MX2011005635A

MX2011005635A - Procedimiento y dispositivo para regural la salida de monoxido de carbono de un horno de arco electrico.

Info

Publication number: MX2011005635A
Application number: MX2011005635A
Authority: MX
Inventors: Thomas Matschullat; Detlef Rieger
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 2009-02-03
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2011-06-24
Also published as: CN102308173B; EP2394124A1; CN102308173A; JP2012516938A; UA103510C2; KR20110126603A; RU2510480C2; WO2010088972A1; BRPI0924368B1; EP2394124B1; CA2751198A1; RU2011133683A; US20110292961A1

Abstract

La invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para regular la salida de monóxido de carbono de un horno de arco eléctrico, el cual presenta un receptáculo de horno, una disposición para determinar la altura de la espuma de escoria en cuando menos tres zonas del receptáculo del horno a base la medición del sonido de un cuerpo, cuando menos un primer dispositivo para regular la alimentación de oxígeno y cuando menos un segundo dispositivo para regular la entrada de oxígeno y cuando menos un segundo dispositivo para regular una entrada de carbono en el receptáculo del horno, en el cual se determina la altura de la espuma de escoria en cada una de las cuando menos tres zonas y se asigna a un contenido de monóxido de carbono en el gas residual del horno de arco eléctrico, y en el cual la entrada de carbono y/o la alimentación de oxígeno se regula en cuando menos una de las cuando menos tres zonas de tal forma que la altura de la espuma de escoria se mantiene por debajo de un valor máximo.

Description

PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA REGULAR LA SALIDA DE MONÓXIDO DE CARBONO DE UN HORNO DE ARCO ELÉCTRICO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para regular la salida de monóxido de carbono de un horno de arco eléctrico durante su funcionamiento, el cual el cual presenta un receptáculo de horno, un sistema para determinar la altura de la espuma de escoria en cuando menos tres zonas del receptáculo del horno a base la medición del sonido de un cuerpo, cuando menos un primer dispositivo para regular la alimentación de oxigeno y cuando menos un segundo dispositivo para regular la entrada de oxigeno y cuando menos un segundo dispositivo para regular una entrada de carbono en el receptáculo del horno.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Durante la producción de acero en un horno de arco eléctrico, en donde se funde chatarra, por lo regular se forma espuma de escoria sobre la fundición de metal formada. Esto resulta de d la adición de carbono en el receptáculo del horno para la reducción del metal fundido y el oxigeno en el receptáculo del horno para descarburizar el material fundido. La aportación de carbono puede realizarse mediante la adición de carbón, esto es piezas de carbón en el rango de alguno milímetros hasta algunos centímetros de diámetro, junto con la chatarra o mediante la introducción de carbono en el receptáculo para el horno sobre la superficie del metal fundido y/o la escoria. Una parte del carbono requerido frecuentemente se introduce mediante la propia chatarra. La chatarra utilizada se encuentra exclusivamente fundida en el receptáculo del horno y el carbón eventualmente presente se disuelve en el curso del proceso de fundición en el metal fundido. El carbón o que se encuentra disuelto en el material fundido se encuentra como compañero de reacción del oxigeno inyectado en el receptáculo del horno, formándose monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2) , que conducen al a formación de espuma de escoria sobre la superficie del metal fundido.

Ya que después de fundir la chatarra se encuentra una gran cantidad de carbono disuelto en el material fundido, al inyectar el oxígeno se forma una cantidad de que frecuentemente rebasa el nivel razonable. Por lo tanto habitualmente se vigila la altura ajustable de la espuma de escoria en el receptáculo del horno.

El documento EP 0 637 634 Al describe un procedimiento para la producción de una fundición metálica en un horno de arco eléctrico, determinándose la altura de la espuma de escoria mediante la medición del nivel.

Otra disposición para determinar la altura de la espuma de escoria en el receptáculo del horno de un horno de arco eléctrico se describe en DE 10 2005 034 409 b3. Aquí se realiza la determinación de la altura de la espuma de escoria en cuando menos tres zonas del receptáculo del horno a base de la medición del sonido corporal.

Para regular la altura de la espuma de escoria a base de los sistemas de medición conocidos, se proporcionaron ya dispositivos para regular la cantidad de carbono introducido adicionalmente y el oxigeno inyectado, que en el caso de una formación de espuma exagerada se reduce al mínimo la cantidad de carbono introducido adicionalmente y ajustarse la cantidad de oxígeno adicional.

