ES2901425T3 - Panel de enfriamiento acoplado a una pared interior de un horno de fabricación de acero y horno de fabricación de acero asociado - Google Patents

Abstract

Un panel de enfriamiento (40) acoplado a una pared interior (26) de un horno de fabricación de acero (80), que comprende: tubería (50) que se enrolla sinuosamente entre un primer extremo y un segundo extremo, la tubería que incluye una pluralidad de secciones de tubería (5) alineadas sustancialmente paralelas entre sí; una entrada (56) formada en el primer extremo de la tubería (50) y configurada para recibir un fluido para enfriar el horno (80); una salida (58) formada en el segundo extremo de la tubería (50) y que está en comunicación de fluidos con la entrada (56); un miembro de base configurado para acoplar la tubería (50) a la pared interior (26); y una pluralidad de codos de retorno de una pieza (1, 53) cada uno de los cuales acopla dos de la pluralidad de secciones de tubería (5) entre sí; en donde, cada uno de la pluralidad de codos de retorno de una pieza (1, 53) comprende una primera pata y una segunda pata, la primera pata está soldada a una primera sección de tubería de las dos secciones de tubería y la segunda pata está soldada a una segunda sección de tubería de las dos secciones de tubería; en donde, la primera pata comprende una primera longitud y la segunda pata comprende una segunda longitud, donde la primera longitud es mayor que la segunda longitud; y en donde la primera pata incluye un borde biselado de una primera pata que se suelda a la primera sección de tubería y en donde la segunda pata incluye un borde biselado de una segunda pata que se suelda a la segunda sección de tubería.

Description

DESCRIPCIÓN

Panel de enfriamiento acoplado a una pared interior de un horno de fabricación de acero y horno de fabricación de acero asociado

Campo de la descripción

La presente descripción se refiere a un aparato para fabricar y reparar tubería(s) de enfriamiento usado en la vida operativa de sistemas de tuberías industriales y hornos metalúrgicos (por ejemplo, hornos de fundición/fusión y refinado de metales), calderas, cambiadores de calor y componentes de sistemas tales como techos, conductos, componentes del sistema de evacuación de polvo y cualquier otro componente que requiera eliminación de calor. Más particularmente, la invención se refiere a la fabricación y/o reparación de equipos refrigerados por agua que a menudo están diseñados con una pluralidad de tuberías soldadas entre sí y requieren retornos de 180 grados soldados a los extremos de la tubería para completar el flujo de agua serpentino adecuado a través de las tuberías que comprenden el equipo refrigerado por agua.

Antecedentes de la invención

El enfriamiento de los aparatos de calefacción industrial es importante para el funcionamiento y la longevidad de dichos aparatos, que incluyen calderas, hornos metalúrgicos, por ejemplo, hornos de fundición/fusión y refinado de metales, etc. Por ejemplo, el acero se fabrica al fundir y refinar chatarra de acero en un horno de arco eléctrico (EAF). Los expertos en la técnica de la producción de acero consideran que el horno de arco eléctrico es el aparato más crítico en una acería o fundición. En consecuencia, es de vital importancia que el EAF permanezca operativo el mayor tiempo posible.

A medida que aumenta la producción, la disponibilidad del horno se ha vuelto cada vez más importante. Aunque los paneles enfriados por agua duran más que el refractario de ladrillo que reemplazaron, los paneles tienen serios problemas de desgaste y están sujetos a daños. Ahora es común en la industria siderúrgica esperar una avería crítica de uno o más de los paneles a los pocos meses de que el horno entre en funcionamiento.

Cuando se produce una avería, los paneles refrigerados por agua dañados deben reemplazarse lo antes posible. Para realizar esta reparación en un EAF, el EAF debe retirarse de producción para un mantenimiento no programado. Este tiempo de inactividad no programado puede tener graves repercusiones en toda la acería. Por ejemplo, cuando el horno está apagado, la acería no produce acero fundido, lo que puede costar hasta cinco mil dólares por minuto para la producción de ciertos tipos de acero. Tales interrupciones también disminuyen la producción y aumentan significativamente los gastos operativos. Además, hacer reparaciones no programadas a los paneles del horno constituye un porcentaje considerable de los gastos de mantenimiento. Por lo tanto, existe la necesidad de reparar rápidamente el panel del horno enfriado por agua para que el horno pueda volver a funcionar rápidamente.

