ES2939347T3 - Elemento de inyección de gas, horno dotado de un elemento de este tipo y su uso - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un elemento de inyección de gas que tiene una pared tubular (3) termotensable y que tiene un extremo proximal y un extremo distal (11), en este extremo distal, al menos una abertura extrema a través de la cual al menos un se rocía gas, y se aloja un sistema de enfriamiento en la pared tubular que comprende canales axiales (12) que se extienden axialmente hacia el extremo distal y en los cuales se hace circular un fluido refrigerante, y canales de conexión (13) que conectan circunferencialmente los canales axiales al extremo distal de la pared tubular, los canales de conexión, que conectan circunferencialmente los canales axiales al extremo distal de la pared tubular, presentando una forma redondeada en la dirección de este extremo distal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Elemento de inyección de gas, horno dotado de un elemento de este tipo y su uso

La presente invención se refiere a un elemento de inyección de gas, que comprende:

- una pared tubular susceptible de verse térmicamente solicitada, y que presenta un extremo proximal y un extremo distal,

- en este extremo distal, al menos una abertura de extremo por la que se expulsa al menos un gas, y

- un sistema de enfriamiento que está alojado en dicha pared tubular, y comprende canales axiales que, entre una terminación proximal y una terminación distal, se extienden axialmente hacia dicho extremo distal de la pared tubular, y en los que se lleva a circular un fluido de enfriamiento, canales de conexión que conectan circunferencialmente entre sí canales axiales anteriormente mencionados en su terminación distal, presentando estos canales de conexión una forma redondeada en dirección al extremo distal de la pared tubular.

Tales elementos de inyección de gas se usan, concretamente, en el segmento eléctrico de la producción de acero, más particularmente, en un horno eléctrico. En un horno de arco eléctrico, cada ciclo de fabricación, denominado “colada” , comprende cuatro etapas, la carga de la chatarra, su fusión, el afinado del acero fundido, y el vertido fuera del horno.

La etapa de fusión se ve afectada principalmente por el aporte de calor, de la manera más eficaz posible, con vistas a acelerar la fusión de la chatarra sólida. Para ello, toma energía de 3 aportes: los arcos eléctricos desarrollados en el horno, las llamas procedentes de quemadores colocados en las paredes del horno, y las reacciones de descarburación y de oxidación del hierro.

La etapa de afinado da prioridad a una reacción química de oxidación del carbono y de otros elementos químicos, mediante el oxígeno aportado. El afinado extrae su energía química de la expulsión de oxígeno a velocidad supersónica hacia el baño de metal en fusión.

Se necesitan diversos accesorios en función de las especificidades del procedimiento de cada acería, accesorios que, en su mayor parte, están fijados a las paredes laterales del horno y soplan formando un ángulo hacia el baño. Entre estos accesorios se distinguen los quemadores, que expulsan un gas combustible y oxígeno como comburente, de manera que se forma una llama. También se prevén quemadores combinados, que no sólo pueden producir una llama, sino que, además, pueden expulsar oxígeno supersónico hacia el baño.

Los quemadores, o los quemadores combinados, son elementos esenciales de productividad y de calidad de la elaboración de acero en horno de arco eléctrico.

Como elemento de aporte térmico, y como elemento de expulsión del motor de reacción de afinado, es decir, oxígeno, el quemador debe dimensionarse, de manera dedicada, al procedimiento puesto en práctica y al convertidor.

El problema consiste tanto en garantizar las características y calidades de los quemadores como en conservarlas a lo largo del tiempo a lo largo de una campaña de miles de coladas, con el fin de perpetuar los diferentes rendimientos del convertidor.

En efecto, a lo largo de los ciclos termomecánicos inducidos por la sucesión de las coladas, el quemador se desgasta debido a erosión y fisuración, a causa de numerosas y variadas solicitaciones. Las solicitaciones térmicas se deben a la radiación del baño, a la llama, a la atmósfera, al retorno de llama por rebote sobre la chatarra, a la proximidad del arco eléctrico y al recubrimiento por escoria espumante caliente. También pueden aparecer solicitaciones mecánicas, tales como los ciclos de dilatación y de retracción, el impacto de la chatarra, las descargas de arco.

