A ECRISOL
Descripción de la Invención La presente invención se refiere a la producción continua de material fundido. De manera particular, la presente invención se refiere aunque no por medios exclusivos, a la producción continua de hierro fundido a partir de un material de alimentación metalífero por medio de un proceso de fundición directa basado en un baño fundido realizado en un recipiente que incluye un antecrisol que permite el flujo de hierro fundido de manera continua a partir del recipiente. La presente invención también se refiere a un recipiente de fundición directa que incluye un antecrisol. Mientras que la producción continua de hierro fundido a partir de un recipiente de fundición directa por medio de un antecrisol tiene un número de ventajas con respecto a la producción de lote del hierro fundido que proviene del recipiente, existen riesgos de seguridad asociados con el suministro que asciende a una conexión abierta entre el interior del recipiente de fundición directa y el exterior del recipiente. En particular, existe el riesgo de perturbaciones de presión en el recipiente que provocan empujes inesperados de hierro fundido desde el recipiente. Como consecuencia, a partir del punto de vista de seguridad, EF. 196749
existe una preferencia de una conexión de antecrisol que tenga un diámetro relativamente pequeño. Una consecuencia adversa del uso de la conexión de antecrisol de diámetro relativamente pequeño es que existe un aumento en el riesgo del congelamiento del metal en la conexión, y como resultado, también aumenta el riesgo de que la conexión se bloquee durante la operación del proceso de fundición directa en un recipiente de fundición directa. El riesgo de bloqueo tiende a ser más alto durante la fase de arranque del proceso que durante la fase de producción de estado continuo del proceso. Sin embargo, es indeseable el bloqueo de la conexión de antecrisol durante cualquier fase del proceso. El desbloqueo de una conexión de antecrisol de diámetro relativamente pequeño es posiblemente muy peligroso para el personal que efectúa la operación cuando el recipiente contiene hierro fundido. El desbloqueo de una conexión de antecrisol bajo estas circunstancias sólo puede ser realizado por operadores situados en posición externa del antecrisol. Cuando el operador ingresa al antecrisol, es necesario desbloquear la conexión de antecrisol, por razones de seguridad esto sólo puede ser permitido cuando el recipiente ha sido vaciado. El bloqueo de la conexión de antecrisol en estas circunstancias requiere la desconexión del recipiente y la pérdida consecuente de la producción es
indeseable en esta base. Un aspecto de la presente invención proporciona una estructura de antecrisol que hace posible que los operadores obtengan acceso a la conexión de antecrisol en forma externa del antecrisol . Otro aspecto de la presente invención proporciona una estructura de antecrisol que minimiza la cantidad de hierro fundido en la región de la conexión de antecrisol en una situación de colada final. De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un antecrisol para un recipiente de fundición directa que tiene una región de hogar para la contención de material fundido, el antecrisol es adaptado para contener un volumen de material fundido, el antecrisol incluye una salida en la sección superior de la misma para el flujo del material fundido que proviene del antecrisol, una conexión de antecrisol en la sección inferior del antecrisol para el flujo del material fundido hacia el antecrisol que proviene de región de hogar del recipiente, la conexión de antecrisol incluye un pasaje que tiene una entrada de pasaje para que el material fundido se desplace hacia el pasaje de la región de hogar y una salida de pasaje para el flujo del material fundido que proviene del pasaje hacia el antecrisol, y en donde cuando el antecrisol sea vaciado existe una línea de visión no restringida a través de la conexión de