Los documentos de patente US4637034A, SE335997B y US2006/285572A1 describen además un panel de enfriamiento acoplado a una pared interior de un horno de fabricación de acero.

Resumen

En una modalidad reivindicada de la presente descripción, un panel de enfriamiento acoplado a una pared interior de un horno de fabricación de acero, que incluye una tubería que se enrolla sinuosamente entre un primer extremo y un segundo extremo, la tubería incluye una pluralidad de secciones de tubería alineadas sustancialmente paralelas entre sí; una entrada formada en el primer extremo de la tubería y configurada para recibir un fluido para enfriar el horno; una salida formada en el segundo extremo de la tubería y que está en comunicación de fluidos con la entrada; un miembro de base configurado para acoplar la tubería a la pared interior; y una pluralidad de codos de retorno de una pieza, cada uno de los cuales acopla dos de la pluralidad de secciones de tubería entre sí; en donde, cada uno de la pluralidad de codos de retorno de una pieza comprende una primera pata y una segunda pata, la primera pata está soldada a una primera sección de tubería de las dos secciones de tubería y la segunda pata está soldada a una segunda sección de tubería de las dos secciones de tubería; en donde, la primera pata comprende una primera longitud y la segunda pata comprende una segunda longitud, donde la primera longitud es mayor que la segunda longitud; y en donde la primera pata incluye un borde biselado de una primera pata que se suelda a la primera sección de tubería y en donde la segunda pata incluye un borde biselado de una segunda pata que se suelda a la segunda sección de tubería.

En un ejemplo de esta modalidad, cada uno de la pluralidad de codos de retorno comprende una sección transversal sustancialmente semicircular. En un segundo ejemplo, la primera pata se acopla de manera fluida a la entrada y la segunda pata se acopla de manera fluida a la salida. En un tercer ejemplo, la primera pata se alinea a lo largo de un primer eje; la segunda pata se alinea a lo largo de un segundo eje; el primer eje y el segundo eje están desplazados y paralelos entre sí.

En un quinto ejemplo de esta modalidad, la primera longitud es al menos 2,54 mm (0,1 pulgadas) más larga que la segunda longitud. En un sexto ejemplo, la primera longitud es al menos 12,7 mm (0,5 pulgadas) más larga que la segunda longitud. En un séptimo ejemplo, la primera longitud es entre 2,54 mm y 25,4 mm (0,1 y 1 pulgada) más larga que la segunda longitud.

En otro ejemplo de esta modalidad, la pluralidad de codos de retorno incluye material configurado para resistir temperaturas en el horno de 1649 °C a 1926 °C (3000 °F a 3500 °F) sin sufrir deformaciones que impidan el funcionamiento de la pluralidad de codos de retorno cuando se usa para transportar el fluido. Aquí, el material puede seleccionarse entre acero, bronce, cobre, acero inoxidable, aleaciones de níquel, tubería de carbono sin soldadura y otros materiales que sean adecuados para la aplicación específica.

En otra modalidad reivindicada de la presente descripción, un horno de fabricación de acero incluye una carcasa de horno dispuesta de manera móvil sobre un mecanismo basculante, la carcasa que incluye un crisol, una pared lateral y un techo; un sistema de escape para expulsar los gases del horno; un panel enfriado por agua montado en una superficie interior de la pared lateral, el panel de enfriamiento que es como se describe en la reivindicación 1 adjunta.

En un primer ejemplo de esta modalidad, cada uno de la pluralidad de codos de retorno comprende una sección transversal sustancialmente semicircular. En un segundo ejemplo, la primera pata se acopla de manera fluida a la entrada y la segunda pata se acopla de manera fluida a la salida. En un tercer ejemplo, la primera pata se alinea a lo largo de un primer eje; la segunda pata se alinea a lo largo de un segundo eje; el primer eje y el segundo eje están desplazados y paralelos entre sí. En un cuarto ejemplo, la primera pata y la segunda pata comprenden bordes biselados.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista lateral de un codo de retorno de 180 grados y una pata de un panel refrigerado por líquido de acuerdo con la invención;

La Figura 2 es una sección transversal del codo de 180 grados de la Figura 1;

La Figura 3 es un esquema en sección transversal de un horno de fabricación de acero que incluye paneles de enfriamiento con el codo de retorno de las Figuras 1 y 2; y

La Figura 4 es una vista lateral de un panel de enfriamiento de tubería de enrollado sinuoso y el codo de retorno de las Figuras 1 y 2.