Para resistir a estas solicitaciones, el quemador debe enfriarse mediante un fluido de enfriamiento. Las zonas más fuertemente solicitadas son, en general, la parte delantera del quemador, que está orientada hacia el interior del horno, es decir, su extremo distal, y el interior del quemador, o de su cámara de mezcla, expuestos a la llama del quemador. Ya se conocen intentos de solucionar estos problemas.

Pueden mencionarse, por ejemplo, sistemas de enfriamiento de quemador en los que un fluido de enfriamiento circula en canales coaxiales dispuestos de manera periférica en la pared externa del inyector (véanse los documentos WO2007/100441 y US-2010/0252968). Se inyecta un fluido de enfriamiento frío en el canal central de uno de estos canales coaxiales, hacia el extremo distal del inyector. En ese momento, después del intercambio de calor, se devuelve por el canal coaxial que rodea el canal central, teniendo que ejecutar un cambio de sentido de desplazamiento de 180°, de manera brusca. De esta disposición se produce como resultado, en el extremo distal de los canales coaxiales, es decir, en el lugar en donde el enfriamiento debe presentar el mayor rendimiento, la formación de una espumación del fluido de enfriamiento, generalmente agua. Este fluido con espuma es térmicamente aislante, y debe evitarse. Además, mediante la disposición coaxial de los canales, el fluido caliente del canal coaxial de retorno realiza un intercambio térmico con el fluido que recorre el canal central, antes de que este llegue a la zona con mayor solicitación térmica, lo cual, evidentemente, también es poco deseable.

También se conoce una envolvente de enfriamiento para quemador formada por varios segmentos longitudinales dispuestos unos al lado de otros (véanse los documentos US-5.176.875 y DE202007019294 U1). Dos canales en los que circula un fluido de enfriamiento se extienden axialmente en cada segmento de esta envolvente. Estos dos canales axiales se ponen en comunicación mediante un canal transversal, perforado en perpendicular a los mismos. El fluido de enfriamiento entra por uno de los canales axiales y sale por el otro, sometiéndose a un cambio de sentido de desplazamiento brusco, con formación, también en este caso, de una espuma térmicamente aislante. El otro inconveniente de este montaje se encuentra en el hecho de que las múltiples superficies de contacto entre segmentos longitudinales puestos unos al lado de otros representan otros tantos obstáculos a la propagación uniforme de calor en el interior de la envolvente, reduciendo su eficacia de enfriamiento.

También se conoce un quemador en el que los canales de enfriamiento se terminan en una matriz de enfriamiento realizada en el interior de la boquilla, fabricándose el conjunto mediante un sistema de impresión en 3D (véase el documento DE 102016 211 477 A1). Un quemador, según este documento anterior, necesita un tiempo importante para su realización, en efecto, sólo puede imprimirse una pieza en 3D antes de la siguiente, lo cual no es previsible desde el punto de vista industrial. Además, las transferencias de calor se encuentran fuertemente penalizadas a causa de la falta de compacidad de la materia y de la menor calidad metalúrgica. Además, el estado de superficie del quemador, según este documento, no puede controlarse bien.

Finalmente, algunos dispositivos presentan envolventes tubulares formadas por dos manguitos que se encajan uno en otro, y que se conforman de manera que forman entre sí gargantas axiales que pueden comunicarse, eventualmente, de manera redondeada (véanse los documentos JP 2015 161460 A y WO 2011/044676). De nuevo, estos dispositivos presentan grandes superficies de unión mecánicamente frágiles y térmicamente aislantes.

La presente invención tiene por objetivo resolver los problemas presentados por los elementos de inyección de gas según la técnica anterior y, en particular, aumentar su vida útil, al tiempo que se garantiza simultáneamente una alta transferencia térmica para cualquier caudal de fluido de enfriamiento.

