ES2603978T3 - Sistema de unión autoajustable para un horno metalúrgico - Google Patents

Abstract

Un dispositivo autoajustable para un sistema de unión para un horno metalúrgico, que comprende: un medidor o sensor que mide una de, las fuerzas de unión de horno, o la presión de un sistema hidráulico que aplica carga al horno; y un mecanismo de ajuste de carga como respuesta a una medida realizada por el medidor o sensor que excede una cantidad predeterminada, o bien por encima o bien por debajo de la carga deseada, y después ajusta automáticamente la carga del sistema de unión, en donde el mecanismo de ajuste de carga comprende un motor hidráulico (7) y un tren de engranajes (3, 4, 5), comprendiendo dicho tren de engranajes (3, 4, 5) una tuerca de engranaje (3), el dispositivo autoajustable para el sistema de unión para un horno metalúrgico que además comprende: una célula de carga (121) que mide las fuerzas de unión del horno y determina cuándo la carga varía superando un límite predefinido desde un punto establecido, y un cubo (2) y un cilindro hidráulico (1) en serie con el motor hidráulico (7) y el tren de engranajes (3, 4, 5).

Description

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DESCRIPCION

Sistema de union autoajustable para un horno metalurgico Campo tecnico

La presente materia objeto se refiere a hornos constituidos por elementos refractarios de crisol y pared lateral, y mas concretamente se refiere a sistemas para la union a compresion de estos elementos refractarios.

Antecedentes

Los hornos son ampliamente utilizados en la fundicion y conversion de minerales y concentrados ferrosos y no ferrosos. Los hornos de este tipo son generalmente circulares o rectangulares, teniendo una pared inferior (crisol) y paredes verticales formadas por ladrillos refractarios y un techo o una campana de eliminacion de gases. Estos hornos tambien estan caracterizados por una estructura de union y soporte, cuya finalidad es mantener los ladrillos refractarios del crisol y las paredes en estado de compresion.

La compresion adecuada de las paredes del horno, y particularmente el crisol, es crltica para aumentar al maximo la vida util del horno y evitar fallos del horno costosos y potencialmente catastroficos. Durante el calentamiento del horno a la temperatura de funcionamiento, los ladrillos individuales que forman el crisol y las pares se expanden, dando lugar a una expansion del crisol hacia fuera. Por el contrario, el enfriamiento del horno da lugar a una contraccion de los ladrillos individuales y a una retraccion total del horno. Si las fuerzas de compresion sobre el crisol o sobre las paredes son insuficientes, se formaran separaciones entre los ladrillos durante las fases de enfriamiento del funcionamiento del horno. Por estas separaciones se infiltrara metal fundido u otros materiales, dando lugar a un permanente crecimiento del horno, o en el peor de los casos a un fallo catastrofico de los elementos refractarios con un resultado de agotamiento de los contenidos del horno. La repeticion de los ciclos de calentamiento y enfriamiento da lugar a que la expansion del horno se incremente mas (conocida como “ratcheting”), que normalmente da lugar a un reduccion de la vida util del horno, por el potencial de infiltracion fundida en el elemento refractario de crisol o las excesivas fuerzas expansivas ejercidas sobre el sistema de union.

En los hornos rectangulares, el sistema de union normalmente esta formado por vigas verticales separadas a intervalos regulares conocidas como “vigas de contencion”, que estan sujetas juntas en la parte superior e inferior mediante miembros de atado horizontales que se extienden transversales al horno, pasando los miembros de atado inferiores debajo del crisol y los miembros de atado superiores pasando por encima del techo del horno. La estructura de los hornos electricos se describe con mas detalle en Francki et al. “Design of refractories and bindings for modem hihg-productivity pyrometallurgical furnaces, Non Ferrous Metallurgy”, Vol. 86, N° 971, paginas 112 a 118. El frecuente ajuste de los miembros de atado, mediante aflojamiento o apretamiento de tuercas de retencion en los extremos del miembro, es necesario para mantener la compresion constante en los elementos refractarios durante el ciclo termico del horno. Los sistemas de union de los hornos rectangulares mas grandes en funcionamiento hoy en dla estan equipados con conjuntos de muelle de compresion dimensionados para mantener la deseada compresion sobre los ladrillos, con lo que se permite algo de expansion y contraccion del horno a la vez que se mantiene el crisol bajo compresion.

