ES2819523T3 - Cable de alta corriente y dispositivo de alimentación para hornos de funcionamiento eléctrico - Google Patents

Abstract

Cable de alta corriente (1) para el contacto eléctricamente conductor de un brazo soporte de electrodo de un horno de funcionamiento eléctrico para procedimientos de refundición de electroescorias y hornos de reducción, con - un conductor de alta corriente (2), - un revestimiento (3) que rodea el conductor de alta corriente, y - una cabeza de cable (4) conectada al conductor de alta corriente por lo menos en un extremo del cable, caracterizado porque el conductor de alta corriente (2) y la cabeza del cable (4) están formados a partir de aluminio o de una aleación de aluminio.

Description

DESCRIPCIÓN

Cable de alta corriente y dispositivo de alimentación para hornos de funcionamiento eléctrico

La invención se refiere a un cable de alta corriente para el contacto eléctricamente conductor de un brazo soporte de electrodo de un horno de funcionamiento eléctrico, para procedimientos de refundición de electroescoria y hornos de reducción, con

- un conductor de alta corriente,

- un revestimiento aislante que rodea el conductor de alta corriente, y

- una cabeza de cable conectada al conductor de alta corriente por lo menos en un extremo del cable.

La invención también se refiere a un dispositivo de alimentación para hornos de funcionamiento eléctrico para procedimientos de refundición de electroescoria y hornos de reducción.

Los cables de alta corriente son conocidos del estado de la técnica en una variedad de configuraciones. A este respecto, los cables de alta corriente correspondientes se utilizan en particular para conectar el lado secundario de un transformador de una instalación de alta corriente correspondiente a un electrodo o a un brazo soporte para un electrodo de un horno de cubeta o de arco eléctrico, o a otro componente que funcione con corriente de alta intensidad. Los hornos de cubeta más pequeños presentan normalmente tres fases y están conectados a dos cables de alta corriente por fase. En los hornos más grandes se utilizan habitualmente incluso cuatro o más cables de alta corriente por fase.

Los cables de alta corriente del tipo citado conocidos por el estado de la técnica presentan normalmente un conductor de cobre o de una aleación de cobre, debido a su buena conductividad y ductilidad. La cabeza del cable y el brazo soporte del electrodo también están configurados, al menos parcialmente, a partir de cobre o de una aleación correspondiente.

Aquí existe la desventaja, por un lado, del peso comparativamente alto, que hace que los cables comparativamente voluminosos sean más difíciles de manipular y, debido a las elevadas fuerzas de tracción, hace que los cables pesados y libremente suspendidos sean más susceptibles de sufrir desgaste, especialmente en los extremos de la cabeza.

Además de esto, sin embargo, en particular el aumento de los precios del cobre hace deseable el desarrollo de nuevas posibilidades de materiales alternativos para conductores, especialmente también para aplicaciones de uso intensivo de materiales, como los dispositivos de alimentación de energía para hornos de arco eléctrico.

La invención se basa en la tarea de proporcionar un cable de alta corriente para el contacto eléctricamente conductor de un brazo soporte de electrodo de un horno de arco eléctrico, que presente una buena conductividad, pero que sin embargo sea estable y pueda producirse de forma económica.

El documento FR 1336823 revela un brazo soporte de electrodo eléctricamente conductor de un metal ligero, que está provisto de conductos de refrigerante en la dirección longitudinal. El brazo soporte de electrodo está provisto lateralmente de unas placas metálicas en el extremo alejado del electrodo. Para el contacto eléctrico del brazo soporte de electrodo están previstos unos cables de alta corriente de aluminio, que o bien están soldados directamente a las placas o están alojados en unos manguitos de conexión dispuestos en las placas.

La invención resuelve la tarea mediante un dispositivo conforme a la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se indican unos perfeccionamientos ventajosos de la invención.

Según la invención, el cable de alta corriente rodeado por un revestimiento aislante, para el contacto eléctricamente conductor de un brazo soporte de electrodo de un horno de arco eléctrico, presenta un conductor de alta corriente de aluminio o una aleación de aluminio. Una cabeza de cable, conectada al conductor de alta corriente por lo menos en un extremo del cable, está también formada por aluminio o una aleación de aluminio según la invención.