Con este objetivo, según la invención, se prevé un elemento de inyección de gas, tal como se describió en el preámbulo de esta descripción, y en el que la pared tubular es monobloque, atravesando dichos canales axiales axialmente esta pared tubular monobloque, que presenta, en la terminación distal de los canales axiales, una ranura circunferencial, comprendiendo el elemento de inyección, además, una corona de cierre, que obtura dicha ranura circunferencial de la pared tubular monobloque, estando dichos canales de conexión de forma redondeada dispuestos entre dicha ranura circunferencial y dicha corona de cierre.

Ventajosamente, dicha corona de cierre puede estar formada por al menos dos elementos de corona.

Por pared tubular monobloque, debe entenderse que la pared tubular ranurada del elemento de inyección según la invención, es de una sola pieza. La corona prevista para cerrar la ranura de la pared tubular está, por tanto, abarcada en el cuerpo de una pieza de la pared tubular monobloque.

Cuando la ranura se obtura por la corona de cierre, hay continuidad metálica entre la misma y el resto de la pared tubular.

Mediante la envolvente compacta, formada por la pared tubular monobloque, se obtiene una continuidad de conducción de calor, sin resistencia térmica procedente de superficies de contacto, por ejemplo, sujetas por abrazadera. Por tanto, la distribución de temperatura es más homogénea, y el flujo de calor es más importante. El material de alta conductividad que forma la pared monobloque, tal como cobre de alta pureza, por ejemplo, permite llevar rápidamente una gran cantidad de calor de la fuente caliente (la pared monobloque) a la fuente fría (el circuito de agua integrado). Esto tiene como consecuencia una alta transferencia de calor al circuito de fluido y, por tanto, una temperatura menor y más uniforme del material de la pared monobloque. Por tanto, se ralentiza la erosión de la misma, lo cual aumenta su vida útil.

Además, la pared tubular monobloque según la invención, permite ventajosamente reducir sustancialmente el fenómeno de fisuración que se produce generalmente en las superficies de unión de los diferentes componentes del extremo del elemento de inyección de gas. Según la invención, los canales axiales, por ejemplo, perforados longitudinalmente en la pared tubular, necesitan, para permitir una comunicación entre sí, el rebaje de una ranura circunferencial de baja superficie y, a continuación, el cierre de esta ranura mediante una corona. La superficie de unión entre la ranura y la corona es baja, está localizada en la periferia de la pared tubular monobloque, y está enmarcada por el material macizo de la misma. Las tensiones térmicas, tras la dilatación del cuerpo, son principalmente radiales. Por tanto, están en el plano de unión, mientras que son principalmente las tensiones perpendiculares al plano de unión, las que pueden provocar fisuraciones. Finalmente, al estar las uniones enmarcadas por el material macizo de la pared tubular monobloque, se benefician, por ello, de un refuerzo complementario.

Por otro lado, para garantizar un enfriamiento eficaz de la pared tubular a lo largo de todo el recorrido del fluido de enfriamiento, resulta esencial evitar el fenómeno de espumación del fluido de enfriamiento, siendo la espuma formada, térmicamente aislante. Esta espumación se produce durante la presencia de accidentes de forma en el recorrido del fluido de enfriamiento. Por su forma redondeada, orientada en dirección al extremo distal de la pared tubular, los canales de conexión del sistema de enfriamiento según la invención, evitan cambios de sentido de desplazamiento bruscos, y también limitan pérdidas de carga e inestabilidades. Por forma redondeada, debe entenderse, según la invención, una transición suave entre el extremo de dos canales axiales. Esta forma permite no tener que contornear aristas marcadas o afiladas. Puede obtenerse fácilmente mediante conformación del fondo de la ranura circunferencial, de los elementos de corona que sirven para el cierre de la ranura, o simultáneamente de todos estos componentes.

Por extremo distal de la pared tubular, debe entenderse, según la invención, el extremo de la pared tubular del elemento de inyección de gas, que es opuesto a su extremo de fijación en un horno o un quemador, por ejemplo, que se denomina extremo proximal.