Aunque los conjuntos de muelles permiten algo de movimiento del horno, no eliminan la necesidad de ajustes periodicos de las cargas de muelle para asegurar que las fuerzas sobre los miembros de atado y que el crisol del horno permanezcan relativamente constantes durante el uso del horno. El ajuste de la sargas del muelle se realiza con un equipo de gato hidraulico, y es una operation diflcil y desagradable debido al hecho de que las proximidades del horno normalmente estan calientes, sucias y con poca luz y debido a los tornillos de ajuste en los conjuntos de muelle normalmente se hace mas diflcil girarlos con el tiempo. Por lo tanto, la frecuencia de ajuste tiende a ser baja y los sistemas de union de muelle a menudo no se aprovechan totalmente.

Los problemas con los sistemas de ajuste de la tecnica anterior estan ejemplificados por los documentos US20040069192 A1, 15 de abril de 2004 o la Patente de Estados Unidos N° 3.197.385 (Wethly), expedida el 27 de julio de 1965. Esta patente se refiere al uso de un equipo de gato hidraulico para el ajuste de la tension de la barra de atado en una baterla de horno de coque. De acuerdo con Wethly, la tension en cada barra de atado se ajusta mediante un gato de retraccion hidraulico que esta montado en los extremos de las barras. Sin embargo, el gato de tension puede estar secuencialmente montado en cada barra de tension para ajustar la tension en las barras una a

una, en secuencia. En el sistema de ajuste secuencial ensenado por Wethly, serla dificil controlar la tension de las barras con cierto grado de precision dado que el ajuste de la tension en una barra tendra un efecto sobre la tension en las barras vecinas. Ademas, el montaje y uso secuencial de un gato hidraulico en Intima proximidad al horno es una tarea desagradable que a menudo es realizada solo cuando es absolutamente necesario, y por tanto la 5 frecuencia de ajuste es probablemente baja.

El documento US 3.689.996 denominado “Method and apparatus for extending life period of furnace roofs” describe un metodo para el control positivo de esfuerzos mecanicos en un techo durante periodos “frlos” y “calientes” en el funcionamiento del horno aplicando cargas variables distribuidas dirigidas opuestas y de acuerdo con la fuerza de la gravedad a la superficie del techo y momentos de flexion variables a los bordes del techo. Tambien describe un 10 dispositivo que comprende medios dispuestos en el techo del horno y el armazon y adaptados para aplicar dichas cargas variables distribuidas a la superficie del techo y momentos de flexion variables a los bordes del techo que apoyan sobre los puntos de apoyo del arco.

Por lo tanto, existe la necesidad de un sistema de union de horno mejorado para hornos rectangulares y circulares. Preferiblemente, tales sistemas permitirlan que las fuerzas de compresion sobre el crisol y las paredes del horno 15 refractarios sean ajustadas de forma precisa, y permitirla que el ajuste de las fuerzas de compresion se realizara de forma remota y continua, con lo que aumentarla al maximo la vida util y se mejorarla la seguridad. Adicionalmente, en el caso de hornos rectangulares, es beneficioso mantener la verticalidad (aplomo) de las vigas de contention durante el funcionamiento para asegurar que la carga de union es transmitida en los puntos apropiados a lo largo de la pared del horno. Una viga de contencion que no esta aplomada puede redistribuir la carga de union a lo largo de 20 la longitud de la viga de contencion y tiene el potencial de descargar el crisol del horno lo que podrla conducir a un agotamiento.

Sumario

El siguiente sumario esta destinado a introducir al lector en la description mas detallada que sigue y no a definir o limitar la materia objeto reivindicada.

25 De acuerdo con la presente materia objeto, un dispositivo auto-ajustable esta dispuesto para un sistema de union de un horno metalurgico. El dispositivo autoajustable comprende un medidor o sensor que mide de forma constante o intermitente una de, o bien las fuerzas de union del horno o bien la presion de un sistema hidraulico asociado. Un mecanismo de ajuste de carga responde a una medida realizada por un medidor o sensor que exceda una cantidad predeterminada o bien por encima o por debajo de la carga deseada, ajustando entonces automaticamente la carga

30 del sistema de union. El mecanismo de ajuste de carga comprende un motor hidraulico y un tren de engranajes, comprendiendo dicho tren se engranajes una tuerca de engranaje. El dispositivo autoajustable para un sistema de union para el horno metalurgico comprende ademas una celula de carga que mide las fuerzas de union del horno y determina cuando la carga varla en mas de un llmite predeterminado desde un punto establecido; y un cubo y un cilindro hidraulico en serie con el motor hidraulico y el tren de engranajes.