Descripción detallada

En un horno de arco eléctrico (EAF), una porción por encima de un crisol o área de fundición debe protegerse contra las altas temperaturas internas del horno. La pared, la cubierta o el techo y los conductos del recipiente EAF están particularmente expuestos a tensiones térmicas, químicas y mecánicas masivas causadas por la carga del acero. Tales tensiones limitan en gran medida la vida operativa del horno. El EAF generalmente está diseñado y fabricado como una estructura de acero soldada que está protegida contra las altas temperaturas dentro del recipiente del horno por un revestimiento refractario y paneles enfriados por agua. Los paneles de techo refrigerados por agua y los paneles de las paredes laterales refrigerados por agua están ubicados en porciones del recipiente del horno sobre el área de fundición/fusión del horno.

Además, los conductos de gases de escape del horno también están compuestos por una pluralidad de tuberías alrededor de su circunferencia que protegen el sistema de conductos de las altas temperaturas y los gases cáusticos producidos durante el funcionamiento del horno. Los paneles y conductos refrigerados por agua existentes se fabrican con varios grados y tipos de placas y tuberías. El uso de paneles refrigerados por agua reduce los costos de refractarios, permite que los fabricantes de acero operen cada horno para un mayor número de calores y permite que los hornos funcionen a mayores niveles de entrada de energía y energía química. Dichos paneles están diseñados para incorporar una pluralidad de tuberías en forma de serpentina y colgadas en la pared interior del horno de arco eléctrico por encima del crisol, formando de esta manera una superficie de enfriamiento entre el interior y la pared del horno.

Es importante mantener una capa de escoria en el lado caliente de los paneles enfriados por agua para proteger los paneles de la degradación térmica y por arco durante el funcionamiento normal del horno. Se pueden usar copas de escoria, barras de escoria, pasadores de escoria y tubería extruida especialmente diseñada con ranuras en la superficie del lado caliente de la tubería para retener la escoria salpicada en la superficie del lado caliente de los paneles. La escoria se solidifica en las tuberías, formando una barrera de aislamiento entre el material de hierro fundido y las tuberías de enfriamiento y, en consecuencia, la pared del horno.

Con referencia a la Figura 3, se ilustra una modalidad de un horno como un horno 80 de tipo EAF. Si bien el EAF se describe como un ejemplo, se entiende que los principios y enseñanzas de la presente descripción se pueden aplicar fácilmente en un horno de oxígeno básico (BOF) y similares. En la Figura 3, un EAF 80 puede incluir una carcasa de horno 12, una pluralidad de electrodos 14, un sistema de escape 16, una plataforma de trabajo 18, un mecanismo basculante de balancín 20, un cilindro basculante 22 y una cámara de gas de escape b. La carcasa del horno 12 puede disponerse de manera móvil sobre el basculante de balancín 20 u otro mecanismo basculante. Además, el basculante de balancín 20 puede ser accionado por el cilindro basculante 22. El basculante de balancín 20 también puede fijarse adicionalmente sobre la plataforma de trabajo 18.

La carcasa del horno 12 puede incluir un crisol en forma de plato 24, una pared lateral generalmente cilíndrica 26, un labio de colada 28, una puerta del labio de colada 30 y un techo circular cilíndrico general 32. El labio de colada 28 y la puerta del labio de colada 30 se ubican en un lado de la pared lateral cilíndrica 26. En la posición abierta, el labio de colada 28 puede permitir que el aire 34 entre en el crisol 24 y queme parcialmente los gases 36 producidos por la fusión. El crisol 24 está formado por un material refractario adecuado. En un extremo del crisol 24 hay una caja de vertido que tiene un medio de grifo 38 en su extremo inferior. Durante una operación de fundición, el medio de grifo 38 se cierra mediante un tapón refractario o una puerta deslizante. A continuación, se inclina la carcasa del horno 12, se desenchufa el medio de grifo 38 o se abre y se vierte el metal fundido en una cuchara de colada, artesa u otro dispositivo, según se desee.