Por canales axiales, deben entenderse canales que se extienden en paralelo al eje de la pared tubular.

Ventajosamente, dichos canales de conexión tienen una forma de arco de círculo, de elipse o de parábola. No obstante, estas formas no son limitativas.

Esta forma particular redondeada de los canales de conexión permite una conducción estable del fluido, que permite altas velocidades de flujo y, por tanto, altos números Reynolds, sin, por ello, encontrar y aumentar las pérdidas de carga y las inestabilidades, tal como se provoca en presencia de accidentes de forma. De este modo, es posible poner en práctica un régimen de flujo turbulento, es decir, con un alto número de Reynolds, obtenido para una alta velocidad del fluido que recorre el circuito. Este tipo de flujo favorece intercambios térmicos intensos en el interior del fluido, y previene cualquier engrosamiento desmedido de las capas límites cinética y térmica en la superficie de contacto de metal/fluido. Esto garantiza un alto gradiente térmico entre el fluido frío y el metal caliente, favoreciendo la extracción de calor fuera del mismo. Esto también evita la creación de una capa de agua espumante, la cual es aislante, en contacto con la pared tubular, que aparece en caso de aumento de temperatura.

Según una forma particular de realización de la invención, el elemento de inyección de gas forma un inyector de quemador dotado de dicha pared tubular monobloque, en la que está alojado dicho sistema de enfriamiento. Este es el caso en particular, de quemadores que dan lugar a la formación de una llama, que se usan, por ejemplo, durante la fusión de chatarra.

Según otra forma de la invención, el elemento de inyección de gas forma una funda dotada de dicha pared tubular monobloque, en la que está alojado dicho sistema de enfriamiento. Resulta frecuente que el extremo de un quemador deba recubrirse, al menos parcialmente, por una funda. Puede tratarse de un elemento separado del quemador, que puede adaptarse en el extremo del inyector.

Según aún otra forma de realización de la invención, dicha funda está dispuesta en un extremo de un inyector de quemador, recubriendo, al menos parcialmente, el mismo. Por tanto, el elemento de inyección de gas forma, entonces, un conjunto de quemador-funda, que puede ser un elemento monobloque.

Sobresaliendo en el extremo del inyector, la funda forma una cámara de mezclado, en donde, por ejemplo, puede tener lugar un mezclado de gas que da lugar a una llama, pero también en donde puede expulsarse oxígeno supersónico, lo cual representa un quemador combinado.

Según una forma de la invención, canales de paso conectan, además, circunferencialmente canales axiales en su extremo proximal.

Estos canales de paso, también pueden tener una forma redondeada, pero en el sentido opuesto al extremo distal de la pared tubular.

Ventajosamente, la pared tubular monobloque presenta, en dicha terminación proximal de los canales axiales, una ranura circunferencial adicional, comprendiendo el elemento de inyección, además, una corona de cierre adicional, formada por al menos dos elementos de corona, que obtura la ranura circunferencial adicional de la pared tubular monobloque, estando dichos canales de paso dispuestos entre dicha ranura circunferencial adicional y dichos al menos dos elementos de la corona de cierre adicional.

Según otra forma de realización de la invención, la pared tubular monobloque se presenta, entre dicha terminación proximal de los canales axiales y el extremo proximal de la pared tubular, en forma de un conector de menor grosor, comprendiendo el elemento de inyección, además, una brida que está encajada en el conector de la pared tubular monobloque, estando dichos canales de paso dispuestos entre dicho conector y dicha brida.

Estos canales de paso pueden obtenerse fácilmente mediante conformación del fondo de la ranura circunferencial adicional, de los elementos de corona que sirven para el cierre de la ranura adicional, o simultáneamente de todos estos componentes. En el caso del encaje de una brida en un conector de la pared tubular monobloque, los canales de paso pueden conformarse en el conector, en la brida o en los dos elementos simultáneamente.