antecrisol hacia el pasaje de entrada desde una ubicación que es externa en y por encima del nivel de la sección superior del antecrisol . La linea de visión no restringida descrita con anterioridad a través de la conexión de antecrisol desde la ubicación que es externa en y por encima del nivel de la sección superior del antecrisol hacia el pasaje de entrada hace posible intentar el desbloqueo de la conexión de antecrisol bloqueada por medio de una lanceta de oxígeno o un taladro mecánico u otro medio adecuado de desbloqueo que se extiende hacia el pasaje y sea operado en forma externa del antecrisol. Esta es una característica importante a partir del punto de vista de seguridad. De preferencia, el pasaje de la conexión de antecrisol incluye una pared superior que es inclinada hacia arriba siendo observada a partir de la entrada de pasaje hacia la salida de pasaje. De preferencia, el ángulo de inclinación de la pared superior es seleccionado habiendo considerado a las otras partes del antecrisol, de modo que el pasaje de la conexión de antecrisol pueda ser accesado por una lanceta de oxígeno, un taladro mecánico, etc., desde la parte externa del antecrisol . De preferencia, una línea que se extiende a lo largo de la pared superior de la conexión de antecrisol intercepta
un punto sobre la pared del antecrisol que es situado opuesto a la conexión de antecrisol y el acceso a la conexión de antecrisol desde el punto externo al antecrisol es proporcionado adyacente al punto de intersección. De manera más preferible, el punto de intersección proporciona la salida para el metal fundido. De preferencia, la pared superior de la conexión de antecrisol se encuentra en un ángulo de 20-40° al plano horizontal . De manera más preferible, la pared superior de la conexión de antecrisol se encuentra en un ángulo de 25-35° al plano horizontal. De preferencia, el pasaje de la conexión de antecrisol es una sección cruzada transversal constante a lo largo de la longitud de la misma. De preferencia, el antecrisol es de forma-L en elevación lateral con una sección horizontal de brazo y una sección vertical de brazo que se extiende hacia arriba partir de un extremo de la sección horizontal de brazo. Con este arreglo, se prefiere que la conexión de antecrisol sea localizada en la sección horizontal de brazo de la "L" . Además, se prefiere que el antecrisol incluya una cámara principal para el material fundido en la sección vertical de brazo de la "L" y una cámara de entrada para el
material fundido en la sección horizontal de brazo de la "L" que se acople entre sí con la conexión de antecrisol y la cámara principal. De preferencia, la cámara de entrada incluye una pared superior que es inclinada hacia arriba como se observa hacia afuera de la conexión de antecrisol. De preferencia, la pared superior de la cámara de entrada es una extensión de línea recta de la pared superior inclinada del pasaje de la conexión de antecrisol. De preferencia, la cámara de entrada incluye paredes laterales que se hacen cónicas a partir de un orificio relativamente amplio en comunicación con la cámara principal con un orificio relativamente angosto en comunicación con el pasaje de la conexión de antecrisol. De preferencia, la cámara principal, la cámara de entrada y la conexión de antecrisol son revestidas con material refractario. De preferencia, la salida de antecrisol es de la forma de una espita que se extiende hacia afuera y hacia arriba a partir del antecrisol . De preferencia, la espita es situada, de modo que sea alineada con el pasaje de la conexión de antecrisol, de manera que la línea de visión se extienda a través de la espita y a través de la conexión de antecrisol hacia la entrada de pasaje.