35 Un metodo de funcionamiento de un dispositivo autoajustable de la invention tambien esta provisto, comprendiendo las siguientes etapas:

- la celula de carga mide las fuerzas de union del horno y determina cuando la carga varla en mas de un llmite predeterminado desde el punto establecido indicando que el sistema requiere ajuste,

- cuando se ha determinado que la carga de union requiere ajuste, el cilindro hidraulico es acoplado y se ajusta para 40 exceder la carga que esta siendo aplicada con el fin de descargar la tuerca de engranaje,

- el motor hidraulico es acoplado para ajustar la tuerca de engranaje con un numero de revoluciones prestablecido,

- el cilindro hidraulico ajusta la carga de union a la carga de diseno,

- el motor hidraulico se acopla para ajustar la tuerca de engranaje hasta contacto con una placa de apoyo,

- el cilindro hidraulico es descargado y la celula o celulas de carga realizan una comprobacion para asegurar que esta siendo aplicada una carga correcta al sistema.

En algunas realizaciones, el dispositivo autoajustable incluye un tren de engranajes. En otras realizaciones, el dispositivo incluye dos cilindros hidraulicos instalados en serie. Todavla otras realizaciones incluyen un 5 accionamiento de rueda dentada y tornillo sin fin y un motor. Tales realizaciones se pueden utilizar con o sin muelles para reducir la frecuencia de los ajustes requeridos.

Ademas de mantener las cargas de union dentro del llmite prestablecido, se puede utilizar un sensor para medir el movimiento total de cada viga de contencion en la parte superior e inferior. El dispositivo autoajustable es capaz de mantener el aplomo de la viga de contencion asegurando que la carga apropiada es aplicada a lo largo de la longitud 10 de la viga de contencion.

La presente materia objeto supera los problemas de la tecnica anterior proporcionado un sistema de union y ajuste de horno en el que las fuerzas compresivas sobre el crisol del horno se pueden controlar y monitorear de forma segura continuamente. La presente materia objeto evita la dependencia continua de una carga aplicada hidraulicamente. Como resultado, una fuga del sistema hidraulico no da lugar a una perdida de la carga sobre el 15 sistema de union. Ademas evitando la dependencia de un sistema hidraulico que permanece estatico bajo una carga elevada durante un perdido de tiempo largo se ayuda a evitar tener juntas que se agarroten.

La presente materia objeto puede automatizar el procedimiento de ajuste de union para todas las formas de union de horno; union de crisol primaria y secundaria, union de pared horizontal, union de retencion de pared vertical, una union de cubrimiento circular. Especlficamente, el aparato esta destinado a aplicar las cargas de union de diseno 20 especlficas a los elementos refractarios del horno a traves de las fases del funcionamiento del horno sin requerir ajuste manual regular.

El aparato propuesto se puede aplicar a los nuevos hornos de fundicion que estan siendo construidos o actualizados para mejorar los hornos de fundicion existentes. El aparato propuesto se puede aplicar a hornos con un gran numero de puntos de carga de union o a hornos tan pequenos como un sistema de union.

25 Breve descripcion de los dibujos

La materia objeto se describira a continuacion, solo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Fig. 1 es una vista desde un extremo, parcialmente en seccion transversal, de un horno electrico que incorpora un sistema de union y ajuste de horno de acuerdo con una primera realization de la presente materia objeto.

30 la Fig. 2 es una vista lateral, parcialmente en seccion transversal, del horno mostrado en la FIG. 1;

la Fig. 3 es una vista en planta, que muestra separados las vigas de contencion, los miembros de atado y los medios de tensado presurizados con fluido en la parte inferior del horno mostrado en la Fig. 1;

la Fig. 4 es una vista isometrica recortada de un dispositivo autoajustable para un sistema de union de un horno metalurgico de acuerdo con una primera realizacion;

35 la Fig. 5 es una vista isometrica que muestra el exterior del dispositivo;

la Fig. 6 es una vista isometrica de las celulas de carga mostradas en el extremo sin muelle de la parte de barra de atado del mismo dispositivo;

la Fig. 7 es una vista isometrica de un dispositivo autoajustable para un sistema de union de un horno metalurgico de

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acuerdo con una segunda realizacion;

la Fig. 8 es una vista en seccion transversal de una parte del mismo dispositivo.

La Fig. 9 es una vista en seccion transversal de un dispositivo autoajustable para un sistema de union de un horno metalurgico de acuerdo con una tercera realizacion.

Descripcion detallada de las realizaciones

Las Figuras 1 a 3 ilustran la estructura basica de un horno electrico rectangular tlpico al que esta aplicado el sistema de union autoajustable de la presente materia objeto. La seccion transversal de la Fig. 1 esta tomada transversal al eje longitudinal del horno. El horno 10 comprende un par de paredes laterales opuestas 12 y 14, un par de paredes extremas opuestas 16 y 18 (Fig. 2), un crisol 20, un techo arqueado 22, y una pluralidad de electrodos 24 separados a lo largo del eje longitudinal del horno 10.