Según una forma perfeccionada de realización de la invención, el sistema de enfriamiento está compuesto por al menos un serpentín de enfriamiento, que comprende varios canales axiales dispuestos en paralelo en sucesión en la pared tubular, y conectados entre sí sucesivamente por un canal de conexión, después por un canal de paso, después, de nuevo, por un canal de conexión, y así sucesivamente. Ventajosamente, cada serpentín de enfriamiento comprende, para el fluido de enfriamiento, una entrada y una salida dispuestas en la pared tubular, a distancia del extremo distal de la misma. En particular, el sistema de enfriamiento comprende dos serpentines de enfriamiento que cubren cada uno una mitad de la pared tubular del elemento de inyección de gas.

Según una forma particular de la invención, dicho extremo distal de la pared tubular presenta una parte más intensamente sometida a solicitación térmica, y el o los canales axiales alimentados directamente por dicha entrada de fluido de enfriamiento, desembocan en esta parte más intensamente sometida a solicitación térmica.

De esta manera, el fluido de enfriamiento frío de entrada se dirige directamente a las zonas más apropiadas, que deben estar más protegidas, mientras que el fluido de enfriamiento que ya se ha calentado mediante intercambio térmico, circula, antes de la salida, en los canales axiales dispuestos en la parte menos intensamente sometida a solicitación térmica de la pared tubular.

Ventajosamente, los canales axiales, los canales de conexión y los canales de paso presentan una sección de caudal constante. Esta sección constante de los canales evita variaciones perturbadoras del flujo.

Preferiblemente, dicho al menos un gas expulsado se elige del grupo constituido por oxígeno, oxígeno supersónico, aire, gases carbonados, nitrógeno, y sus mezclas, pudiendo presentarse estos gases en forma de una llama, tras su combustión. Ventajosamente, la pared tubular es de cobre o de aleación de cobre.

La presente invención también se refiere a un horno dotado de al menos un elemento de inyección de gas según la invención.

La invención también se refiere al uso de al menos un elemento de inyección de gas según la invención, para el tratamiento de un material metálico en un horno, concretamente, para la fusión de chatarra, el afinado de acero en un horno eléctrico, o el calentamiento de desbastes.

Otros detalles y particularidades de la invención, se desprenderán de la descripción facilitada a continuación, a título no limitativo, de un ejemplo de realización de elemento de inyección de gas según la invención, ilustrado en los dibujos adjuntos.

La Figura 1 representa una vista de perfil de un elemento de inyección de gas según la invención.

La Figura 2 representa una vista en sección transversal, según la línea II-II del elemento de inyección de gas de la Figura 1, a escala aumentada.

La Figura 3 representa una vista en sección transversal, según la línea III-III del elemento de inyección de gas de la Figura 1, a escala aumentada.

La Figura 4 representa una vista en sección transversal, según la línea IV-IV del elemento de inyección de gas de la Figura 1, a escala aumentada y en despiece ordenado.

La Figura 5 representa una vista frontal del extremo del elemento de inyección de gas, según la Figura 1, a escala aumentada.

La Figura 6 representa una vista en sección, según la línea VI-VI de la Figura 5.

El elemento de inyección de gas, ilustrado en las figuras, es un quemador dotado de una funda. Comprende un inyector 1 tubular cuya abertura de extremo está parcialmente recubierta por una funda, designada, de manera general, por la referencia 2. Esta presenta una pared 3 tubular monobloque, que forma, alrededor del inyector, una envolvente que, tal como se ilustra en las figuras, se enfría mediante un sistema de enfriamiento.

En la Figura 1, la pared vertical del horno, en la que está dispuesto el quemador de manera inclinada, se ilustra de manera esquemática por la línea discontinua 4.

El inyector del quemador se alimenta con combustible, por ejemplo, con gas natural, por la entrada 5, y con comburente, por ejemplo, con oxígeno técnico, por la entrada 9. En funcionamiento, se forma una llama en la cámara de mezclado encerrada por la pared 3 tubular, y sale por una abertura 10 prevista en el extremo 11 distal de la misma. Además, eventualmente, puede alimentarse oxígeno supersónico en el inyector 1, por el conducto 6 de alimentación.