La pared interior 26 de la carcasa del horno 12 puede estar equipada con paneles enfriados por agua 40 de tubería 50 sinuosamente enrollada (véase la Figura 4). Los paneles, en efecto, sirven como una pared interior en el horno 80. Los colectores, que suministran agua fría y un retorno, están en comunicación de fluidos con los paneles 40. Típicamente, los colectores se colocan periféricamente de una manera similar a los conductos de escape 44 ilustrados.

El sistema de intercambiador de calor 10 produce una operación más eficiente y prolonga la vida operativa del horno EAF 10. En una modalidad ilustrativa, los paneles 40 pueden ensamblarse de manera que la tubería de enrollado sinuoso tenga una orientación generalmente horizontal. La tubería 50 se puede unir con un enlace o tener una base que esté montada en la pared. Alternativamente, los paneles 40 pueden montarse de manera que la tubería de enrollado sinuoso 50 tenga una orientación generalmente vertical como se muestra en la Figura 4. Los extremos superiores de los paneles 40 pueden definir un borde circular en el margen superior de la porción de la pared lateral 26 del horno 80.

El sistema de intercambiador de calor 10 puede instalarse en el techo 32 del horno 80, en donde los paneles enfriados por agua 40 tienen una curvatura que sigue sustancialmente el contorno abovedado del techo 32. El sistema de intercambiador de calor 10 puede desplegarse en el interior de la pared lateral 26 del horno 80, el techo 32 y la entrada del sistema de escape 16, así como también en todo el sistema de escape 16. Como tal, el sistema de intercambiador de calor 10 puede proteger el horno y enfría los gases residuales calientes 36 cuando se conducen a una cámara de bolsas u otras instalaciones de filtrado y tratamiento de aire, donde se recoge el polvo y los gases se ventilan a la atmósfera.

En funcionamiento, los gases residuales calientes 36, el polvo y los humos se eliminan del crisol 24 a través de un respiradero 46 en la carcasa del horno 12. El respiradero 46 puede estar en comunicación con un sistema de escape.

Con referencia a la Figura 4, el panel 40 puede tener una pluralidad de tuberías 50 dispuestos axialmente. Los codos en forma de U 53 pueden conectar longitudes seccionales adyacentes de tubería o tuberías 50 entre sí para formar un sistema de tubería continuo. Los enlaces 82 que adicionalmente sirven como separadores pueden estar entre las tuberías adyacentes 50, y proporcionan integridad estructural del panel 40 y determinan la curvatura del panel 40.

Como se muestra en la modalidad de la Figura 4, el sistema de intercambio de calor o intercambiador de calor 10 puede incluir al menos un panel de la tubería de enrollado sinuoso 50 que tiene una entrada 56 y una salida 58, un colector de entrada en comunicación de fluidos con la entrada 56 del al menos un panel, un colector de salida en comunicación de fluidos con la salida 58 del al menos un panel, y un fluido refrigerante que fluye a través de la tubería 50. El sistema de intercambiador de calor 10 enfría los gases de humo calientes 36 y el polvo que está siendo evacuado del horno metalúrgico 80 y sus componentes de soporte. La tubería es un conjunto de longitudes seccionales de tubos conectados montados uno al lado del otro, en donde los tubos conectados están asegurados entre sí con el enlace 82, formando en él al menos un panel 50.

Se ha determinado que una composición ilustrativa y conveniente para fabricar la tubería 50 es una aleación de bronce de aluminio. Se ha encontrado que las aleaciones de bronce de aluminio tienen una conductividad térmica más alta de lo esperado, resistencia al ataque por la corriente de gases calientes (módulo de elasticidad) y buena resistencia a la oxidación. Por lo tanto, se prolonga la vida útil del intercambiador de calor. La corrosión y la erosión del intercambiador de calor y los componentes relacionados se reducen cuando se fabrican con bronce de aluminio. El bronce de aluminio tiene una conductividad térmica que es 41 % más alta que P22 (aproximadamente 96 % Fe, 0,1 % C, 0,45 % Mn, 2,65 % Cr, 0,93 % Mo) y 30,4 % que el acero al carbono (A106B). Los intercambiadores de calor fabricados con bronce de aluminio y sus aleaciones son más eficientes y tienen una vida operativa más larga que los hornos construidos con materiales refractivos u otras aleaciones metálicas.