El crisol 20, as! como las paredes laterales 12, 14 y las paredes extremas 16, 18 estan construidos de ladrillo refractario de manera conocida. Los ladrillos refractarios del crisol y las paredes laterales y extremas se mantienen en compresion mediante placas de cubrimiento de metal verticales 19 que estan contenidas por uniones flexibles compuestas por vigas de contencion verticales 30 separadas regularmente sujetas juntas en la parte superior e inferior por miembros de atado horizontales 32, 33.

Como se muestra mejor en la Fig. 3, las vigas de contencion 30 estan dispuestas en una relacion separada, regular alrededor del lado y las paredes extremas del horno 10. Cada viga de contencion comprende una viga de acero vertical que tiene un extremo inferior 34 que se extiende debajo del crisol 20 y la parte inferior de horno y un extremo suprior 36 que se extiende por encima de las partes superiores de las paredes de horno 12, 14, 16, 18 y el techo de horno 22.

Las vigas de contencion 30 estan dispuestas en pares, estando las vigas de contencion de cada par situadas en lados opuestos del horno. En la Fig. 3, las vigas de contencion de cada par estan en relacion opuesta una con la otra directamente a traves del horno unas respecto a las otras.

Las vigas de contencion 30 de cada par estan conectadas en sus extremos superiores 36 por al menos un miembro de atado superior 32 y en sus extremos inferiores 34 por al menos un miembro de atado inferior 33. En la realizacion preferida mostrada en los dibujos, los extremos superiores 36 de cada par de viga de contencion 30 estan conectados por un unico miembro de atado superior 32, y los extremos inferiores 34 de cada par de vigas de contencion 30 estan conectados por un unico miembro de atado inferior 33. Se apreciara que las fuerzas expansivas son mayores en los extremos inferior 34 de las vigas de contencion 30 debido a la expansion del crisol 20, y por tanto puede ser preferido conectar los extremos inferiores 34 de cada par de vigas de contencion 30 con dos o mas miembros de atado inferiores 33.

Como se muestra en los dibujos, los extremos superiores 36 y los extremos inferiores 34 de las vigas de contencion 30 estan abiertos para permitir que los extremos de los miembros de atado 32, 33 se extiendan a traves de los mismos. El sistema de union y ajuste de horno comprende ademas una pluralidad de medios de tensado presurizados con fluido 40 dispuestos en los extremos de los miembros de atado 32, 33, siendo los medios de tensado 40 ajustables de manera que permiten la expansion y contraction laterales del horno 10 mientras se aplican fuerzas de compresion a los elementos refractarios de crisol, pared lateral y extrema a traves de las vigas de contencion 30.

En los extremos inferiores de las vigas de contencion 30, mostrados en la Fig. 3, unos medios de tensado 40 estan preferiblemente dispuestos en un primer extremo de cada miembro de atado inferior 33. En algunos casos, los medios de tensado pueden estar dispuestos en ambos lados.

De manera similar, una pluralidad de medios de tensado 40 esta dispuesta en los extremos de los miembros de atados superiores 32. Sin embargo, los miembros de atado 32 que se extienden a traves de las partes central de las paredes laterales 12, 14 preferiblemente no estan provistos de medios de tensado 40 ya que hay relativamente poca

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expansion del horno 10 en estos puntos. Dado que las paredes extremas 16, 18 son mas cortas que las paredes laterales 12, 14, cada miembro de atado superior 32 que se extiende entre las paredes extremas 16, 18 puede preferiblemente estar provisto de medios de tensado en uno de sus extremos.

La presion de fluido en los medios de tensado 40 esta regulada por los medios de regulacion de presion, generalmente identificados con el numero de referencia 99 en los dibujos. En la realizacion preferida, los medios de regulacion de presion 99 estan dispuestos en cada uno de los medios de tensado 40 y los motores 7, permitiendo con ellos que la presion de fluido de ambos medios de tensado 40 y el motor 7 sea regulada simultaneamente o individualmente. Los medios de tensado 40 y el motor 7 son accionados por una unidad de energla hidraulica (HPU) 97. Tanto la regulacion de presion 99 como la HPU 97 pueden estar situados remotamente con relacion al horno 10.