En el ejemplo ilustrado en estas figuras, el sistema de enfriamiento de la funda 2 comprende un conducto 7 de alimentación para un fluido de enfriamiento, y un conducto 8 de evacuación del mismo.

Tal como se desprende de las Figuras 2, 4 y 6, el sistema de enfriamiento comprende varios canales 12 axiales que se extienden axialmente hacia el extremo 11 distal de la pared tubular. En estos canales circula el fluido de enfriamiento, por ejemplo, agua, que procede del conducto 7 de alimentación, y se dirige, a continuación, hacia el conducto 8 de evacuación. Estos canales están perforados en el cuerpo de la pared tubular monobloque.

Canales axiales circunferencialmente contiguos están conectados, en el extremo 11 distal de la pared 3 tubular, mediante canales 13 de conexión que tienen una forma redondeada, en dirección a este extremo. En el ejemplo ilustrado en la Figura 6, los canales 13 de conexión tienen una forma redondeada, y garantizan, por tanto, una transición suave entre los canales axiales que los conectan.

A distancia del extremo 11 distal de la pared tubular, es decir, más próximos de la pared del horno, canales axiales circunferencialmente contiguos están conectados mediante canales 14 de paso, que tienen una forma ligeramente redondeada, en sentido opuesto al extremo 11 distal anteriormente mencionado.

En el ejemplo ilustrado, los canales 12 axiales dispuestos en sucesión en la periferia de la pared 3 tubular están conectados entre sí sucesivamente, por un canal 13 de conexión redondeado, después por un canal 14 de paso redondeado, después de nuevo por un canal 13 de conexión redondeado, y así sucesivamente, de manera que se forma al menos un serpentín de enfriamiento en la pared 3 tubular. La comunicación entre los canales axiales se realiza de manera individual, gradualmente, sin necesitar canales coaxiales generadores de espumación, ni confluencias entre varios canales.

En el ejemplo ilustrado, en particular, haciendo referencia a las Figuras 3 y 6, puede observarse que el conducto 7 de alimentación para el fluido de enfriamiento desemboca delante de la entrada 15 de dos canales 12 axiales, de manera que se alimentan, de este modo, dos serpentines de enfriamiento que cubren cada uno una mitad de la pared 3 tubular. En la Figura 5, la flecha indica el emplazamiento del conducto 7 de alimentación detrás de la pared tubular. Las dos salidas 16 de estos serpentines desembocan en un canal 17 periférico que se termina delante del conducto 8 de evacuación para el fluido de enfriamiento. Los canales forman, de este modo, dos circuitos de enfriamiento, distribuidos en zonas circunferenciales diferenciadas en el interior de la pared tubular. Estos circuitos están alimentados por una misma fuente de fluido, el conducto 7, y se terminan en una misma descarga, el conducto 8.

Tal como se desprende, en particular, de las Figuras 1,4 y 6, la pared tubular es monobloque y presenta, en el ejemplo de realización ilustrado, una ranura 19 circunferencial en la terminación distal de los canales 12 axiales. Esta ranura está obturada por una corona de cierre formada, en el ejemplo ilustrado, por dos semicoronas 20 y 21. Los canales 13 de conexión están conformados, en el ejemplo ilustrado, por un lado, en el fondo de la ranura 19 circunferencial, y, por otro lado, en el interior de las semicoronas 20 y 21. Evidentemente, también podrá preverse su disposición únicamente en el fondo de la ranura, o únicamente en el interior de las semicoronas.

Esta disposición monobloque en el extremo del elemento de inyección de gas según la invención, en la parte más sometida a solicitación mecánica y térmica del mismo, permite reducir al mínimo la ruptura de continuidad metálica, y producir, de este modo, una excelente capacidad de equilibrado del campo de temperatura en la aleación metálica usada, con una transferencia rápida de las calorías de la fuente de calor al líquido de enfriamiento. Mediante la incorporación de las semicoronas 20 y 21 radialmente en la ranura 19 circunferencial, es decir, en el material macizo de la pared 3 tubular monobloque, se obtiene una disposición muy resistente a la fisuración, que simultáneamente permite un flujo optimizado del fluido en el sistema de enfriamiento.