Se ha mostrado que en el gas residual del horno de arco eléctrico al inicio y durante la fase de formación de espuma de escoria durante un predeterminado periodo de tiempo se encuentra contenida una gran cantidad de monóxido de carbono, que se expresa en un pico de monóxido de carbono o la cresta de monóxido de carbono y que no puede quemarse de una manera satisfactoria. El monóxido de carbono que sale de la instalación de combustión del gas residual a través de la chimenea sale al ambiente.

El contenido de monóxido de carbono y además del dióxido de carbono en el gas residual en el pasado se basaba parcialmente en una medición en el canal de escape después del horno de arco eléctrico y/o se determina después de una instalación de combustión de gases residuales mediante sensores de gas. Debido a las altas temperaturas gue imperan en el punto de medición del gas residual y su elevada cantidad de polvo ese tipo de medición están plegadas de fallas y la vida útil de los dispositivos de medición utilizados es limitada. Además debido a las mediciones en el canal de gas residual detecta la formación de monóxido de carbono en el receptáculo del horno solo con un determinado retraso temporal, que tiene como consecuencia una regulación retardada. Esto conduce a que brevemente está contenida una cantidad exageradamente grande de monóxido de carbono en el gas residual, que no puede quemarse de forma satisfactoria. El monóxido de carbono que vuelve a salir de la instalación de combustión de gas residual sale otra vez al ambiente a través de la chimenea.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Por lo tanto es tarea de la invención el presentar un procedimiento y un dispositivo con los cuales se hace posible una homogenización del contenido de monóxido de carbono en el gas residual de un horno de arco eléctrico.

La tarea se resuelve en el caso del procedimiento para regular la salida de monóxido de carbono de un horno de arco eléctrico, el cual presenta un receptáculo de horno, una disposición para determinar la altura de la espuma de escoria en cuando menos tres zonas del receptáculo del horno a base la medición del sonido de un cuerpo, cuando menos un primer dispositivo para regular la alimentación de oxigeno y cuando menos un segundo dispositivo para regular la entrada de oxigeno y cuando menos un segundo dispositivo para regular una entrada de carbono en el receptáculo del horno, en el cual se determina la altura de la espuma de escoria en cada una de las cuando menos tres zonas y se asigna a un contenido de monóxido de carbono en el gas residual del horno de arco eléctrico, y en el cual la entrada de carbono y/o la alimentación de oxigeno se regula en cuando menos una de las cuando menos tres zonas de tal forma que la altura de la espuma de escoria se mantiene por debajo de un valor máximo.

La tarea se resuelve en el caso del dispositivo, con un dispositivo para regular la salida de monóxido de carbono en un horno de arco eléctrico, en el cual un receptáculo de horno y la disposición para determinar una altura de la espuma de escoria en cuando menos tres zonas del receptáculo del horno a base de la medición del sonido corporal, en donde el dispositivo cuando menos consiste de un primer dispositivo para regular la alimentación de oxigeno en el receptáculo del horno, cuando menos un segundo dispositivo para regular la entrada de carbono en el receptáculo del horno y cuando menos una unidad de cómputo para registrar los valores de las mediciones de la altura de la espuma de escoria en cada una de las cuando menos tres zonas, en donde la cuando menos una unidad de cómputo está dispuesta para asignar a los valores medidos un contenido de monóxido de carbono en el gas residual del horno de arco eléctrico, comparar los valores medidos con un valor máximo de la altura de la espuma de escoria, y en el caso de sobrepasar el valor máximo producir cuando menos una señal de regulación para introducirlo cuando menos a un primer dispositivo y/o cuando menos un segundo dispositivo.

El procedimiento de acuerdo con la invención y el dispositivo de acuerdo con la invención hacen posible homogenizar el contenido de monóxido de carbono en el gas residual del horno de arco eléctrico. Debido al hecho de que la altura de la espuma de escoria en el horno de arco eléctrico es una medida de la cantidad de monóxido de carbono y dióxido de carbono formado, se abre la posibilidad de utilizar la medida de la altura de la escoria espuma directamente para regular la salida de monóxido de carbono del horno de arco eléctrico. Después de que la determinación de una altura de la espuma de escoria en cuando menos tres zonas del receptáculo del horno a base de una medición del ruido corporal, puede realizarse de manera especialmente rápida y precisa, puede realizarse la regulación de cuando menos un primero y/o cuando menos un segundo dispositivo de una manera especialmente rápida y sin retrasos notables.

Gracias a la homogeneización obtenida del contenido de monóxido de carbono en el gas residual puede obtenerse una combustión casi total del monóxido de carbono contenido den el gas residual en una instalación de combustión de gas residual, que habitualmente está conectada posteriormente a un horno de arco eléctrico. La fracción de monóxido de carbono que se escapa al ambiente a través de la chimenea se reduce a cero o casi a cero o cuando menos se reduce fuertemente. La carga del ambiente con sustancias dañinas se reduce de manera significante.