De preferencia, la linea de visión se extiende adyacente y por encima de la superficie superior de la espita . De preferencia, la espita se encuentra en una sección superior de la pared de extremo del antecrisol y se encuentra separada por debajo de la superficie superior del antecrisol. Con este arreglo, la sección del antecrisol que se extiende por encima de la espita proporciona un volumen adicional en la cámara principal que hace posible el acomodo de un empuje inesperado del material fundido dentro del antecrisol con el material fundido que todavía es capaz de desplazarse en un modo controlado a partir del antecrisol por medio de la espita y sin un exceso de flujo no controlado de las otras secciones del antecrisol. De preferencia, el antecrisol incluye un montaje de drenaje de exceso de flujo para el flujo controlado del material fundido que proviene del antecrisol en situaciones de emergencia en las cuales existen velocidades más altas de flujo del material fundido hacia el antecrisol que pueden ser manejadas por la salida de antecrisol. De preferencia, el antecrisol además incluye un drenaje de colada final en la sección inferior del antecrisol para el flujo del material fundido que proviene del antecrisol, el drenaje de colada final puede ser abierto en forma selectiva en situaciones en las cuales es necesario la
colada final del recipiente, y el antecrisol incluye una pared inferior que se inclina hacia abajo fuera de la conexión de antecrisol hacia el drenaje de colada final para facilitar el flujo de material fundido fuera de la conexión de antecrisol hacia el drenaje de colada final en una situación de colada final. De preferencia, la superficie inferior de la cámara de entrada se inclina hacia abajo a partir de la pared inferior del antecrisol . De preferencia, la superficie inferior de la cámara de entrada y la pared inferior son coplanares. De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un antecrisol para un recipiente de fundición directa que tiene una región de hogar para la contención de material fundido, el antecrisol es adaptado para contener un volumen de material fundido, el antecrisol incluye una salida en la sección superior de la misma para el flujo de material fundido que proviene del antecrisol, una conexión de antecrisol en la sección inferior del antecrisol para el flujo de material fundido que proviene de la región de hogar del recipiente, y un drenaje de colada final en la sección inferior del antecrisol para el flujo del metal fundido que proviene del antecrisol, el drenaje de colada final puede ser abierto de manera selectiva en situaciones en las cuales es necesario el colado final del recipiente, y el
antecrisol incluye una pared inferior que se inclina hacia abajo fuera de la conexión de antecrisol hacia el drenaje de colada final para facilitar el flujo de material fundido fuera de la conexión de antecrisol hacia el drenaje de colada final en una situación de colada final. La pared inferior inclinada que se describe con anterioridad del cuerpo del antecrisol minimiza la cantidad de material fundido alrededor de la conexión de antecrisol. Esto es importante en términos de minimización de la cantidad de material que solidifica en la región de la conexión de antecrisol después de la colada final del recipiente. De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un recipiente de fundición directa para la producción de material fundido a partir de un material de alimentación metalífero por medio de un proceso de fundición directa basado en un baño fundido que es efectuado en el recipiente, el recipiente incluye un recipiente vertical fijo de fundición que incluye una cámara de fusión y un antecrisol que permite el flujo del material fundido que proviene de la cámara de fusión que se extiende hacia afuera del recipiente de fundición e incluye la característica de uno o ambos del primer y segundo aspectos descritos con anterioridad de la presente invención. De preferencia, el recipiente de fundición incluye una sección de tambor generalmente cilindrica que comprende
