ES2930036T3 - Horno metalúrgico convertible y planta metalúrgica modular que comprende dicho horno para llevar a cabo procesos de producción para producir metales en estado fundido, en particular acero o hierro fundido - Google Patents

Horno metalúrgico convertible y planta metalúrgica modular que comprende dicho horno para llevar a cabo procesos de producción para producir metales en estado fundido, en particular acero o hierro fundido Download PDF

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Cristian Cattalini
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Abstract

Un horno metalúrgico (10) del tipo convertible a horno de arco eléctrico o a convertidor para la realización de procesos productivos para la producción de metales en estado fundido, en particular acero o fundición, comprende un recipiente, comprendiendo a su vez un recipiente inferior carcasa (11) para contener el baño de metal, estando compuesto el baño de metal de metal fundido y una capa superior de escoria, donde la carcasa inferior (11) está soportada basculante y está provista de una abertura de desescoriado (15) para evacuar la escoria y con una abertura de toma (16) para extraer el metal fundido, y una carcasa superior (12) colocada de forma desmontable sobre la carcasa inferior (11) y provista de al menos una abertura de entrada (17a, 17b) para alimentar, a través de la misma, carga material en estado sólido o en estado fundido, un techo de cierre (13) para el cierre superior del recipiente, en el que el techo de cierre (13) está colocado de manera desmontable en la cubierta superior (12) y está provisto de una abertura de paso (18) para el paso, por el mismo , de al menos un electrodo (E) y al menos una abertura de carga (20) para alimentar, a través del mismo, material de carga en estado sólido, donde al menos una de las aberturas de entrada (17a, 17b), la abertura de paso (18), la boca de carga (20) está cerrada o puede asociarse a un elemento de cierre del tipo amovible, y en donde la carcasa inferior (11) tiene un diámetro D y la vasija tiene una altura total H que oscila entre 0,70D y 1,25 D, oscilando preferiblemente de 0,70D a 0,80D si el horno se utiliza como horno de arco eléctrico y de 0,80D a 1,25D si el horno se utiliza como convertidor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Horno metalúrgico convertible y planta metalúrgica modular que comprende dicho horno para llevar a cabo procesos de producción para producir metales en estado fundido, en particular acero o hierro fundido
La presente invención se refiere a un horno metalúrgico del tipo que puede convertirse en un horno de arco eléctrico o convertidor para llevar a cabo procesos de producción para producir metales en estado fundido, en particular acero o hierro fundido.
La presente invención también se refiere a una planta metalúrgica modular que comprende dicho horno metalúrgico del tipo convertible para llevar a cabo procesos de producción para producir metales en estado fundido, en particular acero o hierro fundido.
Con referencia particular a la producción de acero, los procesos de producción de acero fundido del tipo conocido se pueden dividir en dos tipos principales dependiendo de la materia prima utilizada:
- El denominado proceso de producción de "ciclo integral" o "fabricación de acero en alto horno",
- El denominado proceso de producción del "ciclo de chatarra" o "fabricación de acero en horno de arco eléctrico". El proceso de producción denominado "ciclo integral" utiliza como materia prima principal el hierro fundido en estado de fusión extraído de un alto horno. El hierro fundido se transforma en acero debido a la oxidación del carbono que contiene. Este proceso se lleva a cabo en el interior de un convertidor también conocido con la abreviatura BOF (Basic Oxygen Furnace) [Horno de oxígeno básico], en el que el hierro fundido en estado fundido se carga por lotes y el oxígeno necesario para la oxidación del carbono se introduce a través de una lanza de inyección.
Como se sabe, este proceso es fuertemente exotérmico y no requiere aportes energéticos externos adicionales; por el contrario, a veces se añaden al hierro fundido en estado fundido cantidades controladas de chatarra de DRI (Direct Reduced Iron) [Hierro reducido directamente], HBI (Hot Briquetted Iron) [Hierro briqueteado en caliente] y minerales de hierro como agentes refrigerantes del baño de metal.
Uno de los problemas que surgen al realizar este tipo de proceso de producción consiste en el denominado "derrame", es decir, un desbordamiento del material por la boca del convertidor. Ese desbordamiento se debe al desarrollo de reacciones particularmente violentas que se generan cuando la producción de CO está en niveles máximos y provoca un espumado descontrolado de la escoria, generando además movimientos oscilantes del baño de metal.
Se han realizado numerosos intentos para controlar y limitar el derrame.
Como se describe en los documentos US4210023, US5028258 o US5584909, por ejemplo, se propone el monitoreo de un parámetro del proceso (tal como, por ejemplo, la altura de la escoria, los sonidos que se desarrollan en el convertidor o la producción de CO), cuyos valores pueden ser indicativos de la aparición del fenómeno de derrame, lo que modifica consecuentemente el aporte de oxígeno, reduce su caudal y/o baja su punto de inyección y/o introduce agentes refrigerantes a base de calcio.
Estos métodos, sin embargo, están inevitablemente afectados por errores del sistema de monitoreo adoptado y ralentizan inaceptablemente el proceso de producción. Además, tanto el sistema de control utilizado como la lanza de inyección de oxígeno están sujetos a daños y roturas y requieren frecuentes intervenciones de mantenimiento y sustitución.
También se ha propuesto añadir aditivos al baño fundido, aptos para modificar las propiedades reológicas de la escoria, en particular disminuyendo su viscosidad, para mitigar el fenómeno de derrame, como se describe, por ejemplo, en el documento US 4473397.
Este método, sin embargo, tiene costes elevados debido al uso de aditivos tales como, por ejemplo, carburo de calcio.
Por lo tanto, el fenómeno del derrame sigue siendo uno de los principales problemas para llevar a cabo los procesos de producción de acero de "ciclo integral".
El proceso de producción denominado "ciclo de chatarra", en cambio, utiliza como materia prima principal materiales predominantemente o en su totalidad en estado sólido que consisten en chatarra posiblemente mezclada con arrabio, DRI (Hierro reducido directamente), HDRI (Hot Direct Reduced Iron) [Hierro reducido directo en caliente], HBI (Hierro briqueteado en caliente), minerales de hierro y aditivos del tipo conocido.
Estos materiales se introducen, por lotes y/o en continuo, y posiblemente precalentados (como, por ejemplo, el conocido sistema Consteel®), en los conocidos hornos de arco eléctrico (EAF) donde se funden gracias al aporte de energía térmica suministrada por los arcos eléctricos.
La estructura, el equipamiento y el funcionamiento de un convertidor (BOF) y los de un horno de arco eléctrico (EAF), así como los de las plantas de fabricación de acero relativas, son extremadamente diferentes entre sí. Esas diferencias son tales, de hecho, que, debido a variaciones en la disponibilidad, en términos cuantitativos y/o económicos, de las materias primas que se pueden utilizar, es imposible utilizar hierro fundido como material básico de un EAF tradicional en porcentajes cercanos al 100 % o chatarra como material básico de un BOF tradicional en porcentajes cercanos al 100 %.
En algunos países, como China por ejemplo, hace tiempo que se instalan plantas de fabricación de acero para la producción de acero del "ciclo de chatarra", cuyos hornos son, por lo tanto, a todos los efectos, hornos de arco eléctrico. Debido a la escasez de chatarra y disponibilidad de energía eléctrica que se ha producido a lo largo de los años, estas plantas se han utilizado sustituyendo la chatarra por fundición líquida en cantidades tales que hacen innecesario el suministro de energía eléctrica, adoptando los procesos de producción descritos, por ejemplo, en el documento CN102634637 o en el documento CN100363508. El horno de estas plantas está estructurado y equipado desde el principio como un horno de arco eléctrico, en el que, como se sabe, ya hay lanzas para la inyección de oxígeno, carbón y otros materiales. Para llevar a cabo procesos de producción de acero a partir de materias primas que consisten predominantemente en hierro fundido líquido, estas lanzas se han mejorado para cumplir con el mayor requerimiento de reactivos necesarios para las reacciones de transformación del hierro fundido líquido en acero, manteniendo sustancialmente la estructura y configuración del horno sin cambios.
En estas plantas de uso tan diverso, en las que el EAF se alimenta con una carga constituida predominantemente por hierro fundido líquido hasta el punto de hacer innecesario el suministro de energía eléctrica, ha quedado sin resolver el problema relativo al derrame o salpicadura, es decir, la proyección de material fundido sobre el techo del horno o sobre la conexión de aspiración de humos, y la solidificación de este material con la formación de depósitos (atascamiento).
Un objeto de la presente invención es proporcionar un horno metalúrgico cuya estructura y configuración sean adecuadas y fácilmente adaptables para llevar a cabo procesos de producción para producir metales en estado fundido, en particular acero o hierro fundido, a partir de cualquier materia prima o mezcla de materias primas disponibles, preferiblemente, pero no de manera necesaria, con alimentación continua.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un horno metalúrgico en el que se puedan llevar a cabo procesos de producción para producir metales en estado fundido, en particular acero o hierro fundido, a partir de cualquier materia prima o mezcla de materias primas disponibles, preferiblemente, pero no de manera necesaria, con alimentación continua, reduciendo los conocidos fenómenos de "derrame", "salpicadura" y "atascamiento" y al mismo tiempo garantizando una buena mezcla del baño de metal en cualquier condición operativa.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar una planta metalúrgica modular que pueda adaptarse fácilmente para llevar a cabo procesos de producción de metales fundidos, en particular acero o hierro fundido, a partir de cualquier materia prima o mezcla de materias primas disponibles, preferiblemente, pero no de manera necesaria, con alimentación continua.
