ES2387147B1 - Instalación para la fundición de una colada de metal de cobre o similar - Google Patents
Instalación para la fundición de una colada de metal de cobre o similarInfo
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Abstract
Una instalación para la fundición de una colada de metal de cobre o material similar que comprende un horno axial vertical (1) provisto de paredes laterales y medios de calentamiento para calentar la colada de metal y una cámara adicional (2) situada adyacente y estando en comunicación fluida con dicho horno axial vertical (1) a través de una región de paso, cuya cámara adicional (2) presenta al menos un canal de salida (4) para extraer la colada de metal. La región de paso presenta una compuerta (5) desplazable verticalmente adecuada para desplazarse hasta un punto intermedio dispuesto entre la base de la región de paso y la parte superior de ésta, estando dicha compuerta (5) prevista de medios de accionamiento vinculados con la altura existente entre el nivel superior de la colada de metal y la parte superior de dicha región de paso.
Description
La presente solicitud de patente de invención tiene por objeto el registro de una instalación para la fundición de una colada de metal que incorpora notables innovaciones y ventajas.
Más concretamente, la invención propone el desarrollo de una instalación para la fundición de una colada de metal de cobre o similar, en particular del tipo que comprende un horno axial vertical vinculado en comunicación fluida con una cámara adicional adyacente, entre los cuales se dispone de unos medios bloqueo que permiten solamente el paso del material fundente, creando dos ambientes independientes.
En el campo de la metalurgia y en concreto en las instalaciones destinadas a la fundición de metales, tal como cobre, aleaciones de cobre o similares, es conocida la disposición de un horno de tipo vertical con medios de calentamiento asociado a una cámara adyacente. Es habitual para tareas de mantenimiento detener los medios de calentamiento presentes en el horno, sin embargo, en tal situación el flujo de energía calefactora procedente del material fundente ubicado en la cámara adyacente se desplaza hacia la zona del horno vertical, de modo que se produce una pérdida energética importante que implica un incremento posterior del consumo energético, y por consiguiente, se aumentan los costes de producción y emisión de gases contaminantes.
Otro aspecto a mencionar es el hecho de que a menudo se ensucian las paredes de los canales de los hornos de fundición con la escoria procedente del material fundente. Como consecuencia, puede obstruirse las zonas de paso del material de cobre.
La presente invención se ha desarrollado con el fin de proporcionar una instalación que se configura como una novedad dentro del campo de aplicación y resuelva los inconvenientes anteriormente mencionados, aportando, además, otras ventajas adicionales que serán evidentes a partir de la descripción que se acompaña a continuación.
Es por lo tanto un objeto de la presente invención proporcionar una instalación para la fundición de una colada de metal de cobre o similar, en particular del tipo que comprende un horno axial vertical provisto de paredes laterales y medios de calentamiento para la colada y una cámara adicional situada adyacente y estando en comunicación fluida con dicho horno axial vertical a través de una región de paso, cuya cámara adicional presenta al menos un canal de salida para la colada de metal, y se caracteriza por el hecho de que la región de paso presenta una compuerta desplazable en un plano vertical capaz de desplazarse hasta un punto intermedio dispuesto entre la base de la región de paso y la parte superior de ésta, estando dicha compuerta prevista de medios de accionamiento vinculados con la altura existente entre el nivel superior de la colada de metal y la parte superior de dicha región de paso.
Gracias a estas características, mediante esta solución constructivamente sencilla de fabricar y mantener se evita una pérdida considerable de calor en la cámara adicional por transferencia hacia la zona del horno vertical
o viceversa, por lo cual se mejora la eficiencia energética de la instalación ya que los gases del horno y de la cámara adicional que existen sobre la superficie del material fundente no pueden ser transferidos si la compuerta está en su posición más baja.
Mencionar que cabe la posibilidad de que la compuerta dispone de un marco perimetral que consta de un tubo por cuyo interior circule agua para su refrigeración.
Adicionalmente, en la base de la cámara adicional se incluye al menos un tapón poroso que permite la inyección de un flujo de gas, como por ejemplo, un gas inerte, capaz de crear turbulencias que permiten mantener la escoria del material fundente en la superficie líquida. Este aspecto resulta especialmente beneficioso en hornos para el refinamiento de cobre, ya que la cantidad de escoria producida es muy superior a la de hornos de fundición de cátodo, y por tanto, tiene que tratarse mayor cantidad de escoria que implica una mayor dedicación. También resulta no menos ventajoso el hecho de que la creación de estas turbulencias permiten homogeneizar la temperatura en la cámara adicional.
Preferentemente, la cámara adicional presenta también unos medios de calentamiento para mantener en estado fundido o líquido la colada de metal acumulada en dicha cámara adicional.
Según otro aspecto de la invención, la cámara adicional incluye un tramo de sifón dispuesto previamente al canal de salida definido por una pared dispuesta transversalmente respecto al eje longitudinal de la cámara adicional y situada a una altura predeterminada con respecto a la base de dicha cámara adicional. De este modo, y debido a que la escoria procedente del material fundente flota en la superficie debido a la menor densidad, se evita que dicha escoria pase a la siguiente fase del proceso a través del canal de salida por quedarse acumulada previamente al tramo del sifón.