También se ha determinado que la tubería 50 puede extruirse y que la extrusión puede ayudar a la tubería a resistir la corrosión, la erosión, la presión y el estrés térmico. La tubería se puede curvar o doblar para que coincida con la curvatura de una pared a la que se está uniendo, si es necesario. Más típicamente, las secciones individuales de tubería se aseguran entre sí con un enlace en ángulo de manera que el panel resultante tiene una curvatura que es comparable a la curvatura de la pared.

En las modalidades de las Figuras 3 y 4, la tubería de enrollado sinuoso 50 puede estar formada por una pluralidad de secciones de tubería longitudinales en las que dos de las secciones de tubería están conectadas por un codo. A menudo es difícil ensamblar estas secciones en los codos, y esta descripción proporciona una de tales disposiciones para facilitar y mejorar el proceso de soldadura.

En particular, la presente descripción está dirigida a proporcionar una junta soldada de manera que aumente significativamente la eficiencia de fabricación, para proporcionar una junta soldada de alta calidad y reducir el costo de proporcionar paneles y conductos refrigerados por agua para todas las aplicaciones mencionadas anteriormente. Los aparatos de enfriamiento ayudan a prolongar la vida operativa de hornos metalúrgicos, calderas, intercambiadores de calor y sistemas de conductos, y a mantener dichos aparatos en condiciones operativas al menos hasta que se programe un mantenimiento regular, lo que evita de esta manera costosos tiempos de inactividad. Aunque los principios y enseñanzas de la presente descripción pueden usarse junto con la mayoría de los hornos metalúrgicos, esta descripción se describirá en el presente documento con respecto a los hornos de fabricación de acero de arco eléctricos (es decir, EAF).

La presente descripción incluye además un codo de tubería de 180 grados que tiene un extremo que se extiende más allá del otro extremo y un método para unir este codo de tubería de 180 grados a longitudes seccionales de tubería de enfriamiento para formar un panel de enfriamiento de enrollado serpenteante o sinuoso para su uso en un horno, caldera u otro aparato de calefacción industrial que se beneficia de la asistencia de un panel de enfriamiento. Tener un extremo del codo que se extiende más allá del otro extremo del codo permite unir un extremo a una longitud de tubería mediante soldadura, de manera que la unión puede realizarse mediante soldadura manual y/o automática fuera de línea, lo que reducirá los costos de fabricación y garantizará una soldadura de calidad.

El nuevo diseño de codo elimina gran parte de la dificultad de soldar ambas patas de un retorno de 180 grados en los dos extremos de tubería adyacentes que forman el conducto. El diseño actual es una mejora con respecto a un diseño en el que ambas patas del retorno tienen una longitud idéntica. Soldar la porción interior de un codo que tiene un retorno de 180 grados es difícil porque no hay espacio suficiente o muy limitado para que una tobera de soldadura entre en el área donde se unen dos tuberías adyacentes. Se necesita una tobera de soldadura y un equipo para el flujo y la dirección adecuados de los gases de soldadura para lograr una soldadura en ambos extremos del codo que comprende un retorno de 180 grados. Debido al problema de la separación, soldar esta área de los retornos de 180 grados requiere mucho tiempo y puede dar como resultado soldaduras incompletas y comprometidas que dan como resultado fugas de agua inmediatas que deben repararse y/o falla prematura potencial de la soldadura durante el funcionamiento a alta temperatura en el dispositivo enfriado por agua. La presente descripción proporciona una disposición mejorada para superar muchas de las desventajas en la técnica.