<El documento JPH08-233466A divulga un horno que comprende una sección de vientre del horno alto con inclinación que tiene el extremo superior abierto y conectable de forma desmontable a una sección de techo y el extremo inferior cerrado y conectable de forma desmontable a una sección de soporte inferior. Al cambiar la sección de techo y la sección de soporte inferior, manteniendo la misma sección de vientre del horno alto, el horno puede configurarse como horno de arco eléctrico o como convertidor. El documento US3905589 divulga un recipiente metalúrgico que tiene una fuente de energía y en el que se contiene metal fundido para su procesamiento, en donde se proporciona un sistema de toberas por debajo del nivel del metal fundido para permitir la inyección de gases, fundentes, minerales, adiciones de aleaciones y otros materiales para convertir el metal fundido en acero.> Otro objeto adicional de la presente invención es proporcionar una planta metalúrgica modular que sea estructural y funcionalmente flexible para adaptarse fácilmente, con un nú mero limitado de intervenciones, para llevar a cabo procesos de producción para producir metales fundidos, en particular acero o hierro fundido, a partir de cualquier materia prima o mezcla de materias primas disponibles, preferiblemente, pero no de manera necesaria, con alimentación continua.
Estos objetos de acuerdo con la presente invención se logran mediante la producción de un horno metalúrgico del tipo que puede convertirse en un horno de arco eléctrico o convertidor para llevar a cabo procesos de producción para producir metales en estado fundido, en particular acero o hierro fundido, según lo descrito en la reivindicación 1.
Estos objetos de acuerdo con la presente invención también se logran mediante la producción de una planta metalúrgica modular para llevar a cabo procesos de producción para producir metal fundido, en particular acero o hierro fundido, según lo descrito en la reivindicación 11.
Otras características se proporcionan en las reivindicaciones dependientes.
Las características y ventajas de un horno y planta metalúrgica de acuerdo con la presente invención serán más evidentes a partir de la siguiente descripción ilustrativa y no limitante, con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, en los que:
la figura 1 es un esquema de una planta metalúrgica de acuerdo con la presente invención para la producción de acero o hierro fundido;
la figura 2 es un esquema del horno metalúrgico de acuerdo con la presente invención para la producción de acero o hierro fundido;
la figura 3 es una vista axonométrica de una posible realización de un horno metalúrgico de acuerdo con la presente invención para la producción de acero acoplado a un grupo de alimentación para el suministro continuo de material en estado fundido;
las figuras 4 y 5 son secciones esquemáticas de acuerdo con dos planos verticales ortogonales entre sí de la figura 3;
la figura 6 es una sección esquemática de acuerdo con un plano horizontal de la figura 3;
las figuras 7, 8 y 9 muestran esquemáticamente varias configuraciones posibles de una planta metalúrgica para la producción de acero de acuerdo con la presente invención con una variación en el tipo de material de carga que consiste, de manera respectiva, en aproximadamente 90 % de chatarra y 10 % de hierro fundido líquido (figura 7), 50 % de chatarra y 50 % de hierro fundido líquido (figura 8) y 10 % de chatarra y 90% de hierro fundido líquido; las figuras 7A, 8A y 9A son vistas a escala ampliada de un detalle de las figuras 7, 8 y 9 respectivamente.
Con referencia a las figuras, las mismas muestran un horno metalúrgico 10 del tipo que puede convertirse en un horno de arco eléctrico o en un convertidor para llevar a cabo procesos de producción producir metales en estado fundido, en particular acero o hierro fundido.
Como se especifica a continuación, el horno 10 es apto para llevar a cabo procesos de producción, en particular para la producción de acero o hierro fundido, a partir de cualquier mezcla de materiales de carga en estado sólido y/o materiales de carga en estado líquido.
Los materiales de carga en estado sólido se refieren, en particular, a chatarra, arrabio, HBI (Hierro briqueteado en caliente), DRI (Hierro reducido directamente), HDRI (Hierro reducido directo en caliente).
Los materiales de carga en estado líquido se refieren, en particular, al hierro fundido (hierro fundido líquido).
Las materias primas de proceso tales como oxígeno, carbón pulverizado, cal, cal dolo, materiales de aleación y otros conocidos por los expertos en la materia, se añaden a dichos materiales de carga, solos o mezclados entre sí. El horno 10, en particular, tiene preferiblemente un funcionamiento continuo y está instalado en una planta de producción 100 de acero o hierro fundido en la que los materiales de carga, en estado sólido o líquido, solos o mezclados entre sí, están preferiblemente, pero no de manera necesaria, alimentados de manera continua y controlada.
El horno 10 comprende:
- un recipiente que a su vez comprende:
- una carcasa inferior 11 para contener el baño de metal, en donde el baño de metal formado durante el proceso de producción está compuesto de metal fundido y una capa de escoria superpuesta, y
- una carcasa superior 12 colocada de forma desmontable sobre la carcasa inferior 11,
- un techo de cierre 13 para el cierre superior del recipiente y que se coloca de forma desmontable sobre la carcasa superior 12.
La cubierta inferior 11 está ventajosamente, pero no de manera necesaria, revestida internamente con un material refractario para poder contener el baño de metal fundido.
La carcasa inferior 11 está soportada con inclinación alrededor de un eje con inclinación horizontal por medio de un mecanismo con inclinación 14 configurado para permitir una inclinación con respecto al plano vertical de -12° (para realizar operaciones de desescoriado) y 20° (para realizar operaciones de fundición) contra inclinaciones de -10° y 15° respectivamente típicas de un EAF del tipo conocido.
La cubierta inferior 11 se proporciona con una abertura de desescoriado 15 para evacuar la escoria que superpone el metal fundido.
La abertura de desescoriado 15 es del tipo que se puede cerrar y se comunica con un canal de desescoriado del tipo conocido.
La carcasa inferior 11 también se proporciona con una abertura de colada 16 para colar o fundir el metal fundido (no representado en las figuras 1 y 2). La abertura de colada 16 puede consistir, de manera conocida, en un orificio de fundición del tipo recerrable que se sitúa en el fondo de la carcasa inferior 11 en una posición excéntrica (conocida como EBT: Eccentric Bottom Tapping [Colada de fondo excéntrica]), o puede consistir en un sistema de sifón o pico libre.
Durante el proceso de producción de acero, tanto la abertura de desescoriado 15 como la abertura de colada 16 pueden cerrarse ventajosamente de manera sustancialmente hermética para evitar el ingreso de aire atmosférico al horno 10 y la salida de gases del horno 10, generados en su interior. Este es ventajosamente el caso cuando el material de carga consiste total o predominantemente en hierro fundido en estado fundido (hierro fundido líquido) y el horno 10 se utiliza en modo convertidor; en ese caso, de hecho, en algunas de las fases de implementación de los procesos de producción, se generan gases ricos en monóxido de carbono (CO), que pueden ser recuperados y reutilizados también dentro de la misma acería como combustible, por ejemplo.
La cubierta superior 12 se coloca de forma desmontable sobre la cubierta inferior 11 y se proporciona al menos una abertura de entrada 17a, 17b para alimentar material de carga en estado sólido o fundido a través de la misma. En una realización preferida, la carcasa superior 12 comprende:
- una primera abertura de entrada 17a para alimentar material de carga en estado sólido a través de la misma, que puede asociarse a un primer grupo de alimentación 102a para la alimentación continua de dicho material de carga en estado sólido, y/o
- una segunda abertura de entrada 17b para alimentar material de carga en estado fundido a través de la misma, que puede asociarse a un primer grupo de alimentación 103a para la alimentación continua de dicho material de carga en estado fundido.
La carcasa superior 12 comprende preferiblemente tanto la primera abertura de entrada 17a como la segunda abertura de entrada 17b.
También en este caso, como se mencionó con anterioridad, durante el proceso de producción de acero, la(s) abertura(s) de entrada 17a, 17b posicionada(s) en la carcasa superior 12, puede(n) cerrarse ventajosamente de manera sustancialmente hermética para evitar el ingreso de aire atmosférico al horno 10 y la salida de gases del horno 10, generados en su interior. Este es ventajosamente el caso cuando el material de carga consiste total o predominantemente en hierro fundido en estado fundido (hierro fundido líquido) y el horno 10 se utiliza en modo convertidor; en ese caso, de hecho, en algunas de las fases de implementación de los procesos de producción, se generan gases ricos en monóxido de carbono (CO), que pueden ser recuperados y reutilizados también dentro de la misma acería como combustible, por ejemplo.
El techo 13 se proporciona con una abertura de paso 18 para el paso a través del mismo de al menos un electrodo. La abertura de paso 18 generalmente se obtiene de forma desmontable en la parte central del techo 13 y puede acoplarse a un elemento de terminación desmontable 19, también denominado "delta", en el que se obtiene al menos un orificio de paso 19a para el paso de un correspondiente electrodo E tal como un electrodo de grafito, como se describe a continuación. El techo "delta" 19 está acoplado con el techo 13 si el horno 10 va a ser alimentado con energía eléctrica por medio de uno o más electrodos E.
El techo 13 también puede comprender al menos una abertura de carga 20 para alimentar material de carga en estado sólido a través del mismo, y/o al menos una abertura de evacuación 21 para descargar los humos de gas generados dentro del horno 10 durante el proceso de producción.
Al menos una de las aberturas de entrada 17a, 17b, abertura de paso 18, abertura de carga 20 y abertura de evacuación 21, cuando se proporciona, está asociada con un elemento de cierre respectivo del tipo removible o, alternativamente, se puede sellar de forma desmontable dependiendo de la configuración de uso del horno 10, como se describe a continuación.
La carcasa superior 12 puede ser del tipo refrigerada, es decir, formada por paneles en los que se obtienen circuitos por los que circulan fluidos refrigerantes o radiadores.
De manera alternativa, la cubierta superior 12 puede estar revestida internamente con un material refractario y posiblemente enfriada por aire o por medio de radiadores, o puede estar hecha completamente de material refractario.
Como se describe a continuación, el horno 10 está equipado con un grupo de inyectores 22 para la inyección de oxígeno, metano, carbón pulverizado, cal u otras materias primas aptas para llevar a cabo el proceso de producción; en una realización preferida, los inyectores 22 se insertan en la carcasa superior 12.