El sistema comprende ademas unos medios para controlar el funcionamiento del sistema de ajuste. Los medios de control 101 se muestran esquematicamente en la Fig. 1, como los medios mediante los cuales la HPU 97 y la regulacion de presion 99 son controladas. Como se muestra, los medios de control 101 son operados desde una sala de control 103, mostrada esquematicamente en la Fig. 1, que puede estar situada remotamente con respecto al horno 10.

El sistema comprende ademas sensores de desplazamiento opcionales 122 situados en la parte superior e inferior de cada viga de contention. Los sensores miden el movimiento de la viga de contention con relacion a su position inicial y realimenta a una sala de control 103, mostrada esquematicamente en la Fig. 1, que puede estar situada de forma remota con respecto al horno 10. La interpretation de datos es retroalimentada a traves de los medios de control 101 para operar los medios de tensado 40 cuando se determina que el aplomo de la viga de contencion esta fuera de los llmites permitidos.

Volviendo a las Figuras 4 a 6, se muestra una realizacion de un dispositivo de auto-tensado. Se puede describir teniendo componentes verticales que incluyen un motor hidraulico y un tren de engranajes en los que al menos un engranaje esta hecho de un engranaje y una tuerca unidos juntos, y componentes horizontales que incluyen un cubo y un cilindro hidraulico en serie. Una celula o celulas de carga 121 se utilizan para determinar la carga dentro del sistema. El sistema puede estar conectado directamente a una barra de atado, o utilizar un conjunto de muelles para ayudar a regular la carga y a disminuir la frecuencia de los ajustes. El principio basico de funcionamiento es que la celula de carga mide las fuerza de union del horno y determina cuando la carga varla en mas del llmite predefinido desde el punto establecido indicando que el sistema requiere ajuste. Cuando se ha determinado que la carga de union requiere ajuste, el cilindro hidraulico se acopla y se ajusta para exceder la carga que esta siendo aplicada con el fin de descargar la tuerca de engranaje. El motor hidraulico es entonces acoplado para ajustar la tuerca de engranaje de nuevo con un numero de revoluciones prestablecido. El cilindro hidraulico ajusta la carga de union a la carga de diseno. El motor hidraulico se acopla para ajustar la tuerca de engranaje de nuevo hasta contacto con la placa de apoyo. El cilindro hidraulico es descargado y la celula o celulas de carga realizan una comprobacion para asegurar que esta siendo aplicada la carga apropiada al sistema.

En localizaciones que requieren cargas pequenas se puede utilizar una variation de lo anterior que no incluye el cilindro hidraulico. En su lugar, el motor hidraulico esta disenado como un tornillo de potencia y es capaz de girar una tuerca de engranaje mientras la tuerca esta todavla bajo carga.

Una celula o celulas de carga estan instaladas dentro del sistema para proporcionar retroalimentacion de carga de union y el ajuste tendra lugar una vez que la carga se desvle del llmite predefinido superior o inferior. Una aplicacion de la configuration se muestra en la Fig. 6 en donde las celulas de carga estan colocadas en un extremo sin muelle de la barra de atado 33. Si la celula de carga funciona mal o no esta calibrada adecuadamente, el gato hidraulico se puede utilizar para determinar la carga dentro del sistema.

Si se determina que la carga del sistema esta fuera de los llmites predefinidos, el cilindro 1 sera activado para descargar la tuerca de engranaje 3. Un cubo 2 transmite la fuerza desde el cilindro hidraulico 1 a la placa de union 11 mientras permite que la tuerca de engranaje 3 gire. Una vez que la tuerca de engranaje 3 es descargada, el motor 7 sera acoplado con el fin de hacer girar el pinon 5 que esta montado directamente en el arbol del motor 7. La finalidad del pinon 5 es transmitir la potencia de rotation del motor 7 a la tuerca de engranaje 3. Debido a los requisitos de espacio, en algunos casos sera instalado un engranaje loco 4 entre el pinon 5 y la tuerca de engranaje 3. Su finalidad es solo transmitir el movimiento entre los dos. Una cubierta de conjunto de engranaje 6 protege el tren de engranajes de la suciedad y del polvo y tambien proporciona una fuerza de reaction que actua opuesta a la fuerza rotacional del motor 7. El motor 7 esta acoplado de tal manera que la tuerca de engranaje 3 sera girada alejandose de la placa de union 11 dejando espacio para que el cilindro ajuste la carga de union. La carga en el

cilindro hidraulico 1 sera establecida para coincidir con la fuerza de diseno con lo que se restablece la carga apropiada al sistema. En este punto, el motor 7 hace girar la tuerca de engranaje 3 de nuevo hasta que entra en contacto con la placa de union 11. Despues de que la tuerca de engranaje 3 deje de girar, la presion restante es liberada del circuito hidraulico y el sistema llega a apoyar. La frecuencia de estas acciones dependeran del 5 funcionamiento del horno y la frecuencia de ajuste se puede reducir instalando muelles de compresion 9 dentro del sistema.