En una modalidad de la presente descripción, la tubería de enfriamiento serpentina se fabrica al proporcionar una pluralidad de longitudes de tubería unidos por un retorno de tubería en forma de U o de 180 grados. Como se ve en la Figura 1, el retorno de grado de tubería de 180 grados (codo) 1 incluye una longitud de tubería que está curvada alrededor de 180 grados. El retorno 1 incluye un primer extremo 2 y un segundo extremo 3 de manera que ambos extremos 2, 3 se extienden a lo largo de ejes sustancialmente paralelos. En la Figura 2, por ejemplo, el primer extremo 2 se alinea axialmente con un primer eje 6, y el segundo extremo 3 se alinea axialmente con un segundo eje 7. El primer eje 6 y el segundo eje 7 están separados y son paralelos entre sí.

Además, el diámetro exterior, OD, del retorno 1 se ilustra en la Figura 2. En un ejemplo no limitante, el diámetro exterior puede ser de aproximadamente 88,9 mm (3 A pulgadas). Además, también se muestra el diámetro interior, ID, y puede ser de aproximadamente 69,85 mm (2 % pulgadas) en un ejemplo no limitante. Los ejes 6 y 7 son extremos diferentes del mismo eje de tubería.

Como se muestra también en la Figura 2, un extremo 2 del retorno de tubería de 180 grados es más largo que el otro extremo 3 del retorno de tubería de 180 grados (codo). En un ejemplo, el primer extremo 2 puede ser al menos 2,54 mm (0,1 pulgadas) más largo que el segundo extremo 3. En otro ejemplo, el primer extremo 2 puede ser al menos 6,35 mm (0,25 pulgadas) más largo. En otro ejemplo, el primer extremo 2 puede ser 12,7 mm (0,5 pulgadas) más largo. En aún otro ejemplo, el primer extremo puede ser al menos 25,4 mm (1 pulgada) más largo que el segundo extremo 3. En aún otro ejemplo, el primer extremo 2 puede ser entre 2,54 y 152,4 mm (0,1 y 6 pulgadas) más largo que el segundo extremo 3.

La longitud adicional del primer extremo 2 del codo de retorno 1 puede proporcionar suficiente espacio para permitir la soldadura automática o semiautomática mediante el uso, por ejemplo, de un electrodo 4. Además, se puede dejar espacio adicional para la soldadura manual de la junta entre el codo de 180 grados 1 y una tubería de conexión 5 respectiva. En la junta que se muestra en la Figura 1, el electrodo 4 u otra herramienta de soldadura puede colocarse muy cerca de un borde biselado del primer extremo 2 de manera que pueda aplicar una soldadura consistente y de alta calidad a lo largo del borde biselado sin interferencia desde el segundo extremo 3. Como se muestra, el electrodo 4 u otra herramienta de soldadura puede colocarse aproximadamente perpendicular al primer eje 6. El segundo extremo 3 más corto proporciona el espacio o espacio libre para permitir que el electrodo 4 se coloque como se muestra en la Figura 1. Esto puede ser particularmente importante en el espacio reducido o los confines de un horno de fabricación de acero, por ejemplo, un EAF, donde puede ser difícil instalar, ensamblar o reparar las tuberías del panel de enfriamiento.

Aunque solo se muestra una tubería de conexión 5, debe entenderse que una tubería de conexión 5 puede acoplarse tanto al primer extremo 2 como al segundo extremo 3 del codo de retorno 1. Las tuberías de conexión 5 pueden corresponder con las tuberías 50 de las Figuras 3 y 4.

El segundo extremo 3 puede unirse a la tubería de conexión diferente 5 (no mostrado), siendo la unión del segundo extremo 3 a la tubería de conexión diferente 5 mediante soldadura, por ejemplo, parte de la soldadura se realiza mediante soldadura automática y el resto de la soldadura se realiza manualmente (operación manual del equipo de soldadura).

Para los propósitos de esta descripción, la soldadura automática se define como cuando una máquina personalizada, o una serie de máquinas, carga la pieza de trabajo, indexa la pieza y la cabeza de soldar en su posición, realiza la soldadura, monitorea la calidad de la junta y descarga el producto terminado. En dependencia de la operación, puede ser necesario un operador de la máquina.

La soldadura semiautomática se define como cuando un operador carga manualmente las piezas en el dispositivo de soldadura, un soldador controla el proceso de soldadura, el movimiento del soplete y la quietud de las piezas a los parámetros preestablecidos. Una vez que se completa la soldadura, el operador retira el ensamble completo y el proceso comienza de nuevo.