El horno 10 está dimensionado para poder adaptarse fácilmente a varias configuraciones de uso en relación con el tipo de materias primas disponibles y la disponibilidad de energía eléctrica, para permitir su uso como horno de arco eléctrico o como convertidor, asegurando en ambos casos una buena mezcla del baño de metal y una reducción de los fenómenos de burbujeo y chorros de escoria y/o metal fundido.
Más específicamente, siendo D el diámetro de la carcasa inferior 11 y H la altura general del recipiente, medida desde el fondo de la carcasa inferior 11 hasta el extremo superior de la carcasa superior 12, dicha H oscila de 0,70D a 1,25D.
La altura H oscila preferiblemente de 0,70D a 0,80D cuando el horno 10 se utiliza como horno de arco eléctrico y de 0,80D a 1,25D cuando el horno 10 se utiliza como convertidor.
La variación de altura H se obtiene sustituyendo la carcasa superior 12 por otra con la altura adecuada, con la misma carcasa inferior 11.
Cabe señalar que el diámetro D es el diámetro exterior máximo de la carcasa inferior 11 y la altura H es la altura exterior general tanto de la carcasa inferior 11 como de la carcasa superior 12.
El diámetro D se determina, de manera conocida, en función con el tipo de materias primas disponibles y la mezcla de las mismas utilizadas como material de carga, de la productividad y de la tasa de descarburación requerida. Además, S es la extensión en m2 de la superficie libre del baño de metal, cumple la condición según la cual R es la relación entre el caudal de monóxido de carbono (P co en m3CO/min) generado durante la descarburación del baño de metal para la producción de acero o hierro fundido y la extensión S, dicha relación R(=P co /S) es > 16 ([m3 CO/min[/[m2]), frente a valores máximos de R igual a 12 típicos de los hornos de arco eléctrico conocidos. Esto garantiza una mayor productividad en términos de descarburación del baño de metal, en particular si el horno 10 se utiliza en modo convertidor.
Cabe señalar que la extensión S de la superficie libre del baño de metal se mide por encima del fondo cóncavo de la carcasa inferior 11 en correspondencia con la parte cilíndrica de la carcasa que tiene una sección transversal sustancialmente constante.
La altura del baño de metal Lb contenido en la carcasa inferior 11 varía entre un valor mínimo, que depende del grado de penetración del oxígeno inyectado por los inyectores 22 en el baño metálico, y un valor máximo, que por una parte debe mantener homogéneo el baño metálico que se está formando, evitando fenómenos de estratificación del mismo, y por otra parte debe garantizar que las operaciones de desescoriado se efectúen cuando el horno 10 se utiliza en el modo convertidor.
Lbmax es el nivel máximo (es decir, la altura máxima) que puede alcanzar el baño de metal en la carcasa inferior 11, la distancia vertical h entre Lbmax y el borde inferior de la abertura de desescoriado 15 oscila de 0,055D a 0,077D. Esto permite una mejor contención del baño de metal, particularmente cuando el horno 10 se utiliza en modo convertidor, cuando la escoria está sujeta a fenómenos de burbujeo, a veces intensos.
En la práctica, la abertura de desescoriado 15 (o mejor el borde inferior de la misma) está a una altura h mayor respecto al nivel máximo del baño de metal Lbmax que en los hornos de arco eléctrico del tipo conocido para evitar posibles fugas de material durante los procesos de producción, en particular en el modo convertidor.
En un horno de arco eléctrico del tipo conocido, por ejemplo, h normalmente oscila de 250 mm a 350 mm, mientras que en el horno de acuerdo con la presente invención, h oscila de 350 mm a 500 mm.
Además, la distancia vertical h' entre el nivel máximo (altura máxima) Lbmax que puede alcanzar el baño de metal contenido en la carcasa inferior 11 y el borde inferior de la abertura de entrada 17a obtenida en la carcasa superior 12 para el ingreso de material de carga en estado sólido, oscila de 1,6 m a 2,2 m, (h’=1,6 m - 2,2 m).
También en este caso, la abertura de entrada 17a (el borde inferior de la misma) está básicamente a una altura mayor respecto al nivel máximo del baño de metal Lbmax que en los hornos de arco eléctrico del tipo conocido para evitar posibles fugas de material durante los procesos de producción, en particular en el modo convertidor.
En un horno de arco eléctrico del tipo conocido, por ejemplo, h’ oscila normalmente de 900 mm a 1400 mm, mientras que en el horno de acuerdo con la presente invención, h’ oscila de 1600 mm a 2200 mm. La abertura de entrada 17a está confinada en cualquier caso en el desarrollo en altura de la carcasa superior 12.
La carcasa superior 12 tiene un diámetro que coincide con el de la carcasa inferior 11 y una altura tal que cumple las condiciones indicadas anteriormente con respecto a la altura H de todo el recipiente.
Por último, dmax es la altura máxima o distancia máxima del techo 13 con respecto a la carcasa superior 12 medida a lo largo del eje central del recipiente, dmax oscila de 0,9 m a 2 m. Esto permite reducir los posibles chorros que se liberan del baño de metal, en particular cuando el horno 10 se utiliza en modo convertidor.
El techo 13 es del tipo totalmente desmontable y, como ya se indicó con anterioridad, comprende una abertura de paso 18 para el paso de al menos un electrodo E cuando el horno 10 se utiliza como horno de arco eléctrico.
En este caso, un elemento de terminación 19 (techo "delta" o "delta" hecho de un material refractario) está ventajosamente acoplado de manera desmontable con la abertura de paso 18; dicho elemento de terminación 19 comprende uno o más orificios de paso 19a para el paso de un electrodo E correspondiente.
También se proporciona un cuerpo de cierre 23, que está asociado de forma desmontable con el techo 13 o con el elemento de terminación 19 para cerrar la abertura de paso 18 (en este caso, el cuerpo de cierre forma un techo "delta") o los orificios de paso 19a, respectivamente. El horno 10 también puede estar configurado como horno de arco eléctrico o como convertidor: en el primer caso, la abertura de paso 18 del techo 13 está acoplada con el elemento de terminación 19, (techo refractario "delta") para la inserción, a través del mismo, de al menos un electrodo E, en este último caso, la abertura de paso 18 está cerrada por el cuerpo de cierre 23.
El cuerpo de cierre 23 es del tipo refrigerado.
El techo 13 también comprende una o más aberturas de carga 20 para alimentar material de carga en estado sólido. En particular, las aberturas de carga 20 están acopladas de forma desmontable con un segundo grupo de alimentación 102b para la alimentación continua del material de carga en estado sólido, como, por ejemplo, DRI (representado solo en la figura 1). Esas aberturas de carga 20 son preferiblemente del tipo que se puede cerrar por medio de un respectivo elemento de cierre, ventajosamente del tipo desmontable.
La abertura de evacuación 21 para evacuar los humos/gases que se generan durante el proceso de producción, puede acoplarse a un módulo de extracción 105 (succión) para extraer los humos (representados solo en las figuras 1 y 2). Si el horno 10 se utiliza en modo convertidor, la abertura de evacuación 21 generalmente está acoplada con el módulo de extracción de humos (succión). Si, por el contrario, el horno 10 se utiliza como un horno de arco eléctrico en continuo, la abertura de evacuación 21 está generalmente cerrada por un respectivo elemento de cierre, ventajosamente de tipo desmontable; los humos generados en el interior del horno 10 se descargan a través del primer grupo de alimentación continua 102a del material de carga en estado sólido (del tipo Consteel® de los sistemas conocidos) que está conectado a la primera abertura de entrada 17a para precalentar el propio material de carga.
La abertura de evacuación 21 está dimensionada en relación con la tasa de succión de los humos a obtener y, cuando el horno 10 se utiliza en modo convertidor, debe limitarse para evitar que los polvos u otros materiales sean arrastrados con los humos, pudiendo obstruir el módulo de extracción y/o los sistemas de tratamiento posteriores de los humos extraídos.
También en este caso, todas las aberturas obtenidas en el techo 13 (excepto la abertura de evacuación 21), y también la conexión entre el techo 13 y la carcasa superior 12, pueden cerrarse de manera sustancialmente hermética para evitar el ingreso de aire atmosférico al horno 10 y la salida de gases del horno, que se generan en su interior. Este es ventajosamente el caso cuando el material de carga consiste total o predominantemente en hierro fundido en estado fundido (hierro fundido líquido) y el horno 10 se utiliza en el modo convertidor; en ese caso, de hecho, en algunas de las fases de implementación de los procesos de producción, se generan gases ricos en monóxido de carbono (CO), que pueden ser recuperados y reutilizados también dentro de la misma acería como combustible, por ejemplo.
El horno 10 también comprende un grupo de inyección que comprende al menos tres (3) inyectores 22 para la inyección de fluidos de proceso o polvos en el mismo horno 10.
En una realización preferida, los inyectores 22 están colocados en correspondencia con la carcasa superior 12; sin embargo, no se excluye la posibilidad de que los inyectores 22 se coloquen en correspondencia con el techo 13, el panel horizontal de la cámara EBT o a lo largo del primer grupo de alimentación 102a para la alimentación continua de material de carga en estado sólido a través de la primera abertura de entrada 17a de la carcasa superior 12. Los inyectores 22 están especialmente concebidos para inyectar oxígeno (O2) y/o materiales en polvo o granulados tales como, por ejemplo, cal, cal dolo, carbón u otros materiales necesarios para la formación y control de escorias. Si los inyectores 22 se proporcionan para la inyección de oxígeno, pueden proporcionarse para la inyección de: - oxígeno supersónico para el proceso de descarburación con llama envolvente del chorro principal, - oxígeno necesario para el proceso posterior a la combustión y, en este caso, los inyectores 22 están posicionados ventajosamente en el techo 13 de modo que están enfrentados a la primera abertura de entrada 17a obtenida en la carcasa superior 12 y con la cual se acopla el primer grupo de alimentación de carga material en estado sólido (tal como Consteel®),
- oxígeno para el proceso de descarburación bajo la superficie del baño de metal.