Además la cantidad de carbono que se va a cargar y/o el oxigeno que se va a agregar se reduce y se ahorran costos .

En lo que respecta la determinación de la altura de la espuma de escoria en cuando menos tres zonas del receptáculo del horno a base de una medición del sonido corporal se describe en el documento DE 10 2004 034 409 B3, en el cual se describe detalladamente el método de medición aquí utilizado.

El valor máximo puede ajustarse durante el tiempo a un valor fijo, atravesar por varias etapas predeterminadas o adaptarse dinámicamente a las condiciones actuales.

Modalidades ventajosas del procedimiento de acuerdo con la invención y el dispositivo de acuerdo con la invención se describen a continuación.

La altura de la espuma de escoria preferentemente se mantiene por encima del valor mínimo. Una cantidad mínima de espuma de escoria garantiza una aportación de energía óptima en el material fundido y una reducción de la radiación de calor desde la superficie del material fundido. Hasta ahora por lo tanto al alcanzar un valor mínimo para la altura de la espuma de escoria que regula cuando menos un segundo dispositivo para regular la aportación de carbono en el receptáculo del horno de tal forma que se minimiza la aportación de carbono. Un mantenimiento del valor mínimo así como del valor máximo para la altura de la espuma de escoria conduce a otra homogeni zación del contenido de monóxido de carbono en el gas residual y a un aprovechamiento más efectivo de una instalación de combustión del gas residual eventualmente presente.

La cuando menos una unidad de cómputo del dispositivo está en especial dispuesta para comparar los valores medidos referentes a la altura de la espuma de escoria con el valor mínimo de la altura de la escora espumosa y en el caso de que no se alcance el valor mínimo enviar cuando menos una señal de regulación al cuando menos un primer dispositivo y/o el cuando menos un segundo dispositivo .

Cada una de las cuando menos tres zonas del horno de arco eléctrico se asigna cuando menos a un primer dispositivo y la alimentación de oxígeno para cada una de las cuando menos tres zonas se regula por separado. Así puede controlarse una formación de espuma local exagerada de la escoria al reducir, la adición de oxígeno en esa región. En el caso de una altura de la espuma de escoria demasiado reducida por el contrario se eleva la adición de oxígeno y con esto se regula la formación de espuma.

Como materiales adecuados para aportar oxígeno en el contenedor abierto han demostrado ser ventajosos el oxígeno puro, aire, vapor de agua o sus combinaciones. También puede proveerse una adición de óxido de hierro preferentemente en forma de mineral de hierro como proveedor de oxígeno.

Además cada una de las cuando menos tres zonas se asigna cuando menos un segundo dispositivo y la entrada de carbono se regula por separado para cada una de las cuando menos tres zonas. Asi puede controlarse una formación local exagerada de espuma de la escoria mediante la reducción de la aportación de carbono en esa zona. En el caso de una altura de la espuma de escoria demasiado reducida por el contrario puede elevarse la alimentación de carbono y con esto promoverse la formación de espuma. La aportación de carbono se realiza aquí preferentemente en pulsos.

Como materiales adecuados para la aportación de carbono mediante la aportación en el receptáculo del horno han mostrado ser ventajosos diferentes carbonos, coque, madera, carburo de hierro, hierro reducido directamente, hierro en briqueteado en caliente, mineral, polvo de filtros, cenizas, escoria seca y triturada, un formador de escoria como cal, caliza, dolomita, fluorita y similares, realizándose la adición en forma triturada o en polvo.

Especialmente se prefiere aquí utilizar cuando menos un primer dispositivo y cuando menos un segundo dispositivo para cada zona fija del receptáculo del horno para poder influir sobre la formación de espuma de escoria de la manera más rápida y dinámica.

Preferentemente mediante la extrapolación se realiza una previsión del curso de la altura de la espuma de escoria en cada una de las cuando menos tres zonas y/o se promedia en cuando menos tres zonas. Del curso temporal de la altura de espuma de escoria de una zona puede contrarrestarte oportunamente una formación de espuma exagerada o demasiado reducida. Y puede garantizarse de forma confiable una homogenización del contenido de monóxido de carbono en el gas residual del horno de arco eléctrico con una aportación de energía óptima simultánea. El tiempo de retraso entre la detección de un estado de espuma en el receptáculo del horno demasiado bajo o demasiado alto y la regulación se reduce esencialmente y se obtiene una influencia muy cercana al proceso.

