ES2831829T3 - Cierre deslizante en la buza de un recipiente metalúrgico - Google Patents

Cierre deslizante en la buza de un recipiente metalúrgico Download PDF

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Abstract

Unidad de cierre deslizante en la buza de un recipiente metalúrgico, preferiblemente un horno anódico de cobre (1), con una carcasa (9) en la que están dispuestas placas de cierre (6, 8) refractarias así como al menos un manguito interior (13) refractario a continuación, estando previsto un calentador de inducción (14), caracterizada por que el calentador de inducción (14) presenta al menos una bobina de inducción (15) que rodea por el exterior y/o por el interior de la carcasa (9) al menos parcialmente el al menos un manguito interior (13) refractario, con cámaras de refrigeración (18, 19) que la envuelven, estando incrustada la bobina de inducción (15) en un cuerpo de soporte (17) de material ferrítico y estando provista de la cámara de refrigeración (18) que rodea periféricamente el cuerpo de soporte (17) y de la cámara de refrigeración (19) adyacente a la pared lateral del cuerpo de soporte orientada hacia el recipiente, estando instalado el cuerpo de soporte (17) con las cámaras de refrigeración (18, 19) que lo rodean de manera amovible en una placa de soporte (23) fijada a la buza (5), estando colocado entre esta y el cierre deslizante (6) un anillo distanciador (24) que se apoya contra el cuerpo de soporte (17).

Description

DESCRIPCIÓN
Cierre deslizante en la buza de un recipiente metalúrgico
La invención se refiere a un cierre deslizante en la buza de un recipiente metalúrgico según el preámbulo de la reivindicación 1.
Un cierre deslizante de este tipo se describe en el documento EP 2 318 559, por ejemplo, en un horno de cobre anódico. En este, la masa fundida de cobre se purifica mediante refinado a la llama dando lugar a cobre anódico y luego el cobre se vierte en forma anódica, regulándose el caudal del cobre mediante el control de la cantidad de flujo de salida con el cierre deslizante dispuesto en el extremo de la buza. Esto permite realizar la operación de colada sin tener que girar el tambor del horno. Sin embargo, en un horno de este tipo resulta desventajoso que, cuando el cierre deslizante está cerrado o muy estrangulado, la masa fundida que se encuentra en el canal de vertido puede congelarse y la funcionalidad de la colada se ve afectada hasta tal punto que se interrumpe el funcionamiento de la instalación.
En ciertos hornos metalúrgicos está previsto mantener cerrado el canal de salida de la buza con una masa de obturación cuando el horno contiene masa fundida durante el funcionamiento, antes de que tenga lugar la colada. En consecuencia, esta masa de obturación debe perforarse desde fuera del canal de salida y la masa fundida congelada y/o la escoria en este debe fundirse con una lanza. Por regla general, esto conduce a un desgaste rápido e incontrolado de los materiales refractarios que forman la buza.
De acuerdo con el documento JP-A-S5930468, se divulga un cierre deslizante con una placa deslizante y una placa estacionaria y, por encima de estas, un manguito ubicado principalmente en la mampostería de una cuchara. En la circunferencia de este manguito está dispuesta una bobina de inducción, que está envuelta por un cartucho, que también está dispuesto en gran medida en la mampostería de la cuchara. Cuando esta bobina de inducción es alimentada con corriente alterna, el acero solidificado en el manguito se funde y por lo tanto se evitará la obstrucción del manguito sin que el acero fundido se contamine. En el caso de esta bobina de inducción ubicada por encima del cierre deslizante y principalmente en la mampostería de la cuchara resulta desventajoso el fuerte calentamiento de la misma, ya que esta se extiende hasta cerca del interior de la cuchara en la que está contenida la masa fundida. Por lo tanto, la vida útil y la funcionalidad de esta bobina son muy limitadas.
La invención se basa en el objetivo evitar estos inconvenientes y crear un cierre deslizante para un recipiente metalúrgico del tipo mencionado al principio, que garantice la plena funcionalidad del recipiente durante toda la operación de colada.
De acuerdo con la invención, este objetivo se consigue mediante las características de la reivindicación 1.
De esta manera, es posible mantener siempre la masa fundida que se encuentra en el canal de salida de la buza tan caliente que no se congele antes y/o durante la colada de la masa fundida o que el metal en cualquier caso congelado y/o la escoria pueda fundirse en la buza.