Un objeto de la presente invención también se refiere a una planta metalúrgica 100 que comprende un horno 10 como se describe con anterioridad, es decir, la planta 100 puede configurarse y adaptarse de manera flexible a diferentes condiciones y requisitos de producción que pueden variar con el tiempo en relación con la disponibilidad de energía eléctrica y/o el tipo de materias primas disponibles.
La planta 100 es del tipo modular para llevar a cabo procesos de producción para producir metal fundido, en particular acero o hierro fundido, y en particular para llevar a cabo procesos de producción en los que la carga de cualquier mezcla de materias primas o material de carga en el horno 10 y la fusión del mismo en el interior del horno 10 tiene lugar de manera continua y controlada.
El término materias primas se refiere tanto a los materiales de carga en estado sólido como a los materiales de carga en estado líquido o fundido, así como a los materiales de proceso del tipo conocido y variable en relación con el proceso de producción realizado.
Para la producción de acero o hierro fundido, en particular, para el material de carga en estado fundido, el hierro fundido está en estado fundido (hierro fundido líquido), mientras que el material de carga en estado sólido se refiere a chatarra, DRI (hierro reducido directamente), HDRI (hierro reducido directo en caliente), arrabio y HBI (hierro briqueteado en caliente), en donde los materiales de carga en estado líquido y en estado sólido se pueden utilizar solos o en una mezcla de dos o más de ellos.
A esos materiales de carga se añaden materiales de proceso tales como oxígeno, carbón, metano, cal, cal dolo, materiales de aleación y otros conocidos por los expertos en la materia.
Los materiales de carga se alimentan preferiblemente en continuo, a modo de ejemplo y no limitante, con los siguientes métodos: alimentación continua con o sin precalentamiento del material de carga en estado sólido, mediante un transportador inercial lateral (por ejemplo, Consteel® ) o a través del techo 13 (para chatarra, arrabio HBI); alimentación continua mediante cintas transportadoras o transportadores, a través del techo 13 (para DRI y DRI caliente); alimentación continua mediante cucharón y aducción al horno mediante canal lateral o a través de la puerta de escorias del horno (para hierro fundido líquido u otro material líquido).
También es posible una alimentación por lotes, del tipo con cestas, a través de la parte superior del recipiente con el techo 13 completamente abierto, en especial en el caso de material de carga sólido.
Dependiendo del material de carga y del metal a producir, el suministro de energía necesaria para el proceso de producción puede ser de tipo eléctrico y/o químico.
La energía eléctrica que desarrolla calor se suministra mediante uno o más electrodos y la energía química que desarrolla y sustenta las reacciones se suministra mediante oxígeno y posibles combustibles (gaseosos o pulverizados) que se inyectan en el baño de metal.
La planta 100 comprende un horno 10 y al menos un módulo operativo seleccionado del grupo que comprende: - un módulo de suministro de energía eléctrica 101 para suministrar energía eléctrica al baño de metal y que comprende al menos un electrodo E insertable de forma desmontable en el recipiente a través de la abertura de paso 18 obtenida en el techo 13,
- un módulo de alimentación de material de carga en estado sólido 102 para la alimentación continua de material de carga en estado sólido al horno 10 y que comprende a su vez al menos un grupo de alimentación para la alimentación continua de material de carga en estado sólido seleccionado de:
- un primer grupo de alimentación 102a para la alimentación continua del material de carga en estado sólido que se puede asociar de forma desmontable con la primera abertura de entrada 17a obtenida en la carcasa superior 12 para la alimentación continua, a través de la misma, de material de carga en estado sólido,
- un segundo grupo de alimentación 102b (no ilustrado en detalle ya que es del tipo conocido por los expertos en la materia) para la alimentación continua del material de carga en estado sólido que se puede asociar de forma desmontable con la abertura de carga 20 obtenida en el techo superior 13 para la alimentación, a través de la misma, de material de carga en estado sólido,
- un módulo de alimentación de material de carga en estado fundido 103 para la alimentación, preferiblemente continua, de material de carga en estado fundido al horno 10 y que comprende un grupo de alimentación 103a para la alimentación, preferiblemente continua, de material en estado fundido que se puede asociar de forma desmontable con la segunda abertura de entrada 17b obtenida en la carcasa superior 12 para la alimentación, a través de la misma, de material de carga en estado fundido,
- un módulo de alimentación de material de carga en estado fundido, del tipo, por ejemplo, con cestas, y no ilustrado ya que es del tipo conocido, para la alimentación por lotes de material de carga en estado sólido al horno 10 a través del parte superior del recipiente (es decir, con el techo 13 abierto),
- un módulo de extracción de los humos 105 que se generan en el interior del horno 10 durante el proceso de producción del metal fundido y que se puede asociar de forma desmontable con la abertura de evacuación 21 obtenida en el techo 13, también en este caso, el módulo de extracción de humo es no se ilustra en detalle ya que es del tipo conocido por los expertos en la materia.
El módulo de suministro de energía eléctrica 101 para el suministro de energía eléctrica al baño de metal comprende al menos un electrodo E insertable de forma desmontable en el recipiente a través de la abertura de paso 18 obtenida en el techo 13 a través del elemento de terminación 19 (techo "delta") acoplado al mismo.
La energía eléctrica, que puede ser del tipo CC o CA, se transfiere mediante un arco eléctrico, y es conducida a través de electrodos E de grafito o materiales equivalentes.
El módulo 101 comprende en particular brazos 110 que soportan los electrodos E, configurados dichos brazos 110, de manera conocida, para llevar corriente a los mismos electrodos, y también para extraer los electrodos E del techo 13, levantándolos y girándolos o moviéndolos a otra posición, y también para regular su posición en relación con el desgaste, también con métodos automáticos ("autodeslizamiento").
El primer grupo de alimentación 102a para la alimentación continua de material de carga en estado sólido y que se puede asociar de forma desmontable con la primera abertura de entrada 17a obtenida en la carcasa superior 12 para la alimentación continua, a través de la misma, de material de carga en estado sólido, ventajosamente, pero no de manera exclusiva, consiste en un conocido sistema "Consteel®" que alimenta el material de carga (chatarra, DRI, arrabio, etc.) en continuo, precalentándolo con el calor de los humos que salen del horno 10.
Dicho sistema "Consteel®" se describe, por ejemplo, en los documentos US4543124, US5800591, PCT/EP2013/001941 y consiste en un transportador continuo del material de carga a lo largo del cual se definen un área de carga 120, en correspondencia con la cual el material de carga se deposita sobre el transportador y un área de precalentamiento 122 del material de carga, en correspondencia con la cual el material de carga es precalentado por el calor de los humos desarrollados en el horno 10, en secuencia, comenzando desde el extremo más lejano hacia el extremo más cercano con respecto al horno 10.
En correspondencia con el área de precalentamiento 122, el transportador está alojado en un túnel 124 que tiene un extremo conectado a la primera abertura de entrada 17a y el extremo opuesto proporcionado con un dispositivo de succión de los humos 121 aguas arriba del cual está colocado un dispositivo de sellado 123, configurado para limitar el ingreso de aire atmosférico en el túnel 124. Los humos generados en el horno 10 son succionados a lo largo del túnel 124 y, a su paso por el mismo, transfieren calor al material de carga que así se precalienta.
En este caso, la abertura de evacuación 21 del techo 13 está cerrada por un elemento de cierre respectivo o, en cualquier caso, sellada.
El primer grupo de alimentación 102a se proporciona para alimentar material de carga en estado sólido al horno 10, que comprende chatarra, DRI, hierro fundido sólido, solos o mezclados entre sí.
Si el material de carga en estado sólido no forma la mezcla de materias primas de proceso o se introduce en la misma solo a través del techo 13, el primer grupo de alimentación 102a está ausente y la primera abertura de entrada 17a está cerrada por un elemento de cierre respectivo o, en todo caso, sellada.
El segundo grupo de alimentación 102b para la alimentación continua de material de carga en estado sólido y que se puede asociar de manera desmontable con la abertura de carga 20 formada en el techo 13, comprende, por ejemplo, cintas transportadoras o transportadores que se instalan por encima del techo 13 y se colocan de modo que su extremo de descarga se comunique con al menos una abertura de carga 20.
El material en estado sólido alimentado a través del techo 13 generalmente comprende materias primas de pequeño tamaño, tal como por ejemplo chatarra molida, DRI o HBI (a temperatura ambiente (DRI), si se recoge de un depósito de almacenamiento, o a una temperatura elevada (HDRI o HBI), si procede directamente de una planta de producción integrada en la planta 100 sin almacenamiento intermedio), y/o aditivos desescoriados (normalmente cal, cal dolo, etc.), aditivos para combustibles (carbón), materiales de aleación.
El grupo de alimentación 103a para la alimentación, preferiblemente en continuo, de material en estado fundido y que se puede asociar de forma desmontable con la segunda abertura de entrada 17b obtenida en la carcasa superior 12 para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado fundido, consiste en un dispositivo dosificador para la introducción controlada de hierro fundido líquido u otros materiales fundidos en el horno 10.
Comprende una estructura de soporte 130 sobre la que se coloca un cucharón 131 u otro recipiente que contiene el material de carga en estado fundido (generalmente hierro fundido) y que se inclina para verter el material de carga en estado líquido en un canal 132 cuyo el extremo de descarga está en comunicación con la segunda abertura de entrada 17b de la carcasa superior 12.
La inclinación del cucharón 131 se controla mediante sistemas de control aptos para regular el caudal de hierro fundido alimentado al horno 10. Dicho caudal puede mantenerse en un valor constante o puede seguir una determinada tendencia en el tiempo dependiendo de los requisitos del proceso. Los sistemas de control pueden comprender, por ejemplo, actuadores hidráulicos 133 o de otro tipo, controlados en relación con las señales reveladas por dispositivos de detección para la detección directa o indirecta del peso o en cualquier caso del contenido del cucharón 131 tal como, por ejemplo, celdas de carga, dispositivos de medición óptica, manómetros para medir la presión dentro de los actuadores hidráulicos, inclinómetros, etc.