Otras características y ventajas de la instalación objeto de la presente invención resultarán evidentes a partir de la descripción de una realización preferida, pero no exclusiva, que se ilustra a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos que se acompañan, en los cuales:
Figura 1.- Es una vista esquematizada en alzado lateral seccionada de una instalación para la fundición de metal de cobre o similar de acuerdo con la presente invención; y
Figura 2.- Es una vista esquematizada de la compuerta presente en la instalación mostrada en la figura anterior.
A la vista de las mencionadas figuras y, de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente de la invención, la cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación.
Así, se aprecia una instalación para la fundición de una colada de metal de cobre o similar que comprende un horno axial vertical, indicado de forma general con la referencia (1), provisto de paredes laterales construidas, por ejemplo, a partir de material refractario y unos medios de calentamiento de tipo conocido, tales como quemadores de gas (3) (por lo que no se va a entrar en mayor detalle en su descripción y han sido representados de forma esquematizada) capaces de proporcionar el suficiente calor para calentar la colada de material y una cámara adicional (2) con planta sensiblemente rectangular situada adyacente con respecto al horno axial vertical (1) que está en comunicación fluida con dicho horno axial vertical (1) a través de una región de paso. Esta cámara adicional (2) está formada por una base y paredes laterales, presentando en sus paredes laterales al menos un canal de salida (4) por el que sale la colada de metal.
En la región de paso se proporciona una compuerta (5) que puede desplazarse de una forma guiada en un plano vertical, capaz de moverse y detenerse en un punto intermedio que está dispuesto entre la base de la región de paso y la parte superior de ésta. Dicha compuerta (5) está prevista de medios de accionamiento vinculados con la altura existente entre el nivel superior de la colada de metal y la parte superior de dicha región de paso, siendo el accionamiento de la compuerta de forma manual o de forma automatizada con medios motores convencionales (no representados). Esta compuerta está hecha de un material capaz de resistir las elevadas temperaturas del material de cobre fundido (tal como material refractario) y dispone de un marco perimetral (7) que consta de un tubo por cuyo interior circula agua para su refrigeración.
La cámara adicional (2) incluye un tramo de sifón dispuesto previamente al canal de salida definido por una pared (6) dispuesta transversalmente respecto al eje longitudinal de la cámara adicional (2), y situada a una altura predeterminada con respecto a la base de dicha cámara adicional (2), de tal manera que no está previsto que el nivel de material fundente acumulado en la cámara adicional (2) sobrepase por dicha pared (6) a fin de facilitar la retirada de la escoria producida durante el proceso de fundición del material metálico.
La base de la cámara adicional (2) incluye un tapón poroso (8) que permite la inyección de un gas hacia el interior de la cámara adicional (2) que también ayuda a que la escoria flote en la superficie. La retirada de la escoria además de alargar la vida útil de la instalación también ayuda a asegurar una calidad adecuada del metal obtenido tras el proceso de fundición.
La cámara adicional (2) dispone de unos medios de calentamiento adicionales (10) que se emplean para mantener la temperatura de la cámara adicional (2). El experto en la materia podrá emplear cualquier tipo de dispositivo o sistema disponible en el estado de la técnica, como por ejemplo unos quemadores.
Los detalles, las formas, las dimensiones y demás elementos accesorios, así como los materiales empleados en la fabricación de la instalación de la invención podrán ser convenientemente sustituidos por otros que sean
técnicamente equivalentes y no se aparten de la esencialidad de la invención ni del ámbito definido por las reivindicaciones que se incluyen a continuación.
Claims (6)
- REIVINDICACIONES1. Instalación para la fundición de una colada de metal de cobre o similar que comprende un horno axial vertical(1) provisto de paredes laterales y medios de calentamiento para calentar la colada de metal y una cámara adicional (2) situada adyacente y estando en comunicación fluida con dicho horno axial vertical (1) a través de una región de paso, cuya cámara adicional (2) presenta al menos un canal de salida (4) para la colada de metal, caracterizada por el hecho de que la región de paso presenta una compuerta (5) desplazable en un plano vertical capaz de desplazarse hasta un punto intermedio dispuesto entre la base de la región de paso y la parte superior de ésta, estando dicha compuerta (5) prevista de medios de accionamiento vinculados con la altura existente entre el nivel superior de la colada de metal y la parte superior de dicha región de paso.
-
- 2.
- Instalación para la fundición de una colada de metal de cobre o similar según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que en la base de la cámara adicional (2) se incluye al menos un tapón poroso (8).
-
- 3.
- Instalación para la fundición de una colada de metal de cobre o similar según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que la cámara adicional (2) presenta medios de calentamiento adicionales (10) para mantener en estado fundido la colada de metal.
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- 4.
- Instalación para la fundición de una colada de metal de cobre o similar según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que la cámara adicional (2) incluye un tramo de sifón dispuesto previamente al canal de salida (4), estando dicho tramo de sifón definido por una pared (6) dispuesta transversalmente respecto al eje longitudinal de la cámara adicional (2) y estando situada a una altura predeterminada con respecto a la base de dicha cámara adicional (2).