una región de hogar revestida con refractario y una cámara de descarga gaseosa generalmente cilindrica que define la cámara de fusión, y la cámara de fusión del recipiente de fundición es adaptada para contener un baño fundido y un espacio de gas por encima del baño fundido. De preferencia, el recipiente incluye (a) un medio para la aplicación de materiales sólidos de alimentación en la cámara de fusión, (b) un medio que suministra un gas que contiene oxígeno en la cámara de fusión, (c) un conducto de descarga gaseosa que permite la descarga de gas que se produce en el proceso para que fluya a partir de la cámara de fusión, (d) un medio que permite que la escoria fundida se desplace a partir de la cámara de fusión, y (e) el antecrisol descrito con anterioridad que permite el flujo de material fundido a partir de la cámara de fusión y posteriormente a partir del antecrisol que incluye las características de uno o ambos del primer y segundo aspectos descritos con anterioridad de la presente invención. De preferencia, el antecrisol es situado, de modo que la conexión de antecrisol se comunique con una sección inferior de la región de hogar. De preferencia, la conexión de antecrisol es alojada en el revestimiento refractario de la región de hogar. La presente invención además es descrita por medio de ejemplo con referencia a las figuras que la acompañan, de
las cuales: La Figura 1 es un elevación lateral de una modalidad de un antecrisol y una modalidad de un recipiente de fundición directa que incluye el antecrisol de acuerdo con la presente invención; La Figura 2 es una vista en perspectiva en corte de una parte del recipiente mostrado en la Figura 1 que presenta el interior del recipiente y el interior del antecrisol que permite que el material fundido fluya a partir del recipiente; La Figura 3 es un elevación lateral de la parte del recipiente mostrado en la Figura 2; La Figura 4 es un corte transversal a lo largo de la linea A-A de la Figura 1; La Figura 5 es un corte transversal a lo largo de la linea B-B de la Figura 1; La Figura 6 es un corte transversal a lo largo de la linea C-C de la Figura 1; La Figura 7 es un corte transversal a lo largo de la línea D-D de la Figura 1; La Figura 8 es un alargamiento de la región en círculo C en la Figura 3. La modalidad del antecrisol y la modalidad del recipiente de fundición directa que incluye el antecrisol de acuerdo con la presente invención, muestran en las figuras,
que son descritas en el contexto de la producción de hierro fundido a partir de material de alimentación metalífero, tal como finos de mineral de hierro, en un proceso de fundición directa basada en un baño fundido. Estos procesos podrían operar a presión y podrían ser realizados en recipientes cerrados de presión. Por ejemplo, el proceso conocido como proceso de fundición directa Hlsmelt que ha sido desarrollado por la solicitante, ópera a una presión típica de calibre de 0.8 bar (1.8 bar atmósfera) . Se observa que la presente invención no es limitada a la producción de hierro fundido. También se observa que el antecrisol no es limitado al uso en la producción de hierro fundido y podría ser utilizado como parte de recipientes metalúrgicos que producen otros metales y aleaciones. El recipiente es generalmente identificado por el número 3. El recipiente 3 incluye (a) un recipiente fijo vertical de fundición que es generalmente identificado por el número 8 para la producción de hierro fundido y (b) el antecrisol mencionado con anterioridad es generalmente identificado por el número 5 para la descarga de hierro fundido que proviene del recipiente de fundición 8 que se extiende hacia afuera del recipiente de fundición 8. El recipiente 3 podría ser cualquier recipiente de
fundición directa. El recipiente 3 es de un tipo general mostrado en las solicitudes internacionales publicadas en el nombre de la solicitante y la descripción en estas solicitudes internacionales es incorporada como referencia cruzada. El recipiente de fundición 8 define una cámara de fusión 4 e incluye una sección de tambor generalmente cilindrica 10. Una cámara de descarga gaseosa generalmente cilindrica 12, y un techo interior frustocónico 14 que interconecta la sección de tambor 10 y la cámara de descarga gaseosa 12. El recipiente de fundición 8 incluye una placa exterior de acero 6 y un revestimiento refractario interior 20, de manera particular, en la región de hogar 22 del recipiente 8. El antecrisol 5 permite que el hierro fundido, elaborado en un proceso de fundición directa de base de baño fundido realizado en la cámara de fusión 4 del recipiente de fundición 8, sea descargado de manera continúa a partir del recipiente 8 por medio del antecrisol 5. El antecrisol 5 es una estructura revestida con refractario que es de una forma generalmente-L, con una sección horizontal de brazo que se extiende hacia afuera a partir de la sección de tambor 10 del recipiente de fundición 8 y una sección vertical de brazo que se extiende hacia