Si las materias primas que forman la carga del horno no comprenden material de carga en estado líquido, el módulo de alimentación relativo 103 y el grupo de alimentación correspondiente 103a están ausentes y la segunda abertura 17b de la carcasa superior 12 está cerrada por un elemento de cierre respectivo de tipo desmontable o en todo caso sellado.
Como se indicó con anterioridad, también se puede proporcionar un módulo de alimentación de material de carga en estado sólido, que alimenta el material de carga en estado sólido por lotes al horno 10 a través del techo 13 o, en cualquier caso, a través de la parte superior abierta del recipiente. Este módulo puede comprender, por ejemplo, grupos de carga de tipo cesta conocidos.
Cabe señalar que todos los módulos y los respectivos grupos de alimentación de material de carga en estado sólido o líquido son controlados y sometidos a prueba en relación con los requisitos del proceso.
Si la planta 100 funciona en el modo continuo, la tasa de alimentación de los diversos materiales de carga se puede regular en relación con los requisitos del proceso, dependiendo del tipo o peso del material de carga: la tasa de alimentación de los diversos materiales suele seguir una tendencia temporal predefinida.
El módulo de extracción 105 para la extracción de los humos generados en el interior del horno 10 durante el proceso de producción de metal fundido y que se puede asociar de forma desmontable con la abertura de evacuación 21 formada en el techo 13, es del tipo conocido y, por lo tanto, no se describe en detalle.
Dicho módulo de extracción 105 está presente, en particular, cuando los humos no son extraídos a través del primer grupo de alimentación 102a para precalentar el material de carga en estado sólido alimentado por este último.
Como ya se mencionó, si, en particular, el horno 10 se utiliza en el modo convertidor, es posible sellar todas las aberturas (abertura de desescoriado 15, abertura de colada 16, primera abertura de entrada 17a, segunda abertura de entrada 17b, abertura de carga 20 salvo la abertura de evacuación 21) y/o su conexión con los correspondientes sistemas y módulos o grupos de alimentación de fundición y desescoriado, a fin de recuperar al menos parcialmente los gases generados durante algunas fases del proceso de reducción, ricos en CO, que pueden utilizarse como combustible (con un bajo poder calorífico) en otros procesos siderúrgicos.
El módulo de extracción 105, además, puede equiparse convenientemente con sistemas de recuperación de energía térmica de los gases que salen del horno, por ejemplo para la producción de vapor, lo que puede tener lugar con varios sistemas, que comprenden, entre otros, sistemas de "tubo enfriado" (ECS: Evaporative Cooling System [Sistema de enfriamiento evaporativo]) e intercambiadores de calor (WHB: Waste Heat Boiler [Caldera de calor residual]).
La energía térmica de los humos extraídos del horno 10 también puede recuperarse en procesos químicos no vinculados estrictamente a los procesos siderúrgicos; el calor de dichos humos, por ejemplo, puede recuperarse en reactores químicos para el agrietamiento de hidrocarburos para la producción de fluidos combustibles.
Como ya se especificó con anterioridad, la planta 100 es de tipo modular y puede configurarse de manera flexible para llevar a cabo procesos de producción de acero o hierro fundido en estado fundido en relación con la disponibilidad de energía eléctrica y los tipos de materias primas disponibles.
La planta 100 generalmente se puede configurar con dos configuraciones principales.
En una primera configuración, la planta 100 está preparada para tener una gran flexibilidad a corto plazo, es decir, para permitir una variación en su disposición de campaña a campaña (donde cada campaña comprende ciclos de unos cientos de fundiciones, equivalente a unas pocas semanas de funcionamiento). En este caso, la carcasa superior 12 está dimensionada para que el horno 10 sea apto para funcionar como un convertidor (es decir, H que varía de 0,8D a 1,25D) y no se sustituye en el paso del horno 10 entre los dos principales modos de funcionamiento (es decir, EAF/convertidor). Con este dimensionamiento del horno 10 y en particular de la carcasa superior 12, también en presencia de procesos particularmente reactivos (reducción de una carga predominantemente compuesta de hierro fundido líquido, como cuando el horno 10 funciona en modo convertidor), pueden evitarse las consecuencias de un posible desarrollo de alta efervescencia (proyección de material fundido contra el techo 13 y en la boca de la abertura de evacuación 21 de los humos).
En una segunda configuración, la planta 100 está preparada para tener una gran flexibilidad a largo plazo, del orden de unas decenas de campañas. En este caso, el horno 10 y en particular la carcasa superior 12 están inicialmente dimensionados para funcionar en el modo convertidor o EAF y luego se sustituyen o en cualquier caso se modifican cuando se va a cambiar el modo de funcionamiento. Por lo general, el horno 10 se configura inicialmente para funcionar predominantemente como un convertidor y luego se modifica para funcionar predominantemente como un EAF. Esto sucede, por ejemplo, cuando la planta 100 se instala en países que tienen altas producciones de ciclo integral de hierro fundido (en altos hornos) y en los que se dispone de chatarra de acero a precios competitivos. Por lo tanto, la planta 100 puede adaptarse, a corto o largo plazo, en relación con la disponibilidad de energía y materias primas, sin revolucionar toda la planta, sino simplemente añadiendo o sustituyendo los módulos necesarios.
A continuación se describen algunas configuraciones posibles de la planta 100.
La planta 100 puede configurarse para la producción de acero a partir de una mezcla de materias primas constituida por la totalidad del material de carga en estado sólido que consiste principalmente en chatarra con la que se puede mezclar DRI, HDRI, HBI y/o arrabio alimentado en continuo en el horno 10.
En este caso, por lo tanto, el horno 10 está configurado para funcionar en el modo EAF y, ventajosamente, pero no de manera necesaria, la cubierta superior 12 está dimensionada para que la altura general H del recipiente varíe de 0,70D a 0,80D, en donde D es el diámetro de la carcasa inferior 11.
La abertura de paso 18 del techo 13 está asociada al elemento de terminación 19 (techo refractario "delta") a través de cuyos orificios de paso se pueden insertar los respectivos electrodos E.
Se cierra la abertura de evacuación 21 del techo 13 y se abre la abertura de carga 20 del techo 13 para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido tal como DRI, chatarra molida y/o materiales de aleación y/o aditivos.
La primera abertura de entrada 17a de la carcasa superior 12 está abierta para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido (chatarra posiblemente mezclada con DRI y/o arrabio), mientras que la posible segunda abertura de entrada 17b para alimentar material de carga en estado fundido está cerrada.
Por lo tanto, la planta 100 comprende los siguientes módulos operativos activos:
- el módulo de suministro de energía eléctrica 101,
- el módulo de alimentación de material de carga en estado sólido 102 para la alimentación en continuo de material de carga en estado sólido al horno 10 y que a su vez comprende:
- el primer grupo de alimentación 102a, ventajosamente del tipo Consteel®, que se acopla a la primera abertura de entrada 17a para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido (chatarra posiblemente mezclada con DRI y/o arrabio),
- el segundo grupo de alimentación 102b, para alimentar en continuo, a través del mismo, material de carga en estado sólido (d Ri, chatarra molida, materiales de aleación) y que se acopla con la abertura de carga 20 del techo 13 para alimentar, a través del mismo, material de carga en estado sólido.
En esta configuración de la planta 100, los humos generados dentro del horno 10 durante el proceso de producción son evacuados a través del primer grupo de alimentación 102a para precalentar el respectivo material de carga en estado sólido.
En esta configuración de la planta 100, el módulo de alimentación de material de carga en estado líquido 103 está ausente o, en todo caso, no activo.
La planta 100 configurada de este modo es apta para la producción en continuo de acero a partir de una mezcla de materias primas en estado sólido alimentadas continuamente al horno que funciona en modo EAF.
En una realización de configuración alternativa, la planta 100 está configurada para la producción de acero a partir de una mezcla de materias primas en estado sólido alimentadas predominantemente por lotes solo a través del techo 13 y el horno 10 funciona en modo EAF. En este caso:
- el recipiente, ventajosamente, pero no de manera necesaria, tiene una altura general H que oscila de 0,70D a 0,80D,
- la abertura de paso 18 del techo 13 está asociada al elemento de terminación 19 (techo refractario "delta") a través de cuyos orificios de paso 19a se pueden insertar los respectivos electrodos E.
- la abertura de evacuación 21 del techo 13 está abierta y
- ambas aberturas de entrada 17a, 17b de la carcasa superior 12 están cerradas.
La planta 100 comprende los siguientes módulos operativos activos:
- el módulo de suministro de energía eléctrica 101,
- al menos el módulo de alimentación de material de carga en estado sólido para la alimentación por lotes (por ejemplo con cestas) de material de carga en estado sólido (en particular chatarra) en el horno 10 a través de la parte superior del recipiente con el techo 13 abierto, además del segundo grupo de alimentación 102b para alimentar material de carga en estado sólido (del tipo DRI, materiales de aleación y similares) a través de la abertura de carga 20 del techo 13,
- el módulo de extracción de los humos 105 generados en el interior del horno 10 y que está asociado con la abertura de evacuación 21 del techo 13.
En esta configuración de la planta 100, el material de carga en estado sólido comprende, por ejemplo, una mezcla de DRI y chatarra y arrabio sólido y chatarra que posiblemente contenga aglutinantes.
En esta configuración de la planta 100, el módulo de alimentación de material de carga en estado líquido 103 y el primer grupo de alimentación 102a para la alimentación continua de material de carga en estado sólido están ausentes o, en todo caso, no activos.
La planta 100 configurada de este modo es apta para la producción de acero a partir de una mezcla de materias primas en estado sólido alimentadas por lotes al horno que funciona en modo EAF.