El cilindro hidraulico 1 esta instalado cerca de su posicion totalmente extendida durante la instalacion inicial. Con el tiempo esta expansion compensara la expansion del horno 10. A medida que crece el horno, el cilindro 1 se hace mas corto. Merece la pena observar que la expansion estimada del horno deberla corresponder con la longitud de la 10 carrera del cilindro hidraulico 1 para evitar tener que reajustar el sistema hidraulico antes del fin de la vida util del horno.

La tuerca de engranaje 3 sirve a una doble finalidad; durante el funcionamiento normal la tuerca de engranaje 3 transfiere la carga de union entre la barra de atado 33 y la placa de union 11. Durante el periodo de autoajuste, la tuerca de engranaje 3 es desacoplada y el engranaje es utilizado para mover la tuerca de engranaje 3 hacia atras y 15 hacia delante con el fin de mantener la carga constante sobre la barra de atado 3.

Una montura de cilindro hidraulico 8 puede ser utilizada para soportar el peso del cilindro 1 mientras que el cilindro es descargado.

Una configuracion alternativa de una realizacion similar utiliza una rueda dentada y una cadena para colocar el tren de engranajes para transferir la rotacion del motor a la tuerca.

20 Para hornos rectangulares, ademas de mantener las cargas de diseno adecuadas, la verticalidad o el aplomo, de las vigas de contencion seran monitorizados para asegurar que las vigas de contencion permanecen aplomadas dentro de una cierta distancia predefinida. Si las vigas de contencion exceden la pedida de aplomo admisible los motores hidraulicos y los gatos seran utilizados como se ha descrito anteriormente para reaplomar las vigas de contencion.

Este metodo elimina la necesidad de una comprobacion y ajuste manuales de las cargas de union.

25 Volviendo a las Figuras 7 y 8, se muestra una segunda realizacion de un dispositivo de auto-tensado. Se puede describir fabricado por dos gatos huecos en serie conectados con acumuladores y un sistema de suministro de gas asociado (nitrogeno, aire, u otro). En base a la presion aplicada por el horno sobre los gatos un PLC controla la presion sobre el acumulador aumentandola o disminuyendola en base a la carga de diseno.

El principio basico de funcionamiento es que los dos cilindros hidraulicos 21 estan instalados en serie cerca de su 30 posicion totalmente extendida. Con el tiempo, esta extension compensara la expansion del horno 10. A medida que el horno 10 crece, el cilindro se acorta. Los cilindros consecutivos 21 proporcionan dos importantes funciones: 1) permitir que los cilindros realicen el ciclo a traves de sus carreras a la vez que mantienen una carga constante sobre el horno y 2) redundancia, en el caso de que un cilindro hidraulico falle, el segundo mantendra la carga de diseno. Los cilindros hidraulicos 21 aplican la carga de diseno al horno a traves de una barra de atado 32 o 33. Un medidor 35 de presion mide la presion dentro del acumulador 29 y determina si la presion varla respecto a la presion de diseno mas alla del llmite predefinido que indicarla que el sistema requiere ajuste. El acumulador 29 actua como un muelle, cuando el horno se expande y se contrae, el gas dentro del acumulador es comprimido y se expande. Una valvula anade gas adicional al sistema a traves de la llnea de suministro de gas 25 para aumentar la carga y una valvula de alivio libera el gas para disminuir la carga dentro del sistema. Un fluido hidraulico no inflamable es suministrado a los 40 cilindros hidraulicos 21 a traves de la llnea de suministro hidraulico conectada al acumulador 29. Fuelles de goma 26 estan situados en alguno de los extremos del cilindro hidraulico para sellar y proteger los componentes internos del calor y la contaminacion por polvo. Una tuerca de aislamiento 23 esta incluida y sirve para dos fines: 1) puede ser apretada con lo que se elimina la carga del sistema hidraulico a la vez que mantiene la carga sobre la viga de contencion permitiendo que el sistema sea puesto en servicio o remplazado con la carga eliminada; o 2) actua como 45 un seguro en el caso de que se produzca un fallo del sistema hidraulico. Un separador 28 desplaza el sistema de union hidraulico del horno para dejar espacio para la tuerca de aislamiento 23.