En consecuencia, la masa fundida congelada y/o la escoria en el canal de salida se puede fundir con la bobina de inducción ya antes de la colada con el cierre deslizante cerrado. Como resultado, toda la operación de colada se lleva a cabo de manera más segura y, a este respecto, se puede controlar y vigilar mejor, y los materiales refractarios de la buza tienen además una vida útil más larga. De esta forma, se puede prescindir del uso de masa de obturación y de su perforación, o de la fusión de masa fundida congelada o la escoria con una lanza convencional.
La invención también prevé que el calentador de inducción esté compuesto por una bobina de inducción que rodea la buza y por un sistema de refrigeración que la envuelve. Esta medida evita que la bobina de inducción se caliente por la mampostería o la camisa exterior del horno y por el cierre deslizante, que se calienta durante el funcionamiento.
Para concentrar la potencia de calentamiento de la bobina de inducción en el canal de colada con las menores pérdidas posibles, la invención prevé que la bobina de inducción esté incrustada en un cuerpo de soporte de material ferrítico y que el sistema de refrigeración esté provisto de una cámara de refrigeración que envuelve periféricamente el cuerpo de soporte y de una cámara de refrigeración contigua a la pared lateral del cuerpo de soporte orientada hacia el horno.
Con el sistema de refrigeración de la bobina de inducción se obtiene la ventaja adicional de que resulta posible una solidificación controlada de la masa fundida o escoria en la buza de un horno con el cierre deslizante cerrado. Esto puede servir, por ejemplo, como protección frente a la ruptura para garantizar un funcionamiento seguro de un horno entre dos operaciones de colada, lo que podría ser importante en ciertos hornos metalúrgicos, por ejemplo, si su buza se sitúa por debajo del nivel del baño durante el funcionamiento.
De acuerdo con la invención, el cuerpo de soporte con las cámaras de refrigeración que lo rodean está instalado en una placa de soporte fijada a la camisa de acero, insertándose entre esta y el cierre deslizante un anillo distanciador, por ejemplo de material de cobre, que se apoya contra el cuerpo de soporte de la bobina de inducción. El cierre deslizante o los materiales refractarios de la buza se pueden instalar y retirar, así, por separado de la unidad estructural que consta del cuerpo de soporte, la bobina de inducción y las cámaras de refrigeración.
De acuerdo con la invención, la buza está formada por un ladrillo perforado dispuesto en el revestimiento del horno refractario y por un manguito interior de material refractario conectado al mismo y que forma el canal de salida de la buza, que está provisto de un inserto anular de grafito o material que contiene grafito en la zona de la bobina de inducción. Las propiedades eléctricas y térmicas adecuadas del grafito aumentan el efecto de calentamiento de la bobina de inducción sobre la masa fundida que se encuentra en el canal de vertido.
En la zona del inserto de grafito, el manguito interior está provisto de una capa dura que protege la superficie interior del inserto, por ejemplo de material de alúmina o SiC. Esto evita que la masa fundida que llega y/o la escoria y/o gas oxidante, tal como el aire, ataquen el inserto de grafito. Este efecto protector también se puede extender a todo el manguito interior prolongando la capa dura más allá del inserto.
La invención se explica a continuación con más detalle mediante un ejemplo de realización haciendo referencia al dibujo. Muestran:
la Fig. 1 una sección transversal parcial o una vista parcial de un cierre deslizante de acuerdo con la invención así como la buza de un horno anódico de cobre;
la Fig. 2 una sección transversal esquemática ampliada a través de un calentador de inducción del cierre deslizante según la figura 1, y
la Fig. 3 un horno anódico de cobre de acuerdo con la invención con un dispositivo, mostrado en perspectiva. La figura 1 muestra un cierre deslizante 10 en una buza 5 de un horno metalúrgico, preferiblemente un horno anódico de cobre 1, que comprende una camisa de acero 2 exterior y un revestimiento 3 refractario. En el revestimiento 3, esta buza 5 que discurre radialmente hacia fuera está formada con una piedra perforada 11 con la abertura de salida 12.
En lugar de un horno anódico de cobre podrían estar previstos otros recipientes con el cierre deslizante o un dispositivo de cierre similar, tal como, por ejemplo, un convertidor con un sangrado formado por varios manguitos alineados entre sí sin ladrillo perforado, un horno de fusión ultrarrápida, un horno de electrofusión o un recipiente metalúrgico similar.