En otra posible configuración alternativa, la planta 100 puede estar preparada para producir acero a partir de una mezcla de materias primas compuesta por material de carga en estado sólido en una cantidad igual o superior al 25 % y material de carga en estado líquido en una cantidad igual o inferior al 75 %.
El material de carga en estado sólido consiste predominantemente en chatarra que se puede mezclar con DRI y/o arrabio alimentado en continuo al horno 10.
El material de carga en estado líquido está compuesto por hierro fundido líquido alimentado en continuo al horno. En este caso:
- la abertura de paso 18 del techo 13 está abierta y asociada al elemento de terminación 19 (techo refractario "delta") para el paso a través del mismo de al menos un electrodo,
- la abertura de evacuación 21 del techo 13 está cerrada y la abertura de carga 20 del techo 13 para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido está abierta,
- la primera abertura de entrada 17a de la carcasa superior 12 para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido está abierta y la segunda abertura de entrada 17b de la carcasa superior 12 para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado fundido estado está abierta.
La planta 100 comprende los siguientes módulos operativos activos:
- el módulo de suministro de energía eléctrica 101,
- el módulo de alimentación de material de carga en estado sólido y que a su vez comprende:
- un primer grupo de alimentación 102a del tipo Consteel® que está asociado a la primera abertura de entrada 17a para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido,
- un segundo grupo de alimentación 102b que está asociado a la abertura de carga 20 para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido,
- el módulo de alimentación de material de carga en estado fundido 103 cuyo grupo de alimentación 103a está asociado a la segunda abertura de entrada 17b para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado fundido.
Los humos generados en el interior del horno durante el proceso de producción de dicho metal fundido son evacuados a través del primer grupo de alimentación 102a para el precalentamiento del respectivo material de carga en estado sólido.
La figura 7 muestra una planta 100 configurada como se ha descrito con anterioridad para la producción de acero a partir de una mezcla de materias primas compuesta por aproximadamente un 90 % de material de carga en estado sólido y un 10 % de material de carga en estado líquido.
La figura 8 muestra una variante de la planta 100 de la figura 7 configurada para la producción de acero a partir de una mezcla de materias primas compuesta por aproximadamente un 50 % de material de carga en estado sólido y por un 50 % de material de carga en estado líquido.
Esta variante se diferencia de la mostrada en la figura 7 en la longitud del primer grupo de alimentación 102a (Consteel®).
En otra posible configuración alternativa, la planta 100 puede estar preparada para producir acero a partir de una mezcla de materias primas compuesta por material de carga en estado sólido, alimentada por lotes únicamente a través del techo 13, en una cantidad igual o superior a 25 % y material de carga en estado líquido en una cantidad igual o inferior al 75 %.
El material de carga en estado sólido consiste predominantemente en chatarra, que se puede mezclar con DRI y/o arrabio que, sin embargo, se alimentan de forma continua al horno 10.
El material de carga en estado líquido está compuesto por hierro fundido líquido alimentado en continuo al horno. En este caso:
- la abertura de paso 18 del techo 13 está abierta y asociada al elemento de terminación 19 (techo refractario "delta") para el paso a través del mismo de al menos un electrodo,
- la abertura de evacuación 21 del techo 13 está abierta y la abertura de carga 20 del techo 13 para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido está abierta,
- la primera abertura de entrada 17a de la carcasa superior 12 para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido está cerrada y la segunda abertura de entrada 17b de la carcasa superior 12 para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado fundido estado está abierta.
La planta 100 comprende los siguientes módulos operativos activos:
- el módulo de suministro de energía eléctrica 101,
- al menos el módulo de alimentación de material de carga en estado sólido para la alimentación por lotes (por ejemplo con cestas) de material de carga en estado sólido (en particular chatarra) en el horno 10 a través de la parte superior del recipiente con el techo 13 abierto, además del segundo grupo de alimentación 102b para alimentar material de carga en estado sólido (del tipo DRI y similares) a través de la abertura de carga 20 del techo 13, - el módulo de extracción de los humos 105 generados en el interior del horno 10 y que está asociado con la abertura de evacuación 21 del techo 13,
- el módulo de alimentación de material de carga en estado fundido 103 cuyo grupo de alimentación 103a está asociado a la segunda abertura de entrada 17b para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado fundido.
En esta configuración de la planta 100, el material de carga en estado sólido comprende, por ejemplo, una mezcla de DRI y chatarra o arrabio sólido y chatarra que posiblemente contenga aglutinantes.
En esta configuración, el primer grupo de alimentación 102a para la alimentación continua de material de carga en estado sólido está ausente o, en todo caso, no activo.
Los humos generados en el interior del horno durante el proceso de producción de dicho metal fundido son evacuados a través de la abertura de evacuación 21 del techo 13 y del módulo de extracción de humos 105 asociado al mismo.
En otra configuración posible, la planta 100 está configurada para la producción de hierro fundido a partir de material de carga en estado sólido que consiste en DRI con un contenido de carbono >5 %.
En este caso:
- el recipiente, ventajosamente, pero no de manera necesaria, tiene una altura general H que oscila de 0,70D a 0,80D,
- la abertura de paso 18 del techo 13 está abierta y asociada al elemento de terminación 19 (techo refractario "delta") para el paso a través del mismo de al menos un electrodo E,
- la abertura de evacuación 21 del techo 13 está abierta,
- la abertura de carga 20 del techo 13 está abierta para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido,
- las aberturas de entrada 17a, 17b de la carcasa superior 12 están cerradas o, en todo caso, ausentes.
En esta configuración, la planta 100 comprende los siguientes módulos operativos activos:
- el módulo de suministro de energía eléctrica 101,
- un módulo de alimentación de material de carga en estado sólido para alimentar material de carga en estado sólido al interior del horno a través del techo y/o a través de la abertura de carga 20 del techo 13, comprendiendo dicho módulo en particular al menos el segundo grupo de alimentación 102b para alimentar material de carga en estado sólido a través de la abertura de carga 20 del techo 13,
- el módulo de extracción de humos 105 que está asociado a la abertura de evacuación 21.
El primer grupo de alimentación 102a para la alimentación continua de material de carga en estado sólido y el módulo para alimentar material de carga en estado líquido 103 están ausentes o, en todo caso, inactivos.
En otra posible configuración, la planta 100 está configurada para la producción de acero a partir de una mezcla de materias primas compuesta por material de carga en estado sólido en una cantidad igual o inferior al 25 % y material de carga en estado líquido en una cantidad igual o superior al 75 %.
El material de carga en estado sólido comprende DRI, HDRI, HBI, arrabio sólido y chatarra, solos o mezclados entre sí, en un porcentaje igual o inferior al 25 % del material de carga total y se alimenta en continuo al horno 10.
El material de carga en estado líquido consiste en hierro fundido líquido alimentado al horno preferible y sustancialmente de forma continua.
En este caso:
- el recipiente, ventajosamente, pero no de manera necesaria, tiene una altura general H que oscila de 0,80D a 1,25D,
- la abertura de paso 18 del techo 13 está cerrada,
- la abertura de evacuación 21 del techo 13 está cerrada,
- la abertura de carga 20 del techo 13 está abierta para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido,
- la primera abertura de entrada 17a de la carcasa superior 12 está abierta para la alimentación continua, a través de la misma, de material de carga en estado sólido y
- la segunda abertura de entrada 17b de la carcasa superior 12 está abierta para la alimentación continua, a través de la misma, de material de carga en estado fundido.
En esta configuración, la planta 100 comprende los siguientes módulos operativos activos:
- el módulo de alimentación de material de carga en estado sólido 102 y que a su vez comprende:
- un primer grupo de alimentación 102a del tipo Consteel® que está asociado a la primera abertura de entrada 17a para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido,
- el segundo grupo de alimentación 102b que está asociado a la abertura de carga 20 del techo 13 para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido,
- el módulo de alimentación de material de carga en estado fundido 103 que comprende el grupo de alimentación 103a que está asociado a la segunda abertura de entrada 17b para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado fundido.
Los humos generados dentro del horno son evacuados a través del primer grupo de alimentación 102a para precalentar el respectivo material de carga en estado sólido.
En este caso, debido al alto porcentaje de hierro fundido líquido, el módulo de suministro de energía eléctrica 101 está ausente o, en todo caso, inactivo.
Una posible configuración de este tipo se muestra en la figura 9.
En otra posible configuración alternativa, la planta 100 está configurada para la producción de acero a partir de una mezcla de materias primas que consiste en material de carga en estado sólido en una cantidad igual o inferior al 25 % y material de carga en estado líquido en una cantidad igual o superior al 75 %, en donde el material de carga en estado sólido se alimenta exclusivamente por el techo del horno.
Con respecto a la configuración descrita con anterioridad con referencia a la figura 9, en este caso, la primera abertura de entrada 17a está cerrada y el primer grupo de alimentación 102a está ausente o en todo caso no activo, siendo evacuados los humos a través de la abertura de evacuación 21 del techo asociado al módulo de extracción 105.
En todas las realizaciones descritas con anterioridad, el grupo de inyección, cuyos inyectores 22 inyectan oxígeno y otras materias primas gaseosas o en polvo (cal, carbón, cal dolo, etc.) en el horno 10 está activo.
En la práctica, se ha descubierto que el horno y la planta de acuerdo con la presente invención han logrado los objetivos previstos.
El horno y la planta así concebidos pueden sufrir numerosas modificaciones y variantes, todas ellas dentro del alcance de la invención, además, todos los detalles pueden ser sustituidos por elementos técnicamente equivalentes.
En la práctica, los materiales utilizados, así como las dimensiones, pueden variar según los requisitos técnicos.