Durante el funcionamiento del horno, el extremo 11 distal de la pared 3 tubular se somete particularmente a solicitación térmica, no sólo por las fuentes de calor procedentes del horno, por ejemplo, el baño metálico en fusión o los arcos eléctricos, sino también por la llama presente en la cavidad del inyector del quemador. Mediante la disposición inclinada del quemador en la pared refractaria del horno, una parte del extremo distal de la pared 3 tubular de la funda sobresale adicionalmente en el horno y, por consiguiente, se ve más particularmente sometida a solicitación térmica.

En el ejemplo ilustrado, el conducto 7 de alimentación para el fluido de enfriamiento está dispuesto de manera que se alimentan directamente dos canales 12 axiales dispuestos en esta parte sobresaliente de la pared 3 tubular. De esta manera, los dos canales 12 axiales desembocan cada uno directamente en la parte más sometida a solicitación térmica del extremo distal de la pared tubular. Forman el inicio de dos serpentines de enfriamiento, y permiten la localización del fluido de enfriamiento entrante y, por tanto, “frío” a los lugares más sometidos a solicitación.

Tal como se desprende, en particular, de las Figuras 1, 3 y 6, en su extremo proximal, la pared tubular monobloque se presenta en forma de un conector 22 de menor grosor. En este conector está encajada una brida 18. En el ejemplo ilustrado, los canales 14 de paso, así como la entrada 15 y la salida 16 que llevan a los conductos 7 de alimentación y 8 de evacuación, están conformados, por un lado, en la superficie del conector 22, y, por otro lado, en el interior de la brida. Evidentemente, también podrá preverse su disposición únicamente en la brida 18, o únicamente en el interior del conector 22.

También podrá preverse una disposición que consiste en una ranura 23 adicional, comparable a la ranura 19, y en una corona formada por dos o varios elementos de corona, comparables a las semicoronas 20 y 21. El emplazamiento eventual de esta ranura adicional se representa en trazos mixtos en la Figura 1.

Debe entenderse que la presente invención no se limita, de ninguna manera, a la forma de realización descrita anteriormente, y que puede modificarse en el marco del contexto de las reivindicaciones adjuntas.

Por ejemplo, puede preverse un único serpentín o tres serpentines de enfriamiento, o más.

Mediante la distribución de un número libre de circuitos de enfriamiento, cuya sección de los canales puede dimensionarse libremente, es posible ajustar la velocidad del fluido para un intervalo de caudales del fluido de enfriamiento muy grande y, por tanto, un alto número de Reynolds, al que está directamente asociado el coeficiente de intercambio térmico.

Claims (17)

1. REIVINDICACIONES

   i. Elemento de inyección de gas, que comprende:

   - una pared (3) tubular susceptible de verse térmicamente solicitada, y que presenta un extremo proximal y un extremo (11) distal,

   - en este extremo distal, al menos una abertura (10) de extremo por la que se expulsa al menos un gas, y

   - un sistema de enfriamiento que está alojado en dicha pared (3) tubular, y comprende canales (12) axiales que, entre una terminación proximal y una terminación distal, se extienden axialmente hacia dicho extremo (11) distal de la pared tubular, y en los que se lleva a circular un fluido de enfriamiento, canales (13) de conexión que conectan circunferencialmente entre sí canales (12) axiales, anteriormente mencionados, en su terminación distal, presentando estos canales de conexión una forma redondeada en dirección al extremo distal de la pared tubular,