Si bien el aluminio conduce la corriente peor que el cobre, el aluminio es bastante más ligero y también más económico. Por lo tanto, para lograr la conductividad requerida, es necesario ciertamente aumentar la sección transversal del cable de alta corriente para la transición del conductor de cobre a un conductor de aluminio. Debido al peso específico bastante más bajo del aluminio, el cable de alta corriente según la invención se caracteriza sin embargo por un bajo peso total. Además de una manipulación simplificada, este factor conduce a una reducción de las fuerzas de tracción del cable en los extremos de la cabeza, lo que resulta en una mejor estabilidad a largo plazo de la línea de alta corriente. El cable de alta corriente con conductor de aluminio también es superior al cable de cobre en términos de precio.

Además de esto, la conformación de la cabeza del cable de aluminio o de una aleación de aluminio de acuerdo con la invención también contribuye significativamente a reducir la susceptibilidad a sufrir desgaste. De este modo, en la conexión entre el extremo del cable y la cabeza del mismo se prescinde deliberadamente de un emparejamiento de metales con diferentes electronegatividades y, de esta manera, se evita ventajosamente una corrosión por contacto electroquímica.

Por un cable de alta corriente se entiende básicamente cualquier cable, que sea adecuado para conducir una alta corriente. A este respecto el cable de alta corriente puede estar conformado inicialmente de cualquier manera. De esta forma, el cable de alta corriente puede estar formado por un solo elemento conductor eléctrico. Sin embargo, en un modo de realización preferido de la invención, el conductor de alta corriente presenta al menos dos o más conductores individuales, que están configurados a partir de aluminio o de una aleación de aluminio.

Básicamente, el conductor de alta corriente o los conductores individuales pueden presentar cualquier forma y en particular cualquier sección transversal. Sin embargo, el conductor de alta corriente o los conductores individuales están configurados preferiblemente con una sección transversal redonda. A este respecto, el conductor de alta corriente presenta en suma una sección transversal de 100 a 7.500 mm2, preferiblemente de 1.000 a 6.000 mm2y/o los conductores individuales una sección transversal de 10 a 1.000 mm2, preferible de 100 a 600 mm2.

Los conductores individuales pueden estar dispuestos de cualquier manera unos respecto a los otros. Pueden ser adyacentes entre sí y/o estar retorcidos o dispuestos distanciados entre ellos. Preferiblemente cada conductor individual está rodeado por un revestimiento dispuesto coaxialmente, en donde el revestimiento está configurado a partir de cualquier material o compuesto material que no conduzca la corriente, en particular un plástico, un compuesto de caucho o una laca. El revestimiento se usa, entre otras cosas, para distanciar los conductores individuales entre sí y reducir la fricción entre ellos.

El cable de alta corriente puede ser usado sin refrigeración, es decir, sin un medio de refrigeración que rodee al conductor. En un perfeccionamiento preferido de la invención, el cable se refrigera, en particular se refrigera con líquido. En este caso, el conductor de alta corriente está dispuesto dentro de un líquido refrigerante dispuesto en el revestimiento. Cualquier fluido o mezcla de fluidos puede utilizarse como líquido refrigerante, que garantice una mejor disipación del calor. Además de esto, los fluidos también pueden ser provistos de aditivos, por ejemplo, con aditivos de protección contra la corrosión.

Con el cable de alta corriente según la invención, la conexión de al menos un extremo del cable del conductor de alta corriente a una cabeza de cable puede realizarse como se desee. De esta manera, la conexión puede realizarse mediante aportación de materiales, por ejemplo, mediante estañado o soldadura. En un modo de realización preferido de la invención, la cabeza del cable está conectada por fuerza externa al conductor de alta corriente y, de forma más preferida, unida a presión. En un perfeccionamiento de la invención también puede incluirse el revestimiento en la unión a presión. En el caso de un cable de alta corriente refrigerado por líquido, el revestimiento en la zona unida a presión también se obtura contra una fuga del líquido refrigerante.