-
- 5.
- Instalación para la fundición de una colada de metal de cobre o similar según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que dicha compuerta (5) está hecha de un material refractario y dispone de un marco perimetral
(7) conformado por un tubo para el paso de fluido de refrigeración.OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCASN.º solicitud: 201231196ESPAÑAFecha de presentación de la solicitud: 25.07.2012Fecha de prioridad:INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA51 Int. Cl. : C22B15/00 (2006.01)DOCUMENTOS RELEVANTES- Categoría
- 56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
- X X A
- ES 2228515 T3 (OUTOKUMPU OY) 16/04/2005, párrafo 1 líneas 6-19; párrafo 3 líneas 55-68; párrafo 4 líneas 36-50;fig. 1; reivindicaciones 1-6 JP 63149339 A (NIPPON MINING CO) 22/06/1988, resumen Epodoc; resumen WPI; Fig.1-2. ES 2080921 T3 (AIR LIQUIDE) 16/02/1996, Todo el documento. 1-5 1-3 1-5
- Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
- El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
- Fecha de realización del informe 22.08.2012
- Examinador C. Rodríguez Tornos Página 1/4
INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICANº de solicitud: 201231196Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) C22B Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos debúsqueda utilizados) INVENES, EPODOCInforme del Estado de la Técnica Página 2/4OPINIÓN ESCRITANº de solicitud: 201231196Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 22.08.2012Declaración- Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-5 SI NO
- Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-5 SI NO
Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).Base de la Opinión.-La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.Informe del Estado de la Técnica Página 3/4OPINIÓN ESCRITANº de solicitud: 2012311961. Documentos considerados.-A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.- Documento
- Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
- D01
- ES 2228515 T3 (OUTOKUMPU OY) 16.04.2005
- D02
- JP 63149339 A (NIPPON MINING CO) 22.06.1988
- D03
- ES 2080921 T3 (AIR LIQUIDE) 16.02.1996
- 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaraciónLa patente objeto de estudio se refiere a un horno para la fundición de una colada de metal de cobre o similar que posee: una compuerta desplazable de un material refractario que separa dos zonas del horno y que se encuentra refrigerada; un tapón poroso; medios de calentamiento y una pared transversal que permite una mejor separación de la escoria del fundente a su salida del horno.D01 divulga (referencias siguientes contenidas en la Fig. 1) un horno de fusión en suspensión para producción de metales no férreos como cobre. Dicho horno está provisto de paredes de laterales (2) y medios de calentamiento (5) para calentar la colada de metal y una cámara adicional situada adyacente y estando en comunicación fluida con dicho horno axial vertical a través de una región de paso. Presenta un canal de salida (13) para la colada de metal. La región de paso presenta un deflector o separador (10A) situado desde la bóveda del horno hasta un punto intermedio dispuesto entre la base de la región de paso y la parte superior de esta. Los deflectores se construyen preferiblemente a partir de elementos de cobre refrigerados con agua, que están protegidos con un material ignífugo tal como ladrillo o masas refractarias. Además posee otra pared (10B), previamente al canal de salida (13) que llega al interior de la capa de escoria fundida y con una geometría tal como una pared dispuesta transversalmente respecto al eje longitudinal de la cámara adicional y estando situada a una altura predeterminada con respecto a la base de dicha cámara adicional.La principal diferencia entre lo divulgado en D01 y las reivindicaciones 1,4 y 5 de la solicitud de patente radica en que la compuerta divulgada en D01 no es desplazable verticalmente, si no que parece ser fija. El problema técnico objetivo que subyace por tanto de la presente invención, se puede considerar como el dotar de movimiento a la compuerta fija ya divulgada en D01, el efecto técnico logrado sería el poder comunicar completamente ambas zonas del horno permitiendo la circulación de los gases de una cámara a otra.El dotar de movilidad a la pared separadora o compuerta supondría una opción de diseño evidente para un experto en la materia que quiera resolver el problema técnico objetivo planteado y por tanto carente de actividad inventiva. Por ello las reivindicaciones 1,4 y 5 de la solicitud carecen de actividad inventiva.Las reivindicaciones 2 y 3 de la solicitud se refieren a características de diseño habituales en este tipo de hornos (ver D02 y D03) que en ausencia de efecto técnico inesperado carecen de actividad inventiva a la luz del estado de la técnica conocido.D02 divulga un horno de producción de cobre, a partir de, por ejemplo, calcopirita que posee una pared separadora y corredera que permite separar la zona oxidante del horno de la reductora. En la primera zona oxidante se quema el concentrado de cobre a alta temperatura y se oxida el S que se elimina. El cobre fundido que contiene hierro se hace pasar por debajo de la compuerta separadora del horno a la zona reductora donde se inyecta una corriente de oxígeno.Por todo lo anterior, las reivindicaciones 1-7 carecen de actividad inventiva de acuerdo al Art. 8 de la Ley de Patentes 11/1986Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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