oval en una vista desde arriba, de tal modo que es más fácil disponer aquí una abertura de entrada 32 rectangular. Una prolongación 33 que rodea la abertura está dispuesta en la abertura de descarga 11 del precalentador de material a cargar 1 para conectarse a la entrada 32 del caldero de fusión, cuya entrada sirve de abertura de carga. La prolongación está diseñada en forma de manguito, cuyo contorno exterior está adaptado al contorno interior de la abertura de carga 32 para insertarse en la abertura. Aparte de esto, el precalentador 1 de material a cargar está diseñado de tal modo que puede desplazarse. Con este fin, el armazón 3 puede transportarse horizontalmente sobre rodillos 34 en una dirección transversal a la dirección de inclinación del caldero de fusión 31. Antes de inclinar el caldero de fusión 31 para extraer una masa fundida, se desconecta la conexión entre el manguito 33 y la abertura de carga 32, mediante el desplazamiento del precalentador 1 de material a cargar hacia la derecha conforme a la ilustración de la fig. 2.

El precalentador de material de carga de la invención es adecuado para grandes cargas mecánicas. Con objeto de aumentar la robustez y fiabilidad del dispositivo, en comparación con precalentadores de material a cargar conocidos, las piezas de la cuba 2 y/o del empujador 13 sometidas a grandes cargas mecánicas están formadas, conforme a otro desarrollo de la invención para el que se solicita protección independiente, por segmentos de tocho de acero 41 que están dispuestos de forma adyacente unos con otros y están conectados a una unidad estructural 40.

La fig. 7 muestra una vista extrema de una unidad estructural de este tipo y la fig. 8 muestra una vista desde arriba. Los segmentos de tocho de acero se unen por soldadura por los bordes 42, que están situados en el lado que sufre esfuerzos mecánicos de la unidad estructural 40, a través de segmentos 43 de varilla de acero intercalados, en donde estos segmentos de varilla de acero están fabricados con preferencia con acero redondo. En el precalentador de material a cargar descrito, las regiones sometidas a grandes cargas mecánicas son las superficies interiores de las paredes de cuba 4, 5, 6 y/o 7, la superficie superior del fondo de cuba 19 en la región de la cuba y/o la superficie extrema 16 del empujador y una parte de la superficie superior adyacente del empujador 13.

Las dimensiones de sección transversal preferidas de tochos de acero que pueden obtenerse comercialmente en el mercado del acero para la producción de las longitudes de tochos de acero son 100 mm x 100 mm. El diámetro del segmento de varilla de acero redonda 43 es con preferencia de una quinta parte de las dimensiones de sección transversal de los tochos de acero, en el presente caso aproximadamente 20 mm.

En esta ejecución tiene lugar ventajosamente una refrigeración requerida de las paredes de cuba mediante refrigeración por pulverización, p.ej. a través de toberas de pulverización en la estructura de armazón 3. Debido a que la refrigeración de produce por el lado de la unidad estructural opuesto a las secciones de la varilla de acero, los segmentos de tocho 41 también pueden refrigerarse a través de los espacios intermedios entre segmentos de tocho adyacentes, cuyos espacios están formados por los segmentos de varilla de acero 43 intercalados.

Claims (16)

1. Dispositivo de carga (1) para cargar un material a cargar en un caldero de fusión, que comprende una cuba (2) que tiene paredes de cuba (4, 5, 6, 7) sujetadas en una estructura de armazón (3), un fondo de cuba inferior (8), una abertura de entrada (9) para material a cargar, una abertura de descarga (11) para material a cargar en una pared lateral en la región inferior de la cuba (2), un empujador (13) que tiene una superficie superior (14), una superficie inferior (15), una superficie extrema (16) que se extiende transversalmente a la dirección de empuje y dos superficies laterales (17, 18) que se extienden en paralelo a la dirección de empuje, empujador que descansa con su superficie inferior (15) sobre la superficie superior (19) del citado fondo de cuba (8) y puede desplazarse mediante un primer dispositivo accionador (20) entre una primera posición retraída, que pone al descubierto el fondo de cuba, y una segunda posición que está avanzada hacia la citada abertura de entrada (11), para el transporte por lotes del material a cargar presente en la cuba (2) hacia y a través de la citada abertura de descarga (11), caracterizado porque las superficies laterales (17, 18) del empujador (13) convergen desde la superficie superior a la superficie inferior (15) del empujador (13), y el primer dispositivo accionador (20) es soportado en la estructura de armazón (3), de tal forma que puede pivotar alrededor de un eje horizontal.