La cuando menos una unidad de cómputo del dispositivo preferentemente está preparada para con ayuda con los valores medidos referentes a la altura de las escorias espumosas realizar la extrapolación para realizar la pronosticar el curso de una altura de la espuma de escoria en cada una de la cuando menos tres zonas y/o determinada mediante cuando menos tres zonas.

Alternativamente o en combinación con una previsión del curso de la altura de la espuma de escoria en cada una de la cuando menos tres zonas y/o determinada a través de cuando menos tres zonas y una correlación de los valores medidos sobre la altura de la espuma de escoria con contenidos de monóxido de carbono con la ayuda de los contenidos de dióxido de carbono medidos en el gas residual.

Alternativamente o en combinación a lo anterior puede realizarse la previsión del curso de la altura de la espuma de escoria en cada una de la cuando menos tres zonas y/o determinado a través de cuando menos tres zonas y una correlación de los valores medidos sobre la altura de la espuma de escoria con contenidos de monóxido de carbono con la ayuda de modelo de reacción, que cuando menos se encuentra almacenado en una unidad de cómputo. El modelo de reacción se basa preferentemente en cómputos teóricos sobre la formación de gases residuales, que preferentemente se en combinación con los valores obtenidos sobre la formación de gases residuales para un horno de arco eléctrico y/o el programa de fundición utilizado. Al ajustar un modelo de reacción preferentemente debe tomarse en cuenta la composición de la fundición, la temperatura del material fundido, las cantidades de los gases residualess producidos, el lugar y la cantidad de la formación de escorias espumosas, etc. En especial es ventajoso cuando el modelo de reacción se optimiza continuamente durante la operación del horno de arco eléctrico con la ayuda de los valores medidos y los parámetros de la instalación, que cuando menos son captados automáticamente preferentemente por una unidad de cómputo, eventualmente pueden ser complementados manualmente por el personal de servicio a través de una unidad de entrada de datos .

Preferentemente se utiliza cuando menos un regulador de lógica heurística, en especial un regulador de lógica neuroheurística, para regular cuando menos un primer dispositivo y/o cuando menos un segundo dispositivo. Los reguladores de lógica heurística son sistemas que pertenecen a la clase de los reguladores de características que corresponden a la teoría de la lógica heurística. En cada etapa de regulación se realizan tres pasos parciales: una conversión heurística, una interferencia y finalmente una desconversión heurística. Las entradas y salidas individuales se designan como variables lingüísticas, que pertenecen cada vez a cantidades heurísticas.

Tal regulador ' heurístico puede aquí por ejemplo hacer uso d un modelo de reacción como el que se mencionó antes almacenado en una unidad de cómputo.

Una regulación dinámica puede realizarse en diferentes fases de un proceso de fundición, en especial en la fase de formación de espuma de escoria, a base de diferentes valores máximos y/o mínimos para la altura de las escorias espumosas. La fase de la espuma de escoria caracteriza un periodo de tiempo después de la fundición de todos los componentes metálicos en el espacio del horno, en el cual se realiza una reducción y/o descarbonización del material fundido.

En una modalidad preferida del procedimiento se mide un contenido de monóxido de carbono en el gas residual y se compara con un contenido de monóxido de carbono nominal en el gas residual. Tal contenido de monóxido de carbono caracteriza en especial la cantidad de monóxido de carbono en el gas residual que puede quemarse óptimamente en una instalación de combustión de gases conectado posteriormente al horno de arco eléctrico. Para que pueda obtenerse este contenido de monóxido de carbono nominal de manera lo mas continua posible, ha demostrado ser adecuado modificar o ajusfar el valor máximo de manera dinámica. Esto permite un aprovechamiento óptimo de la capacidad 'de una instalación de combustión de gases residuales.

La cuando menos una unidad de computo del dispositivo está dispuesto en especial para comparar los contenidos de monóxido de carbono medidos realmente en el gas residual con el contenido de monóxido de carbono nominal almacenado en una unidad de cómputo y para obtener el contenido de · dióxido de carbono nominal modificar dinámicamente el valor máximo. Con esto puede corregirse un valor máximo ajustado previamente y adaptarlo dinámicamente a las particularidades reales o variables de la instalación.

El valor máximo puede corregirse con un valor límite permitido para el monóxido de carbono, que se basa en una regulación legal. Aquí se selecciona en especial un valor máximo de tal manera que un gas residual quemado en una instalación de combustión de gases conectado posteriormente al horno de arco eléctrico expulsa al ambiente máximo una cantidad residual de monóxido de carbono por unidad de tiempo, que se encuentra por debajo del valor límite permitido .