La soldadura manual se define como el lugar donde la cabeza de soldar (electrodo, etc.) se opera durante la soldadura por la mano de un ser humano.

La soldadura automática o semiautomática (en comparación con la soldadura manual) del primer extremo 2 del retorno de tubería de 180 grados 1 a una tubería de conexión 5 puede mejorar la calidad de la soldadura, aumenta la producción, disminuye el desperdicio, disminuye los costos de mano de obra variables y aumenta significativamente la eficiencia de fabricación. Tanto la soldadura automática como la semiautomática pueden dar como resultado una soldadura de calidad constante sin posibilidad de interrupción de la soldadura o problemas de envoltura de gas de soldadura que podrían causar defectos de soldadura que darían como resultado fallas de soldadura y fugas en equipos críticos enfriados por agua. La calidad de soldadura automática y semiautomática proporciona integridad y repetibilidad de la soldadura. La soldadura manual (por humanos) puede dar como resultado un "suavizado" de un error con el soplete, ocultando la falta de penetración o una soldadura posiblemente defectuosa.

Cuando se fabrican paneles de enfriamiento serpentinos que tienen una pluralidad de retornos de tubería de 180 grados 1 con soldaduras que unen los extremos de dichos retornos de tubería 1 a las tuberías de conexión 5, formando un extremo de cada retorno de tubería 1 para extenderse axialmente más allá del otro extremo respectivo de ese retorno de tubería 1 proporciona espacio para el electrodo de soldadura (soplete) 4 de una soldadora automática o semiautomática para soldar la pieza 5 al extremo 2 de la pieza 1. Como se ve en la Figura 1, la longitud agregada, L, del primer extremo 2 proporciona espacio adicional para que funcione la soldadora automática o semiautomática, mientras que si los extremos 2 y 3 tuvieran la misma longitud axial, la soldadora automática estaría obstruida por el extremo sin soldar. Este diseño del retorno de la tubería 1 puede ahorrar muchas horas de tiempo de soldadura manual y proporciona repetidamente una soldadura de calidad.

El codo de retorno de 180 grados de longitud extendida 1 está fabricado con dos patas, como se muestra, una de las cuales (2) se extiende en longitud para permitir un mejor acceso durante la soldadura manual y la aplicación de procedimientos de soldadura automáticos o semiautomáticos. Como se ve en la Figura 2, el primer extremo 2 se extiende axialmente a lo largo de un primer eje central 6 y el segundo extremo 3 se extiende axialmente a lo largo de un segundo eje central 7, donde ambos ejes 6 y 7 están separados generalmente paralelos entre sí. La longitud de la pata en el extremo 2 se puede ajustar a la longitud que se requiera para la aplicación y el material específicos. El codo de retorno de 180 grados 1 se puede moldear, a partir de una placa o doblar desde una tubería. Los codos 1 se pueden fabricar a partir de una variedad de materiales tales como acero, acero inoxidable, cobre, bronce, aleaciones de níquel o cualquier material que pueda usarse prácticamente en equipos refrigerados por agua. El material seleccionado para cada uno de los codos de retorno de 180 grados 1 debe ser capaz de soportar temperaturas en el intervalo de 1649 °C a 1926 °C (3000 °F a 3500 °F) sin sufrir deformaciones que impidan el funcionamiento de la tubería cuando se use para transportar fluido. El uso de la técnica de soldadura descrita anteriormente permite construir paneles de enfriamiento (configuraciones de tubería serpentina) con menos tiempo y mayor calidad. Estos paneles de enfriamiento pueden usarse como paneles de enfriamiento nuevos o de reemplazo para hornos industriales, etc.