Durante el funcionamiento, el cable de alta corriente sigue el descenso, la elevación y la basculación del brazo soporte de electrodo. De este modo, también la sección de conexión entre el conductor de alta corriente y la cabeza del cable está particularmente expuesta a fuertes tensiones de tracción, compresión y torsión.

Para hacer frente a estas tensiones, la conexión por fuerza externa entre el conductor de alta corriente y la cabeza del cable se refuerza mediante una conexión por forma geométrica y/o mediante aportación de materiales, de acuerdo con un perfeccionamiento preferido de la invención.

En una forma de realización preferida, la cabeza del cable presenta unos resaltes en dirección al conductor de alta corriente que, de forma más preferida, están formadas por pivotes y/o anillos. Estos resaltes penetran en la superficie del conductor de alta corriente, en una conexión por forma geométrica, durante la unión a presión. Dado el caso, un flujo del aluminio inducido por la presión también puede conducir, a este respecto, a una conexión mediante aportación de materiales entre la cabeza del cable y el conductor de alta corriente.

El revestimiento del cable de alta corriente puede estar configurado a partir de cualquier material. En el caso de un cable de alta corriente refrigerado por líquido, el revestimiento está configurado de tal manera, que ningún líquido puede fugarse. De este modo, el revestimiento puede estar formado en una sola capa por ejemplo de material plástico o de caucho. Sin embargo, el revestimiento también puede consistir en un compuesto de varias capas, en donde al menos una capa es estanca a los líquidos y al menos otra capa ejerce otras propiedades funcionales, como por ejemplo un refuerzo para la protección contra influencias externas.

En una forma de realización preferida, el revestimiento está formado por una manguera flexible. El modo de realización flexible de la manguera mejora la movilidad del cable de alta corriente. Además de esto se obtiene un aumento de la estabilidad frente a la rotura por presión y fatiga de la manguera.

Por regla general, las mangueras de este tipo no tienen que ser confeccionadas especialmente, sino que pueden ser seleccionadas de manera económica entre la amplia gama de mangueras disponibles en el mercado, de forma correspondiente a su perfil de requisitos en términos de sección transversal, resistencia a la carga por presión y material.

Por lo tanto, para su fabricación, solo es necesario tirar de la manguera flexible coaxialmente sobre el conductor de alta corriente y, a continuación, que la misma se conect en los extremos de la manguera al mismo, dado el caso, de manera estanca al líquido y a la presión. A este respecto, la conexión entre la manguera y el conductor de alta corriente puede realizarse a voluntad. De esta forma, la manguera puede estar conectada al conductor de alta corriente mediante aportación de materiales, por ejemplo, mediante pegado, y/o por una fuerza externa, por ejemplo, mediante una abrazadera de manguera. Preferiblemente, la manguera se une a presión junto con el conductor de alta corriente y/o la cabeza del cable al menos en un extremo.

En el contexto del menor precio de la materia prima del aluminio en comparación con los precios del cobre, de los componentes que están esencialmente disponibles comercialmente en el mercado y del procedimiento de fabricación comparativamente sencillo, el cable de alta corriente de acuerdo con la invención destaca por sus bajos costes de producción. Además de esto, la conformación del cable de alta corriente de acuerdo con la invención garantiza preferiblemente un cable de alta corriente con una estabilidad mejorada con respecto a

a) la resistencia a la rotura por fatiga en el punto de conexión entre la cabeza del cable y el extremo del conductor de alta corriente (resultante de las menores fuerzas de tracción del conductor de alta corriente más ligero), b) la resistencia a la corrosión en el punto de conexión entre la cabeza del cable y el conductor de alta corriente (material con la misma electronegatividad),

c) la resistencia a la rotura por fatiga del revestimiento por medio de un modo de realización en forma de una manguera flexible, que sigue los movimientos del brazo de electrodo y que también soporta la carga por presión provocada por el líquido refrigerante.

Según la invención, el brazo de electrodo también está configurado a partir de aluminio o de una aleación de aluminio en un dispositivo de alimentación para un horno de arco eléctrico con un cable de alta corriente, conectado al brazo soporte de electrodo, además del conductor de alta corriente y de la al menos una cabeza de cable.