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. Un horno metalúrgico (10) del tipo convertible a horno de arco eléctrico o a convertidor para llevar a cabo procesos de producción para producir metales en estado fundido, en particular acero o hierro fundido, caracterizado porque comprende:
- un recipiente que comprende:
- una carcasa inferior (11) para contener el baño de metal, estando dicho baño de metal compuesto por metal fundido y una capa superpuesta de escoria, en donde dicha carcasa inferior (11) está soportada de manera inclinada y proporcionada con una abertura de desescoriado (15) para evacuar la escoria que superpone el metal fundido y con una abertura de colada (16) para extraer el metal fundido,
- una carcasa superior (12) colocada de forma desmontable sobre dicha carcasa inferior (11) y proporcionada con - una primera abertura de entrada (17a) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido y que puede asociarse a un primer grupo de alimentación (102a) para la alimentación continua de dicho material de carga en estado sólido y/o
- una segunda abertura de entrada (17b) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado fundido y que puede asociarse a un grupo de alimentación (103a) para la alimentación continua de dicho material de carga en estado fundido,
- un techo de cierre (13) para el cierre superior de dicho recipiente, en donde dicho techo de cierre (13) está posicionado de forma desmontable por encima de dicha carcasa superior (12) y se proporciona con una abertura de paso (18) para el paso, a través del mismo, de al menos un electrodo (E), al menos una abertura de carga (20) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido, y al menos una abertura de evacuación (21) para descargar los humos de gas generados en el interior de dicho horno (10) durante el proceso de producción, - en donde al menos uno de dicha primera abertura de entrada (17a), dicha segunda abertura de entrada (17b), dicha abertura de paso (18), dicha abertura de carga (20) y dicha abertura de evacuación (21) está cerrada o puede estar asociada con un elemento de cierre del tipo desmontable,
- en donde dicha carcasa inferior (11) tiene un diámetro D y dicho recipiente tiene una altura general H que oscila de 0,70D a 1,25D,
dicho horno (10) está equipado con un grupo de inyectores (22) para la inyección de oxígeno y otras materias primas gaseosas o en polvo en dicho horno (10), en donde dichos inyectores (22) se insertan en dicha carcasa superior (12) en su pared lateral.
2. El horno metalúrgico (10) según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha carcasa inferior (11) tiene un diámetro D y dicho recipiente tiene una altura general H que oscila de 0,70D a 0,80D si el horno se utiliza como horno de arco eléctrico.
3. El horno metalúrgico (10) según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha carcasa inferior (11) tiene un diámetro D y dicho recipiente tiene una altura general H que oscila de 0,80D a 1,25D si el horno se utiliza como convertidor.
4. El horno metalúrgico (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque S es la extensión en m2 de la superficie libre de dicho baño de metal, cumple la condición según la cual R es la relación entre el caudal, expresado en m3/min, de monóxido de carbono (Pco) generado durante la descarburación del baño de metal para la producción de acero o hierro fundido y dicha extensión S, dicha relación R(Pco/S) es > 16.
5. El horno metalúrgico (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque Lbmax es el nivel máximo que puede alcanzar el baño de metal contenido en dicha carcasa inferior (11), la distancia vertical h entre Lbmax y el borde inferior de dicha abertura de desescoriado (15) oscila de 0,055D a 0,077D.
6. El horno metalúrgico (10) según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque Lbmax es el nivel máximo que puede alcanzar el baño de metal contenido en dicha carcasa infe rior, la distancia vertical h' entre Lbmax y el borde inferior de dicha al menos una abertura de entrada (17a) oscila de 1,6 m a 2,2 m, en donde dicha abertura de entrada está proporcionada para el ingreso, a través de la misma, de material de carga en estado sólido.
7. El horno metalúrgico (10) según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la altura máxima dmax de dicho techo (13) con respecto a dicha carcasa superior (12) oscila de 0,9 m a 2 m.
8. El horno metalúrgico (10) según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un elemento de terminación (19) de dicho techo de cierre (13) que se puede asociar de forma desmontable con dicha abertura de paso (18) para el paso, a través de la misma, de al menos un electrodo (E), en donde dicho elemento de terminación (19) comprende al menos un orificio de paso (19a) para el paso, a través del mismo, de al menos un electrodo.
9. El horno metalúrgico (10) según la reivindicación 8, caracterizado porque comprende un cuerpo de cierre (23) asociado de forma desmontable con dicho techo de cierre (13) o dicho elemento de terminación (19) para cerrar dicha abertura de paso (18) o al menos dicho orificio de paso (19a), respectivamente.
10. El horno metalúrgico (10) según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho grupo de inyección comprende al menos tres inyectores (22).
11. Una planta metalúrgica modular (100) para llevar a cabo procesos de producción de metal fundido, en particular acero o hierro fundido, que comprende un horno metalúrgico (10) según una o más de las reivindicaciones anteriores y al menos un módulo operativo seleccionado del grupo que comprende:
- un módulo de suministro de energía eléctrica (101) para suministrar energía eléctrica a dicho baño de metal y que comprende al menos un electrodo (E) insertable de forma desmontable en dicho recipiente a través de dicha abertura de paso (18) de dicho techo de cierre (13),
- un módulo de alimentación para alimentar material de carga en estado sólido (102) para la alimentación continua de material de carga en estado sólido a dicho horno y, a su vez, que comprende al menos un grupo de alimentación de material de carga en estado sólido seleccionado de
- un primer grupo de alimentación (102a) para la alimentación continua de dicho material de carga en estado sólido que se puede asociar de forma desmontable con dicha primera abertura de entrada (17a) formada en dicha carcasa superior (12) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido,
- un segundo grupo de alimentación (102b) para la alimentación continua de dicho material de carga en estado sólido que se puede asociar de forma desmontable con al menos dicha abertura de carga (20) obtenida en dicho techo de cierre (13) para alimentar, a través del mismo, material de carga en estado sólido,
- un grupo de alimentación de material de carga en estado fundido (103) para la alimentación de material de carga en estado fundido a dicho horno y que comprende un grupo de alimentación (103a) para alimentar material en estado fundido, que se puede asociar de forma desmontable con dicha segunda abertura de entrada (17b) obtenida en dicha carcasa superior (12) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado fundido,
- un módulo de alimentación de material de carga en estado sólido para la alimentación por lotes de material de carga en estado sólido a dicho horno a través de al menos dicha abertura de carga (20) obtenida en dicho techo de cierre (13),
- un módulo de extracción de humos (105) para la extracción de los humos generados en el interior de dicho horno durante el proceso de producción de dicho metal fundido y que puede asociarse de forma desmontable a dicha abertura de evacuación (21) obtenida en dicho techo de cierre (13).
12. El horno metalúrgico (100) según la reivindicación 11, para la producción de acero o hierro fundido, en donde dicho material de carga en estado fundido es hierro fundido en estado fundido y en donde dicho material de carga en estado sólido comprende chatarra, DRI (hierro reducido directamente), HDRI (hierro reducido directo en caliente), arrabio y HBI (hierro briqueteado en caliente), solos o en una mezcla con dos o más de ellos, en donde el material de carga alimentado a dicho horno comprende material de carga en estado fundido y/o material de carga en estado sólido, solos o mezclados entre sí.
13. La planta metalúrgica (100) según la reivindicación 12 para la producción de acero a partir de material de carga en estado sólido únicamente, en donde:
- el techo de cierre (13) de dicho horno metalúrgico tiene dicha abertura de paso (18) abierta y asociada a un elemento de terminación (19) que comprende al menos un orificio de paso (19a) para el paso a través del mismo de al menos un electrodo (E), dicha abertura de evacuación (21) cerrada y al menos dicha abertura de carga (20) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido, abierta,
- dicha carcasa superior (12) tiene una primera abertura de entrada (17a) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido, abierta, y una posible segunda abertura de entrada (17b) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado fundido, cerrada,
y en donde dicha planta metalúrgica (100) comprende los siguientes módulos operativos activos:
- un módulo de suministro de energía eléctrica (101) a dicho baño de metal y que comprende al menos un electrodo (E) que puede insertarse de forma desmontable en dicho recipiente a través de dicho orificio de paso (19a) de dicho elemento de terminación (19),
- un módulo de alimentación de material de carga en estado sólido (102) para la alimentación continua de material de carga en estado sólido a dicho horno, que a su vez comprende:
- un primer grupo de alimentación (102a) para la alimentación continua de dicho material de carga en estado sólido asociado a dicha primera abertura de entrada (17a) obtenida en dicha carcasa superior (12) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido, en donde dicho material de carga en estado sólido es chatarra o una mezcla de chatarra y arrabio sólido,
- un segundo grupo de alimentación (102b) para la alimentación continua de dicho material de carga en estado sólido asociado a al menos dicha abertura de carga (20) obtenida en dicho techo para alimentar, a través del mismo, material de carga en estado sólido, en donde dicho material de carga en estado sólido es DRI o hierro fundido sólido o aglutinantes, solos o mezclados entre sí,
en donde los humos generados dentro de dicho horno durante el proceso de producción son evacuados a través de dicho primer grupo de alimentación (102a) para precalentar el respectivo material de carga en estado sólido.
14. La planta metalúrgica (100) según la reivindicación 12 para la producción de acero a partir de material de carga en estado sólido únicamente, en donde:
- el techo de cierre (13) de dicho horno metalúrgico tiene dicha abertura de paso (18) abierta y asociada a un elemento de terminación (19) que comprende al menos un orificio de paso (19a) para el paso, a través del mismo, de al menos un electrodo (E), dicha abertura de evacuación (21) abierta y al menos dicha abertura de carga (20) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido, abierta,
- dicha carcasa superior (12) tiene dicha primera abertura de entrada (17a) y dicha segunda abertura de entrada (17b) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido o en estado fundido, cerradas, y en donde dicha planta metalúrgica (100) comprende los siguientes módulos operativos activos:
- un módulo de suministro de energía eléctrica (101) a dicho baño de metal y que comprende al menos un electrodo (E) que puede insertarse de forma desmontable en dicho recipiente a través de dicho orificio de paso (19a) de dicho elemento de terminación (19),
- al menos un módulo de alimentación de material de carga en estado sólido para la alimentación por lotes de material de carga en estado sólido a dicho horno a través de al menos dicha abertura de carga (20) obtenida en dicho techo de cierre (13) y/o a través de la parte superior de dicho recipiente con el techo de cierre (13) abierto, - un módulo de extracción de humos (105) para la extracción de los humos generados en el interior de dicho horno durante el proceso de producción de dicho metal fundido y asociado a dicha abertura de evacuación (21) obtenida en dicho techo de cierre (13).
en donde dicho material de carga en estado sólido comprende una mezcla de DRI y chatarra o arrabio sólido y chatarra.