La presion dentro de cada acumulador 29 es monitoreada a traves de los medidores de presion y los datos son retroalimentados al PLC que iguala la presion a una carga aplicada. La carga sera monitorizada para determinar so

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se desvla del rango de cara prescrito. El sistema hidraulico tiene tres modos de ajuste; disminuir la carga de union, aumentar la carga de union, y realizar el ciclo de los gatos para asegurar que todas las juntas de estanqueidad estan lubricadas adecuadamente y evitar el agarrotamiento. Los tres modos de ajuste se describen mas adelante.

Carga de Union Decreciente

A medida que el horno se expande, las fuerzas de union aumentan a medida que el fluido hidraulico no inflamable es empujado fuera de los cilindros hidraulicos al interior del acumulador 29 aumentando de este modo la presion de gas dentro del acumulador 29.

Se deja que la presion de gas dentro del acumulador 29 aumente hasta una presion maxima establecida. Cuando la presion aumenta dentro del acumulador 29 actua como un muelle amortiguando la carga aplicada al horno.

Si se alcanza la presion maxima es liberado del sistema algo de gas a traves de la valvula de alivio disminuyendo la presion dentro del acumulador 29 y a su vez disminuyendo la carga de union volviendo a la carga de diseno.

Cargas de Union Crecientes

Cuando el horno se contrae, la carga de union disminuye dado que el fluido hidraulico no inflamable es empujado al interior de los cilindros hidraulicos desde el acumulador disminuyendo de este modo la presion de gas dentro del acumulador.

Se deja que la presion de gas dentro del acumulador disminuye hasta una presion minima establecida. Cuando la presion disminuye dentro del acumulador este actua como un muelle manteniendo la carga sobre el horno.

Si se alcanza la presion minima algo de gas es insertando dentro del sistema desde la linea de suministro de gas a traves de una valvula aumentando con ello la presion dentro del acumulador y a su vez aumentado la carga de union volviendo a la carga de diseno.

Realizacion del Ciclo del Cilindro

Periodicamente se hace que los cilindros realicen su ciclo con el fin de asegurar que las juntas de estanqueidad estan apropiadamente lubricadas y los cilindros no se agarrotan. La carga de union se mantiene dentro del rango de carga definido durante toda la operacion de realizacion del ciclo.

Uno de los dos acumuladores disminuye la presion liberando gas a traves de la valvula de alivio. Se anade gas al segundo acumulador para adaptarse a la presion disminuida del primero. Este metodo, aunque disminuye la carrera de un cilindro, aumenta la carrera del segundo cilindro para encajar a traves de una serie de pequenos pasos hasta asegurar que las cargas de union correctas se mantienen durante el proceso.

Una vez que un cilindro ha alcanzado su maxima carrera, y el otro su minima carrera el proceso se invierte hasta que los dos cilindros alcanzan el rango opuesto de sus carreras.

Los dos cilindros vuelven entonces a su posicion inicial de manera que los dos cilindros tienen la misma carrera.

La tercera realizacion del dispositivo autoajustable se muestra en la Fig. 9. Se puede comparar con un gato de tornillo accionado por un motor hidraulico o electrico.

El principio basico de funcionamiento es que la carga de union en cada barra de atado sera monitoreada a traves de las celulas de carga 121 y los datos serian retroalimentados al PCP. La carga es monitoreada para determinar si se desvia del rango de carga prescrito. Cuando se determina que la carga de union esta fuera de un rango prescrito, el

motor 7 gira el tornillo sin fin 113 que a su vez gira el engranaje de tornillo sin fin 112. La carga de union se puede aumentar o disminuir dependiendo de la direccion de rotacion del motor 7. Un cojinete de carga 111 esta incluido para llevar transmitir tanto la carga vertical como la carga horizontal. Un alojamiento 114 y una tapa de alojamiento 110 protegen el accionamiento rueda dentada y tornillo sin fin y el hardware asociado de la suciedad y del polvo. Un 5 muelle 9 se puede utilizar para reducir la frecuencia de ajuste.

El accionamiento de rueda dentada y tornillo sin fin puede estar disenado a medida o utilizar un diseno de gato de tornillo existente dependiendo de lo requisitos de carga y espacio.

Para hornos rectangulares, ademas de mantener las cargas de diseno apropiadas, la verticalidad, o el aplomo, las vigas de contencion seran monitorizados para asegurar que los vigas de contencion siguen aplomadas dentro de 10 una cierta distancia predefinida. Si las vigas de contencion exceden la desviacion de aplomo admisible, los motores hidraulicos y los gatos seran utilizados como se ha descrito anteriormente para reaplomar las vigas de contencion.