La dependencia de soldadores humanos puede aumentar drásticamente los costos laborales de un fabricante. Las conexiones de tubería soldadas para paneles de enfriamiento provistas de la manera descrita en la presente descripción significan que el tiempo de soldadura por pata de retorno se puede disminuir alrededor de un 50 % o más y la calidad de la soldadura será más consistente que una soldadura manual. El resultado neto es que el dispositivo enfriado por agua tendrá un menor mantenimiento y una vida útil económica más prolongada.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un panel de enfriamiento (40) acoplado a una pared interior (26) de un horno de fabricación de acero (80), que comprende:

tubería (50) que se enrolla sinuosamente entre un primer extremo y un segundo extremo, la tubería que incluye una pluralidad de secciones de tubería (5) alineadas sustancialmente paralelas entre sí;

una entrada (56) formada en el primer extremo de la tubería (50) y configurada para recibir un fluido para enfriar el horno (80);

una salida (58) formada en el segundo extremo de la tubería (50) y que está en comunicación de fluidos con la entrada (56);

un miembro de base configurado para acoplar la tubería (50) a la pared interior (26); y

una pluralidad de codos de retorno de una pieza (1, 53) cada uno de los cuales acopla dos de la pluralidad de secciones de tubería (5) entre sí;

en donde, cada uno de la pluralidad de codos de retorno de una pieza (1, 53) comprende una primera pata y una segunda pata, la primera pata está soldada a una primera sección de tubería de las dos secciones de tubería y la segunda pata está soldada a una segunda sección de tubería de las dos secciones de tubería; en donde, la primera pata comprende una primera longitud y la segunda pata comprende una segunda longitud, donde la primera longitud es mayor que la segunda longitud; y

en donde la primera pata incluye un borde biselado de una primera pata que se suelda a la primera sección de tubería y en donde la segunda pata incluye un borde biselado de una segunda pata que se suelda a la segunda sección de tubería.

2. El panel de enfriamiento (40) de la reivindicación 1, en donde cada uno de la pluralidad de codos de retorno de una pieza (1, 53) comprende una sección transversal sustancialmente semicircular.

3. El panel de enfriamiento (40) de la reivindicación 1 o 2, en donde la primera pata se acopla de manera fluida a la entrada (56) y la segunda pata se acopla de manera fluida a la salida (58).

4. El panel de enfriamiento (40) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde:

la primera pata se alinea a lo largo de un primer eje (6);

la segunda pata se alinea a lo largo de un segundo eje (7);

el primer eje (6) y el segundo eje (7) están desplazados y paralelos entre sí.

5. El panel de enfriamiento (40) de cualquier reivindicación anterior, en donde la primera longitud es al menos 2,54 milímetros (0,1 pulgadas) más larga que la segunda longitud.

6. El panel de enfriamiento (40) de cualquier reivindicación anterior, en donde la primera longitud es al menos 12,7 milímetros (0,5 pulgadas) más larga que la segunda longitud.

7. El panel de enfriamiento (40) de cualquier reivindicación anterior, en donde la primera longitud es entre 2,54 milímetros y 25,4 milímetros (0,1 y 1 pulgada) más larga que la segunda longitud.

8. El panel de enfriamiento (40) de cualquier reivindicación anterior, en donde el primer extremo se suelda automáticamente a la primera sección de tubería.

9. El panel de enfriamiento (40) de cualquier reivindicación anterior, en donde la pluralidad de codos de retorno de una pieza (1, 53) comprende material configurado para soportar temperaturas en el horno de 1649 °C a 1926 °C (3000 °F a 3500 °F ) en ausencia de deformación que impida el funcionamiento de la pluralidad de codos de retorno de una pieza cuando se usa para transportar el fluido.

10. El panel de enfriamiento (40) de la reivindicación 9, en donde el material se selecciona de acero, bronce, cobre, acero inoxidable, aleaciones de níquel, tubería de carbono sin soldadura y otros materiales que son adecuados para la aplicación específica.

11. Un horno de fabricación de acero (80), que comprende:

una carcasa de horno (12) dispuesta de manera móvil sobre un mecanismo basculante (20), la carcasa (12) que incluye un crisol (24), una pared lateral (26) y un techo (32);

un sistema de escape (16) para expulsar gases del horno (80); y

el panel de enfriamiento (40) de la reivindicación 1 montado en una superficie interior de la pared lateral (26).

12. El horno (80) de la reivindicación 11, en donde cada uno de la pluralidad de codos de retorno de una pieza (1, 53) comprende una sección transversal sustancialmente semicircular.

13. El horno (80) de la reivindicación 11 o 12, en donde la primera pata se acopla de manera fluida a la entrada (56) y la segunda pata se acopla de manera fluida a la salida (58).