15. La planta metalúrgica (100) según la reivindicación 12 para la producción de hierro fundido a partir de material de carga en estado sólido únicamente, en donde:
- el techo de cierre (13) de dicho horno metalúrgico tiene dicha abertura de paso (18) abierta para el paso, a través de la misma, de al menos un electrodo (E), dicha abertura de evacuación (21) abierta y dicho al menos una abertura de carga (20) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido, abierta,
- dicha carcasa superior (12) tiene dicha primera abertura de entrada (17a) y dicha segunda abertura de entrada (17b) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido, o en estado fundido, cerrada, y en donde dicha planta metalúrgica (100) comprende los siguientes módulos operativos:
- un módulo de suministro de energía eléctrica (101) a dicho baño de metal y que comprende al menos un electrodo (E) que se puede insertar de forma desmontable en dicho recipiente a través de dicha abertura de paso (18) de dicho techo de cierre (13),
- un módulo de alimentación de material de carga en estado sólido para alimentar material de carga en estado sólido a dicho horno a través de al menos dicha abertura de carga (20) obtenida en dicho techo de cierre (13) y/o a través de la parte superior de dicho recipiente con el techo de cierre (13) abierto,
- un módulo de extracción de humos (105) para la extracción de los humos generados en el interior de dicho horno durante el proceso de producción de dicho metal fundido y asociado a dicha abertura de evacuación (21) obtenida en dicho techo de cierre (13),
en donde dicho material de carga en estado sólido consiste en DRI con un porcentaje de carbono superior o igual al 5 % mezclado con posibles aglutinantes.
16. La planta metalúrgica (100) según la reivindicación 12 para la producción de acero a partir de material de carga en estado sólido y en estado líquido, en donde:
- el techo de cierre (13) de dicho horno metalúrgico tiene dicha abertura de paso (18) para el paso, a través de la misma, de al menos un electrodo, cerrada, dicha abertura de evacuación (21) cerrada y al menos dicha abertura de carga (20) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido, abierta,
- dicha carcasa superior (12) tiene dicha primera abertura de entrada (17a) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido, abierta, y dicha segunda abertura de entrada (17b) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado fundido, abierta, y en donde dicha planta metalúrgica (100) comprende los siguientes módulos operativos activos:
- un módulo de alimentación de material de carga en estado sólido (102) para la alimentación continua de material de carga en estado sólido a dicho horno y, a su vez, que comprende:
- un primer grupo de alimentación (102a) para la alimentación continua de dicho material de carga en estado sólido asociado a dicha primera abertura de entrada (17a) obtenida en dicha carcasa superior (12) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido,
- un segundo grupo de alimentación (102b) para la alimentación continua de dicho material de carga en estado sólido asociado a al menos dicha abertura de carga (20) obtenida en dicho techo de cierre (13) para la alimentación, a través del mismo, de material de carga en estado sólido,
en donde dicho material de carga en estado sólido comprende DRI, HDRI, HBI, arrabio sólido y chatarra solos o mezclados entre sí en un porcentaje igual o inferior al 25 % del material de carga total, y
en donde los humos generados dentro de dicho horno durante el proceso de producción de dicho metal fundido son evacuados a través de dicho primer grupo de alimentación (102a) para precalentar el respectivo material de carga en estado sólido,
- un módulo de alimentación de material de carga en estado fundido (103) para alimentar material de carga en estado fundido dentro de dicho horno y que comprende un grupo de alimentación (103a) para alimentar material en estado fundido asociado a dicha segunda abertura de entrada (17b) obtenida en dicha carcasa superior (12) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado fundido, que consiste en hierro fundido en un porcentaje igual o superior al 75 % del material de carga total.
17. La planta metalúrgica (100) según la reivindicación 12 para la producción de acero a partir de material de carga en estado sólido y en estado líquido, en donde:
- el techo de cierre (13) de dicho horno metalúrgico tiene dicha abertura de paso (18) para el paso, a través de la misma, de al menos un electrodo, cerrada, dicha abertura de evacuación (21) abierta y al menos dicha abertura de carga (20) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido, abierta,
- dicha carcasa superior (12) tiene dicha segunda abertura de entrada (17b) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado fundido, abierta, dicha posible primera abertura de entrada (17a) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido, está cerrada, y en donde dicha planta metalúrgica (100) comprende los siguientes módulos operativos activos:
- al menos un módulo de alimentación de material de carga en estado sólido para la alimentación por lotes de material de carga en estado sólido a dicho horno a través de al menos dicha abertura de carga (20) obtenida en dicho techo de cierre (13) y/o a través del parte superior de dicho recipiente con dicho techo de cierre (13) abierto, en donde dicho material de carga en estado sólido comprende DRI, HDRI, HBI, arrabio sólido y chatarra solos o mezclados entre sí en un porcentaje igual o inferior al 25 % del material de carga total, y
- un módulo de alimentación de material de carga en estado fundido (103) para alimentar material de carga en estado fundido a dicho horno y que comprende un grupo de alimentación (103a) para alimentar material en estado fundido asociado a dicha segunda abertura de entrada (17b) obtenida en dicha carcasa superior (12) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado fundido, estando compuesto dicho material de carga en estado fundido por hierro fundido en un porcentaje igual o superior al 75 % del material de carga total.
18. La planta metalúrgica (100) según la reivindicación 12 para la producción de acero a partir de material de carga en estado sólido y en estado líquido, en donde:
- el techo de cierre (13) de dicho horno metalúrgico tiene dicha abertura de paso (18) para el paso, a través de la misma, de al menos un electrodo, abierta, dicha abertura de evacuación (21) cerrada y al menos dicha abertura de carga (20) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido, abierta,
- dicha carcasa superior (12) tiene dicha primera abertura de entrada (17a) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido, abierta, y dicha segunda abertura de entrada (17b) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado fundido, abierta, y en donde dicha planta metalúrgica (100) comprende los siguientes módulos operativos activos:
- una fuente de alimentación de energía eléctrica (101) a dicho baño metálico y que comprende al menos un electrodo que puede insertarse de forma extraíble en dicho recipiente a través de dicha abertura de paso (18) de dicho techo de cierre (13), - un módulo de alimentación de material de carga en estado sólido (102) para la alimentación continua de material de carga en estado sólido a dicho horno y, a su vez que comprende:
- un primer grupo de alimentación (102a) para la alimentación continua de dicho material de carga en estado sólido asociado de forma desmontable a dicha primera abertura de entrada (17a) obtenida en dicha carcasa superior (12) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido estado,
- un segundo grupo de alimentación (102b) para la alimentación continua de dicho material de carga en estado sólido asociado de forma desmontable a al menos dicha abertura de carga (20) obtenida en dicho techo de cierre (13) para la alimentación, a través del mismo, de material de carga en estado sólido,
- en donde dicho material de carga en estado sólido comprende DRI, HDRI, HBI, arrabio sólido y chatarra solos o mezclados entre sí en un porcentaje igual o superior al 25 % del material de carga total, y
en donde los humos generados dentro de dicho horno durante el proceso de producción de dicho metal fundido son evacuados a través de dicho primer grupo de alimentación (102a) para precalentar el respectivo material de carga en estado sólido,
- un módulo de alimentación de material de carga en estado fundido (103) para alimentar material de carga en estado fundido a dicho horno y que comprende un grupo de alimentación (103a) para alimentar material en estado fundido asociado a dicha segunda abertura de entrada (17b) obtenida en dicha carcasa superior (12) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado fundido, que consiste en hierro fundido en un porcentaje igual o inferior al 75 % del material de carga total.
19. La planta metalúrgica (100) según la reivindicación 12 para la producción de acero a partir de material de carga en estado sólido y en estado líquido, en donde:
- el techo de cierre (13) de dicho horno metalúrgico tiene dicha abertura de paso (18) para el paso, a través de la misma, de al menos un electrodo (E), abierta, dicha abertura de evacuación (21) abierta y al menos dicha abertura de carga (20) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido, abierta,
- dicha carcasa superior (12) tiene dicha segunda abertura de entrada (17b) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado fundido, abierta, dicha posible primera abertura de entrada (17a) para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado sólido, está cerrada, y en donde dicha planta metalúrgica (100) comprende los siguientes módulos operativos activos:
- una fuente de alimentación de energía eléctrica (101) a dicho baño de metal y que comprende al menos un electrodo que puede insertarse de forma desmontable en dicho recipiente a través de dicha abertura de paso (18) de dicho techo de cierre (13),
- un módulo de alimentación de material de carga en estado sólido para la alimentación por lotes de material de carga en estado sólido a dicho horno a través de al menos dicha abertura de carga (20) obtenida en dicho techo y/o a través de la parte superior de dicho recipiente con dicho techo de cierre (13) abierto, en donde dicho material de carga en estado sólido comprende DRI, HDRI, HBI, arrabio sólido y chatarra solos o mezclados entre sí en un porcentaje igual o superior al 25 % del material de carga total, y
- un módulo de alimentación de material de carga en estado fundido (103) para alimentar material de carga en estado fundido a dicho horno y que comprende un grupo de alimentación (103a) para alimentar material en estado fundido asociado a dicha segunda abertura de entrada (17b) obtenida en dicha carcasa superior para alimentar, a través de la misma, material de carga en estado fundido, dicho material de carga en estado fundido consiste en hierro fundido en un porcentaje igual o inferior al 75 % del material de carga total.
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