La presente materia objeto de este modo puede automatizar el proceso de ajuste de carga para todas las formas de union de horno; uniones de crisol primaria y secundaria, uniones de pared horizontal, union de retencion de pared vertical, y uniones de cubrimiento circular. Especlficamente, el aparato esta destinado a aplicar cargas de union de 15 diseno especlficas a los elementos refractarios del horno a traves de todas las fases del funcionamiento del horno sin que se requiera ajuste manual regular. Los sistemas hidraulicos se pueden utilizar con o sin muelles de union.

El aparato propuesto puede ser aplicado a nuevos hornos de fundicion que estan siendo construidos o actualizados para mejorar los hornos de fundicion existentes. El aparato propuesto se puede aplicar a hornos con un gran numero de puntos de carga de union o a hornos tan pequenos como un sistema de union.

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   REIVINDICACIONES

   1. Un dispositivo autoajustable para un sistema de union para un horno metalurgico, que comprende:

   un medidor o sensor que mide una de, las fuerzas de union de horno, o la presion de un sistema hidraulico que aplica carga al horno; y

   un mecanismo de ajuste de carga como respuesta a una medida realizada por el medidor o sensor que excede una cantidad predeterminada, o bien por encima o bien por debajo de la carga deseada, y despues ajusta automaticamente la carga del sistema de union,

   en donde el mecanismo de ajuste de carga comprende un motor hidraulico (7) y un tren de engranajes (3, 4, 5), comprendiendo dicho tren de engranajes (3, 4, 5) una tuerca de engranaje (3),

   el dispositivo autoajustable para el sistema de union para un horno metalurgico que ademas comprende:

   una celula de carga (121) que mide las fuerzas de union del horno y determina cuando la carga varla superando un llmite predefinido desde un punto establecido, y

   un cubo (2) y un cilindro hidraulico (1) en serie con el motor hidraulico (7) y el tren de engranajes (3, 4, 5).
2. 2. El dispositivo autoajustable de la reivindicacion 1, en el que el motor hidraulico (7) esta disenado como un tornillo de potencia para girar la tuerca de engranaje (3) mientras la tuerca de engranaje (3) esta bajo carga.
3. 3. El dispositivo autoajustable de la reivindicaciones 1 o 2, en el que la celula de carga (121) esta conectada a un miembro de atado (33) de la union de la union del horno en un sistema de ajuste.
4. 4. El dispositivo autoajustable de la reivindicacion 1, que comprende dos gatos huecos (21) conectados en serie con acumuladores (29) y un sistema de suministro de gas asociado.
5. 5. El dispositivo autoajustable de la reivindicacion 4, que comprende ademas un medidor de presion que mide la presion dentro del acumulador y determina si la presion varla con respecto a la presion de diseno mas alla de un llmite predefinido.
6. 6. El dispositivo autoajustable de la reivindicacion 5, que comprende ademas una valvula para anadir gas adicional desde el sistema de suministro de gas.
7. 7. El dispositivo autoajustable de la reivindicacion 1, en el que el mecanismo de ajuste de carga comprende un motor (7) y un engranaje de tornillo sin fin (112, 113) que actua sobre el miembro de atado del sistema de union.
8. 8. El dispositivo autoajustable de la reivindicacion 7, que comprende ademas una celula de carga (121) sobre el miembro de atado (33) del sistema de union para monitorear si la carga de union se desvla de un rango de carga prescrito.
9. 9. El dispositivo autoajustable de la reivindicacion 8, que comprende ademas al menos un muelle (9).

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10. 10. El dispositivo autoajustable de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende ademas medios para monitorear la verticalidad de las vigas de contencion del horno.
11. 11. El metodo de funcionamiento de un dispositivo autoajustable de la reivindicacion 1, que comprende las siguientes etapas:

    - una celula de carga (121) mide las fuerzas de union de horno y determina cuando varla la carga mas de un llmite predefinido desde el punto establecido que indica que el sistema requiere ajuste,

    - cuando se ha determinado que la carga de union requiere ajuste, el cilindro hidraulico (1) es acoplado y ajustado para exceder la carga que esta siendo aplicada con el fin de descargar la tuerca de engranaje (3),

    - el motor hidraulico (7) es acoplado para sujetar la tuerca de engranaje (3) de nuevo con un numero de revoluciones prestablecidas,

    - el cilindro hidraulico (1) ajusta la carga de union a la carga de diseno,

    el motor hidraulico (7) es acoplado para ajustar la tuerca de engranaje (3) de nuevo hasta contacto con la placa de apoyo,

    - el cilindro hidraulico (1) es descargado y la celula o celulas de carga (121) hacen una comprobacion para asegurar de que la carga apropiada esta siendo aplicada al sistema.