   - siendo la pared (3) tubular monobloque, atravesando dichos canales (12) axiales axialmente esta pared tubular monobloque,

   caracterizado por que la pared tubular monobloque presenta,

   en la terminación distal de los canales axiales, una ranura circunferencial; por que el elemento de inyección comprende, además, una corona de cierre que obtura la ranura circunferencial de la pared tubular monobloque; y por que dichos canales (13) de conexión de forma redondeada están dispuestos entre dicha ranura circunferencial y dicha corona de cierre.
2. 2. Elemento de inyección de gas según la reivindicación 1, caracterizado por que forma un inyector de quemador dotado de dicha pared tubular monobloque en la que está alojado dicho sistema de enfriamiento.
3. 3. Elemento de inyección de gas según la reivindicación 1, caracterizado por que forma una funda (2) dotada de dicha pared tubular monobloque en la que está alojado dicho sistema de enfriamiento.
4. 4. Elemento de inyección de gas según la reivindicación 3, caracterizado por que dicha funda (2) está dispuesta en un extremo de un inyector (1) de quemador, recubriendo, al menos parcialmente, el mismo.
5. 5. Elemento de inyección de gas según una u otra de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el sistema de enfriamiento comprende canales (14) de paso que conectan circunferencialmente canales (12) axiales en su terminación proximal.
6. 6. Elemento de inyección de gas según la reivindicación 5, caracterizado por que los canales (14) de paso que conectan circunferencialmente canales (12) axiales, tienen una forma redondeada en un sentido opuesto al extremo (11) distal, anteriormente mencionado, de la pared (3) tubular.
7. 7. Elemento de inyección de gas según una u otra de las reivindicaciones 5 y 6, caracterizado por que la pared (3) tubular monobloque se presenta, entre dicha terminación proximal de los canales (12) axiales y el extremo proximal de la pared (3) tubular, en forma de un conector (22) de menor grosor; por que el elemento de inyección comprende, además, una brida (18) encajada sobre dicho conector de la pared tubular monobloque; y por que dichos canales (14) de paso están dispuestos entre dicho conector (22) y dicha brida (18).
8. 8. Elemento de inyección de gas según una u otra de las reivindicaciones 5 y 6, caracterizado por que la pared (3) tubular monobloque presenta, en dicha terminación proximal de los canales (12) axiales, una ranura (23) circunferencial adicional; por que el elemento de inyección comprende, además, una corona de cierre adicional, preferiblemente formada por al menos dos elementos de corona, que obtura la ranura circunferencial adicional de la pared tubular monobloque; y por que dichos canales (14) de paso están dispuestos entre dicha ranura circunferencial adicional y dicha corona de cierre adicional.
9. 9. Elemento de inyección de gas según una u otra de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado por que el sistema de enfriamiento está compuesto por al menos un serpentín de enfriamiento que comprende varios canales (12) axiales dispuestos en paralelo en sucesión, en la pared (3) tubular, y conectados entre sí sucesivamente, por un canal (13) de conexión, después por un canal (14) de paso, después, de nuevo, por un canal (13) de conexión, y así sucesivamente.
10. 10. Elemento de inyección de gas según la reivindicación 9, caracterizado por que cada serpentín de enfriamiento comprende, para el fluido de enfriamiento, una entrada (15) y una salida (16) dispuestas en la pared (3) tubular, a distancia del extremo (11) distal de la misma.
11. 11. Elemento de inyección de gas según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10, caracterizado por que los canales (12) axiales, los canales (13) de conexión y los canales (14) de paso presentan una sección de caudal sustancialmente constante.
12. 12. Elemento de inyección de gas según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado por que el sistema de enfriamiento comprende dos serpentines de enfriamiento que cubren cada uno una mitad de la pared tubular del elemento de inyección.
13. 13. Elemento de inyección de gas según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que dicho al menos un gas expulsado se elige del grupo constituido por oxígeno, oxígeno supersónico, aire, gases carbonados, nitrógeno, y sus mezclas, pudiendo presentarse estos gases en forma de una llama, tras su combustión.
14. 14. Elemento de inyección de gas según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que dicha corona de cierre comprende al menos dos elementos de corona.
15. 15. Horno dotado de al menos un elemento de inyección de gas según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
16. 16. Uso de al menos un elemento de inyección de gas según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, para el tratamiento de un material metálico en un horno.
17. 17. Uso según la reivindicación 16, para la fusión de chatarra, el afinado de acero en un horno eléctrico o el calentamiento de desbastes.