2. Dispositivo de carga conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque el límite superior de la abertura de descarga (11) para el material a cargar está formado por un rodillo horizontal, soportado de forma rotatoria.

3. Dispositivo de carga conforme a la reivindicación 2, caracterizado porque el rodillo (26) está soportado con pivotamiento alrededor de un eje horizontal (27).

4. Dispositivo de carga conforme a la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque el rodillo (26) puede pivotarse o empujarse hacia abajo mediante un segundo dispositivo accionador (28).

5. Dispositivo de carga conforme a la reivindicación 2 a 4, caracterizado porque el rodillo (26) incluye elementos de engrane (30), que están distribuidos alrededor de su superficie circunferencial.

6. Dispositivo de carga conforme a la reivindicación 5, caracterizado porque los elementos de engrane (30) están conformados como prolongaciones de engrane.

7. Dispositivo de carga conforme a una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el primer y/o el segundo dispositivo accionador están conformados como una transmisión lineal.

8. Dispositivo de carga conforme a una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el espacio interior de la cuba (2) delimitada por las paredes de cuba (4, 5, 6, 7) está conformado rectangularmente en cuanto a sección transversal horizontal.

9. Dispositivo de carga conforme a una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se dispone de una proyección (33) que rodea la abertura en la abertura de descarga (11) para el material a cargar, para conectarse a una abertura de carga (32) de un caldero de fusión (31).

10. Dispositivo de carga conforme a la reivindicación 9, caracterizado porque la proyección está estructurada en forma de un manguito (33), cuyo contorno exterior está adaptado al contorno interno de la abertura de carga (32) para insertarse en una abertura de carga (32) de un caldero de fusión (31).

11. Dispositivo de carga conforme a una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque está estructurado de tal modo que puede desplazarse.

12. Dispositivo de carga conforme a la reivindicación 11, caracterizado porque la estructura de armazón (3) de la cuba (2) puede desplazarse mediante un bastidor o sobre rodillos (34).

13. Dispositivo de carga, en especial conforme a una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque las piezas que sufren esfuerzos mecánicos de la cuba (2) y/o del empujador (13) están fabricadas con segmentos (41) de tocho de acero, que están dispuestos de forma adyacente unos con otros y están conectados a una unidad estructural (40).

14. Dispositivo de carga conforme a la reivindicación 13, caracterizado porque los segmentos (41) de tocho de acero se sueldan por los bordes (42) a través de segmentos (43) de varilla de acero intercalados, cuyos bordes (42) está situados en el lado que sufre esfuerzos térmicos y/o mecánicos de la unidad estructural (40).

15. Precalentador de material a cargar que comprende un dispositivo de carga conforme a una de las reivindicaciones 1 a 14, en donde la abertura de descarga (11) para material a cargar en una pared lateral en la región inferior de la cuba forma una entrada de gas para un gas de calentamiento, para calentar material a cargar presente en la cuba, la abertura de entrada superior (9) para material a cargar puede cerrarse mediante una cubierta (10) y puede disponerse de una salida de gas (12) para el gas de calentamiento en la región superior de la cuba (2).

16. Precalentador de material a cargar conforme a la reivindicación 15, caracterizado porque está instalado en la estructura de armazón (3) un dispositivo de refrigeración por agua pulverizada, que tiene toberas de pulverización dirigidas hacia segmentos de pared de cuba (4, 5, 6, 7) que sufren esfuerzos térmicos.