Dado que el brazo de electrodo constituye una parte nada despreciable del dispositivo de alimentación, el peso y por último, pero no menos importante, los costes de material para todo el dispositivo de alimentación se reducen significativamente. Mediante la selección del mismo material para la cabeza del cable, el cable de alta corriente y el brazo de electrodo, se reduce además bastante la susceptibilidad a la corrosión por contacto en el dispositivo de alimentación y especialmente en los puntos de contacto eléctrico entre el conductor de alta corriente y la cabeza del cable, por un lado, y la cabeza del cable y el brazo de electrodo, por otro lado.

A continuación se explica un ejemplo de realización ventajoso en base a un dibujo.

Aquí muestra

la Fig. 1 una vista en perspectiva de una primera forma de realización de un cable de alta corriente para el contacto eléctricamente conductor de un brazo soporte de electrodo de un horno de arco eléctrico.

La forma de realización del cable de alta corriente 1 representada en la Fig. 1 presenta un conductor de alta corriente 2, que está formado por varios conductores individuales 5 de aluminio, de los cuales están representados aquí tres conductores individuales 5 a modo de ejemplo. Los conductores individuales 5 están rodeados coaxialmente por un aislamiento 6.

En el caso de la forma de realización representada en la Fig. 1 se trata de un cable de alta corriente 1 refrigerado por líquido. Para ello los conductores individuales 5 que presentan un aislamiento 6 están dispuestos a una distancia entre ellos dentro de un revestimiento 3, lleno de un líquido refrigerante 7 o a través de la cual fluye el líquido refrigerante 7. El revestimiento 3 está provisto de unas conexiones 8 para la alimentación y descarga del líquido refrigerante 7, en donde sólo puede verse una conexión 8 en la Fig. 1 debido a la representación en perspectiva.

En el extremo del cable, el cable de alta corriente 1 presenta, en la forma de realización representada, una cabeza de cable 4 de aluminio, que está conectada al conductor de alta corriente 2 y al revestimiento 3.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. - Cable de alta corriente (1) para el contacto eléctricamente conductor de un brazo soporte de electrodo de un horno de funcionamiento eléctrico para procedimientos de refundición de electroescorias y hornos de reducción, con

- un conductor de alta corriente (2),

- un revestimiento (3) que rodea el conductor de alta corriente, y

- una cabeza de cable (4) conectada al conductor de alta corriente por lo menos en un extremo del cable, caracterizado porque el conductor de alta corriente (2) y la cabeza del cable (4) están formados a partir de aluminio o de una aleación de aluminio.

2. - Cable de alta corriente (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque el conductor de alta corriente (2) presenta al menos dos conductores individuales (5).

3. - Cable de alta corriente (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los conductores individuales (5) presentan un aislamiento (6) dispuesto coaxialmente.

4. - Cable de alta corriente (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el conductor de alta corriente (2) está refrigerado por líquido, en particular está dispuesto dentro de un líquido refrigerante (7) dispuesto en el revestimiento (3).

5. - Cable de alta corriente (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cabeza del cable (4) está conectada por fuerza externa, en particular unida a presión, al conductor de alta corriente (2).

6. - Cable de alta corriente (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cabeza del cable (4) presenta unos resaltes que sobresalen en dirección al conductor de alta corriente (2).

7. - Cable de alta corriente (1) según la reivindicación 6, caracterizado porque los resaltes están formados por pivotes y/o anillos.

8. - Cable de alta corriente (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el revestimiento (3) está formado por una manguera flexible.

9. - Cable de alta corriente (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el conductor de alta corriente (2) presenta en suma una sección transversal de 100 a 7.500 mm2, preferible de 1.000 a 6.000 mm2 y/o los conductores individuales (5) una sección transversal de 10 a 1.000 mm2, preferible de 100 a 600 mm2.

10. - Dispositivo de alimentación para hornos de funcionamiento eléctrico para procedimientos de refundición de electroescorias y hornos de reducción con un brazo soporte de electrodo, caracterizado porque el brazo soporte de electrodo está formado por aluminio o una aleación de aluminio y está conectado a un cable de alta corriente (1) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1-9.