arriba partir de la sección horizontal de brazo. Un plano central vertical del antecrisol 5 se encuentra sobre el radio de la sección de tambor 10. El antecrisol 5 incluye una cámara principal 9 para el hierro fundido en la sección vertical de brazo y una cámara de salida 11 para el hierro fundido en la sección horizontal de brazo. El antecrisol 5 también incluye: (a) una salida 13 en la forma de una espita en la sección superior del antecrisol que permite la descarga del hierro fundido que proviene del antecrisol 5; y (b) una conexión de antecrisol, generalmente identificada por el número 15, en una sección inferior del antecrisol que permite que el hierro fundido fluya a partir de la cámara de fusión 4 del recipiente 3 hacia el antecrisol 5. La cámara principal 9 del antecrisol 5 tiene un área en sección cruzada transversal sustancialmente constante a través de toda la altura de la cámara 9. Con referencia a la Figura 7, la cámara de entrada 11 del antecrisol 5 es alojada, por lo menos parcialmente, en el revestimiento refractario 20 de la región de hogar 22 del recipiente de fundición 8 e incluye las paredes laterales 41 que convergen entre si a partir de un orificio relativamente amplio que se comunica con la cámara principal 9 hacia un
orificio relativamente angosto que se comunica con la conexión de antecrisol 15. La salida de antecrisol 13 se encuentra separada por debajo de la superficie superior 45 de una pared de extremo del antecrisol 5 (véase la Figura 3). Con este arreglo, la sección del antecrisol 5 que se extiende por encima de la salida 13 proporciona un volumen adicional en la cámara principal 9 que hace posible acomodar un empuje inesperado del material fundido dentro del antecrisol 5 con el material fundido que todavía es capaz de fluir en un modo controlado a partir del antecrisol 5 por medio de la salida 13 y sin un exceso de flujo no controlado (o minimizado) desde las otras secciones del antecrisol 5. La conexión de antecrisol 15 es alojada en el revestimiento refractario 20 de la región de hogar 22 del recipiente de fundición 8. La conexión de antecrisol 15 incluye un pasaje recto relativamente angosto 17 que tiene una sección cruzada transversal constante. El pasaje 17 tiene una entrada de pasaje 19 que se sitúa en la superficie interior del revestimiento refractario 20 de la región de hogar 22 del recipiente de fundición 8, de modo que el hierro fundido pueda fluir hacia el pasaje 17 desde la región de hogar 22 de la cámara de fusión 4 del recipiente de fundición 8. El pasaje 17 también incluye una
salida de pasaje 23 que abre hacia la cámara de entrada 11 del antecrisol 5, de modo que el hierro fundido pueda fluir a través de la conexión de antecrisol 15 hacia la cámara de entrada 11. La solicitud internacional PCT/AU2006/000545 en el nombre de la solicitante proporciona detalles adicionales del dimensionamiento y configuración de la conexión de antecrisol. Un eje longitudinal del pasaje 17 es situado en el radio de la sección de tambor 10 del recipiente de fundición 8 y se extiende hacia arriba y hacia afuera a partir del recipiente de fundición 8 en un ángulo de 31° con la horizontal. Como se discute adicionalmente más adelante, este ángulo es seleccionado habiendo considerado las otras partes del antecrisol 5, de modo que el pasaje 17 pueda ser ingresado por una lanceta de oxígeno, un taladro mecánico, etc., desde la parte externa del antecrisol 5. De manera específica, el arreglo del pasaje 17, la cámara de entrada 11, la cámara principal 9, y la salida de antecrisol 13 es de manera que, cuando el antecrisol 5 este vacío, existe una línea de visión no restringida a través de la conexión de antecrisol 15 hacia la entrada de pasaje 19 desde una ubicación que es externa en y por encima del nivel de la sección superior del antecrisol 5. La línea de visión no restringida es indicada por las líneas marcadas por el número 31 en las Figuras 2 y 3.