El cierre deslizante 10 está configurado de manera convencional y no se exponen todos los detalles del mismo. En concreto, en este está prevista una carcasa 9 fijada al lado exterior del horno, en la que está insertada al menos una placa de cierre 6 refractaria y está fijado de manera retirable un manguito interior 13 a continuación por encima de la misma. Este cierre deslizante 10 presenta, además, una placa deslizante 8 refractaria móvil, indicada, que está sujeta en una unidad no mostrada en detalle y que está presionada contra la placa de cierre 6 superior y puede moverse con respecto a esta a una posición de apertura o de cierre del cierre deslizante.
De acuerdo con la invención, hay un calentador de inducción 14 amovible colocado en la buza 5, que presenta una bobina de inducción 15 que rodea el manguito interior 13 por encima de la carcasa 9. Convenientemente, la carcasa 9 tiene asociado a este respecto un anillo de soporte 23 que está fijado en una placa de sujeción 2' fijada en la camisa de acero 2 del horno 1.
Para optimizar el efecto de calentamiento de la bobina de inducción 15 en el canal de salida 12 de la buza está previsto un inserto 30 anular de grafito o material que contiene grafito en el manguito interior 13 en la zona de la bobina de inducción 15. El inserto 30 está provisto ventajosamente de una capa aislante en la parte trasera y/o en ambos lados frontales.
El manguito interior 13 está provisto, en la zona del inserto 30, de una capa dura 31, preferiblemente de alúmina Al2O3 o SiC, con la que la superficie interior del inserto está protegida frente a la masa fundida que llega y/o la escoria y/o gas oxidante, como por ejemplo aire. La capa dura 31 puede prolongarse dado el caso más allá del inserto 30 anular. Para facilitar la instalación, el manguito interior 13 está centrado en la carcasa 9 y en el anillo distanciador 24 y se inserta en el ladrillo perforado 11 desde el exterior.
Como se puede ver en la figura 2, la bobina de inducción 15 está incrustada en un cuerpo de soporte 17 de material ferrítico. El cuerpo de soporte 17 con las cámaras de refrigeración 18, 19 que lo rodean se instalan en la placa de soporte 23. Además, el calentador de inducción 14 está convenientemente envuelto por una capa aislante en las paredes trasera y lateral. Además, entre este cuerpo de soporte 17 y el cierre deslizante 10 está insertado un anillo distanciador 24, preferentemente de material de cobre. Este anillo espaciador 24 sirve como elemento de centrado del manguito interior 13 en la buza 5. Sin embargo, también podrían estar previstos dos anillos independientes. Entre la placa de soporte 23, la placa de sujeción 2' y la carcasa 9 también está previsto un conducto longitudinal con una acanaladura o similar para alojar al menos una línea 26, tal como un cable eléctrico y una tubería de refrigerante, para la bobina de inducción 15.
La carcasa 9 está fijada a la placa de soporte 23 o a la placa de sujeción 2' y se puede instalar y retirar junto con el manguito interior 13 por separado del calentador de inducción 14 con el cuerpo de soporte 17, la bobina de inducción 15 y las cámaras de refrigeración 18, 19.
La figura 3 ilustra un horno anódico de cobre 1 con un cierre deslizante 10 montado en su buza, que comprende un tambor de horno con una camisa de acero 2 y una abertura de llenado 4. La masa fundida de cobre, que se ha purificado en un tratamiento especial en el horno, se cuela a continuación a través del cierre deslizante 10, que está montado en la buza en la circunferencia del tambor de horno.
En el horno anódico de cobre 1 están previstos preferiblemente, para hacer funcionar el calentador de inducción 14 en la buza, un generador 27 externo y un transformador 28 conectado al mismo a través de conductos 25, estando este último unido al horno 1, por ejemplo. Además, está previsto este cable eléctrico 26 que va desde el transformador 28 hasta la bobina de inducción 15 así como el conducto de refrigeración. El generador y el transformador también podrían estar formados como una unidad estructural y unirse al horno o estacionarse por separado del mismo.
Por medio de un sistema de refrigeración 16 con un módulo de refrigeración 29 y tuberías de suministro y retorno 20, 21, por un lado se alimenta refrigerante a la bobina de inducción 15 y a las cámaras de refrigeración 18, 19 del calentador de inducción 14, y por otro lado se proporcionan al generador 27 y al transformador 28 suficiente capacidad de refrigeración.
En principio, la invención también se puede aplicar a todos los hornos metalúrgicos cuya buza esté provista de un cierre deslizante dispuesto en el extremo de la buza.
El calentador de inducción 14 de acuerdo con la invención se activa manual o automáticamente en cooperación con el dispositivo de accionamiento del cierre deslizante. En función del tipo o de la estructura del horno, este también puede contener varias bobinas de inducción distribuidas a lo largo de la buza.
Como ventaja adicional, la bobina de inducción se puede utilizar como sensor de escoria para la escoria que llega a la buza al menos al final de la colada. Tan pronto como la escoria eléctricamente no conductora fluye hacia el canal de vertido, la resistencia eléctrica de la masa fundida cambia, por lo que esto se puede detectar a través de la corriente inducida de la bobina de inducción y el cierre deslizante se puede cerrar automáticamente. A este respecto, podría utilizarse al menos una bobina adicional como bobina de referencia o similar, pudiendo utilizarse esta bobina de referencia de manera similar a una bobina de medición.
Con una bobina de inducción de este tipo puede determinarse, además, si hay masa fundida o masa fundida solidificada y/o masa de obturación y las proporciones en el canal de vertido.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Unidad de cierre deslizante en la buza de un recipiente metalúrgico, preferiblemente un horno anódico de cobre (1), con una carcasa (9) en la que están dispuestas placas de cierre (6, 8) refractarias así como al menos un manguito interior (13) refractario a continuación, estando previsto un calentador de inducción (14), caracterizada por que
el calentador de inducción (14) presenta al menos una bobina de inducción (15) que rodea por el exterior y/o por el interior de la carcasa (9) al menos parcialmente el al menos un manguito interior (13) refractario, con cámaras de refrigeración (18, 19) que la envuelven, estando incrustada la bobina de inducción (15) en un cuerpo de soporte (17) de material ferrítico y estando provista de la cámara de refrigeración (18) que rodea periféricamente el cuerpo de soporte (17) y de la cámara de refrigeración (19) adyacente a la pared lateral del cuerpo de soporte orientada hacia el recipiente, estando instalado el cuerpo de soporte (17) con las cámaras de refrigeración (18, 19) que lo rodean de manera amovible en una placa de soporte (23) fijada a la buza (5), estando colocado entre esta y el cierre deslizante (6) un anillo distanciador (24) que se apoya contra el cuerpo de soporte (17).
2. Unidad de cierre deslizante según la reivindicación 1, caracterizada por que
la bobina de inducción (15) y las cámaras de refrigeración (18, 19) del calentador de inducción (14) se alimentan con un refrigerante a través de un sistema de refrigeración (16) con un módulo de refrigeración (29) en las proximidades del recipiente.
3. Unidad de cierre deslizante según la reivindicación 2, caracterizada por que el sistema de refrigeración (16) con el módulo de refrigeración (29) también suministra un refrigerante a un generador (27) y a un transformador (28) para la alimentación eléctrica de la bobina de inducción (15).
4. Buza en un recipiente metalúrgico con unidad de cierre deslizante según una de las reivindicaciones 1 a 3, con un ladrillo perforado dispuesto en el revestimiento del horno refractario, caracterizada por que
el ladrillo perforado (11) está conectado a un manguito interior (13) refractario que forma el canal de salida (12) de la buza y que está provisto de un inserto (30) refractario anular de grafito o de material que contiene grafito en la zona de la bobina de inducción (15).
5. Buza según la reivindicación 4, caracterizada por que la superficie interior del inserto está provista de una capa dura (31) protectora, preferiblemente de alúmina o SiC.
6. Buza según la reivindicación 5, caracterizada por que la capa dura (31) se prolonga más allá del inserto (30) anular.
7. Buza según una de las reivindicaciones anteriores 4 a 6, caracterizada por que
el al menos un manguito interior (13) con el inserto (30) puede insertarse en el ladrillo perforado (11) desde el exterior.
8. Procedimiento para determinar escoria en la buza de un recipiente metalúrgico, con una unidad de cierre deslizante en la buza según una de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, caracterizado por que
la bobina de inducción (15) se utiliza como sensor de escoria para la escoria que llega a la buza al final de la colada, en el que la escoria que fluye al interior del canal de vertido es detectada a través de la corriente inducida de la bobina de inducción (15) y el cierre deslizante se cierra automáticamente.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que hay incluida al menos una bobina adicional como bobina de referencia para el sensor de escoria en el calentador de inducción (14).
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