La línea de visión no restringida hace posible el intento de desbloqueo de la conexión de antecrisol bloqueada 15, y de manera más particular, el pasaje bloqueado 17 por medio de una lanceta de oxígeno o un taladro mecánico u otro medio adecuado de desbloqueo que se extienda hacia la conexión de antecrisol 15 y que sea operado en una posición comparativamente segura de manera externa y por encima del nivel de la sección superior del antecrisol 5. En particular, la línea de visión no restringida hace posible intentar el desbloqueo de la conexión de antecrisol bloqueada 15, y de manera más particular, un pasaje bloqueado 17, cuando exista material fundido, tal como hierro fundido y escoria fundida en la cámara de fusión 4 en el recipiente 3. La línea de visión no restringida es el resultado de la formación: (a) del pasaje 17, y en particular, de la pared superior 33 del pasaje 17 (véase la Figura 8), de modo que sea inclinado hacia arriba (en un alcance suficiente con relación a las otras partes del antecrisol 5) cuando se observe a partir de la cámara de fusión 4 y cuando se observe hacia afuera a través del pasaje 17 hacia la cámara de entrada 11; (b) de la pared superior 35 de la cámara de entrada 11 (véase la Figura 8), de modo que no se extiende por debajo
de la pared superior 33 del pasaje 17 y por ejemplo, que sea una extensión en linea recta de la pared superior 33 y, por lo tanto, que también sea inclinada hacia arriba y hacia afuera como se observa a partir de la cámara de fusión 4; y (c) de la salida de antecrisol 13 que se encuentra en la pared de extremo del antecrisol 5 y en una altura, de modo que sea alineada con el pasaje 17, por medio de lo cual, la linea de visión se extiende a través de la salida 13 y una lanceta de oxígeno o un taladro mecánico u otro medio adecuado de desbloqueo pueden ser situados de modo que se extiendan hacia el pasaje 17 y que sean operados en forma externa del antecrisol 5. De acuerdo con una modalidad alterna, una línea que se extiende a lo largo de la pared superior 33 del pasaje 17 pasa a través de la cámara de entrada 11 y la cámara principal 9 y se intercepta en un punto en una pared del antecrisol que se sitúa opuesto a la conexión de antecrisol. El acceso a la conexión de antecrisol desde un punto externo al antecrisol es proporcionado adyacente a este punto de intersección. El punto de intersección adyacente en donde es proporcionado el acceso al antecrisol además podría proporcionar una salida para el metal fundido de manera que fluya a partir del antecrisol. El antecrisol 5 también incluye un drenaje de colada final 27 en la sección inferior del antecrisol 5.
El drenaje de colada final 27 es cerrado durante las condiciones normales de operación, aunque puede ser abierto para permitir que el hierro fundido se desplace desde el antecrisol 5 cuando sea necesario para la colada final del recipiente 3. Con referencia a las Figuras 2, 3 y 7, el drenaje de colada final 27 situado en la pared lateral de la cámara principal 9 en alineación con el pasaje 17 de la conexión de antecrisol 15. La pared inferior 39 de la cámara principal 9 y la cámara de entrada 11 se inclinan hacia abajo fuera de la salida 23 del pasaje 17 hacia el drenaje de colada final 27 para facilitar el flujo del hierro fundido fuera de la salida de pasaje 23 hacia el drenaje de colada final 27 en una situación de colada final. Por lo tanto, este arreglo minimiza la cantidad de hierro fundido en la región de la conexión de antecrisol 15 en una situación de colada final. El antecrisol 5 también incluye un montaje de exceso de flujo que permite que el hierro fundido se desplace a partir del antecrisol 5 en situaciones de emergencia en las cuales existan velocidades de flujo del hierro fundido que no puedan ser manejadas a través de la salida 13. Con referencia a las Figuras 4, 6 y 7, el montaje de exceso de flujo incluye una tubería de descarga 21 que tiene una entrada 25 que se comunica con la sección superior del
antecrisol 5. La entrada de tubería 25 de la tubería de descarga
21 se encuentra a una altura del antecrisol 5 que es más alta que la salida de antecrisol 13. El antecrisol 5 descrito con anterioridad es de una construcción particularmente eficiente para un recipiente de fundición directa 3 que se pretende funcione para períodos de trabajo extendidos sin interrupción, normalmente, al menos de
12 meses sin una interrupción mayor. Comúnmente, la cámara de fusión 4 y el antecrisol 5 son construidos como componentes separados y son ensamblados juntos para formar el recipiente 3. Muchas modificaciones podrían ser realizadas a las modalidades del antecrisol y al recipiente de fundición directa de acuerdo con la presente invención mostrada en las figuras y que se describe con anterioridad sin apartarse del espíritu y alcance de la presente invención. Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.