En otra modalidad preferida del procedimiento después de asignar la altura de las escorias espumosas en cada una de las cuando menos tres zonas a un contenido de monóxido de carbono en el gas residual del horno de arco eléctrico regula la operación de una instalación de combustión de gases conectado posteriormente al horno de arco eléctrico con la ayuda del contenido asignado de monóxido de carbono. Aquí puede influirse sobre la cantidad de oxígeno inyectada en la instalación de combustión de gas residual, por ejemplo mediante la regulación de una cantidad transportada con los ventiladores para aire fresco y/o las válvulas de gas, de tal forma que en el caso de un contenido de monóxido de carbono mayor en el gas residual después del horno de arco eléctrico se prepara una cantidad correspondientemente mayor de oxígeno para su combustión posterior .

La cuando menos una unidad de computo del dispositivo preferentemente está dispuesta de tal forma que después de asignar la altura de la espuma de escoria en cada una de las cuando menos tres zonas a un contenido de monóxido de carbono en el gas residual del horno de arco eléctrico, se regula la operación la operación de una instalación de combustión de gases conectado posteriormente al horno de arco eléctrico con la ayuda del contenido asignado de monóxido de carbono .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las figuras 1 a 5 deben ilustrar de forma ej emplificativa la invención. En ellas: La figura 1 muestra una vista superior sobre el curso del procedimiento en una fase final de un proceso de fundición en un horno de arco eléctrico; La figura 2 muestra una comparación entre el curso de procedimiento en la fase final de un proceso de fundición en un horno de arco eléctrico de acuerdo con la figura 1 y un curso del procedimiento de acuerdo con la invención en la fase final; La figura 3 muestra esquemáticamente un horno de arco eléctrico con un dispositivo de acuerdo con la invención; La figura 4 muestra esquemáticamente un corte a través del horno de arco eléctrico de acuerdo con la figura 3; y La figura 5 la comparación de un contenido de monóxido de carbono en el gas residual COabg y la altura de la espuma de escoria HS con y sin la regulación de acuerdo con la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La figura 1 muestra una vista general sobre el curso del procedimiento en la fase final de un proceso de fundición en un horno de arco eléctrico. A través del eje X que indica el tiempo t en segundos desde el inicio del proceso de fundición, se muestran en el eje Y con Hrei el ángulo de inclinación a de un receptáculo de horno de arco eeleéctico, una altura de la espuma de escoria HSi, HS2, HS3 en las tres zonas del receptáculo del horno la en el horno de arco eléctrico 1 se realiza mediante la medición del sonido corporal. Por zona del receptáculo del horno la se dispone un primer dispositivo 50a, 50b, 50c para regular la alimentación de oxigeno y un segundo dispositivo 60a, 60b, 60c para regular una aportación de carbono Eci, EC2, EC3 en el receptáculo del horno la (ver figura 3) .

En las fases A a C se cargan sendos valores máximos WmaxA, WmaxB, WraaxC así como un valor mínimo WminA, minB, \ÑminC para la altura de la espuma de escoria en el receptáculo del horno. En las fases A a C se realizo una regulación hasta ahora insuficiente de la expulsión de monóxido de carbono COabg del horno de arco eléctrico 1. La altura de la espuma de escoria HSi, HS2, HS3 aumenta en especial en la fase A ampliamente por encima del valor mínimo WminA y además del valor máximo WmaxA y conduce a que se supere un valor C0a-0q) . Pero también en las fases B y C puede superarse un valor COabg para un contenido de monóxido de carbono deseado o un contenido de monóxido de carbono nominal en el gas residual. Una instalación de combustión de gas residual 70 conectado después del horno de arco eléctrico 1 no puede quemar de manera suficiente las cantidades de monóxido de carbono grandes que se presenta, de tal forma que permanece una cantidad indeseada de monóxido de carbono en el gas residual y llega al ambiente.

Los valores máximos WmaxA, WmaxB, WmaxC se pueden correlacionar con un valor límite de monóxido de carbono confiable en el gas residual quemado, que se expulsa al medio ambiente a través de la chimenea.

La figura 2 muestra solo una comparación entre un curso del procedimiento de acuerdo con la figura 1 y el curso del procedimiento de acuerdo con la invención en la fase final de un proceso de fundición. En las tres fases A, B, C nuevamente se representan en la figuras las curvas de la altura determinada de la espuma de escoria HSX, HS2, HS3 de acuerdo con la figura 1 y el curso correspondiente del contenido de monóxido de carbono en el gas residual C0abg (ver la linea puntada en el curso de C0ahq) .

Además ahora se presenta una curva que muestra la altura de la espuma de escoria H0pt/ en la media durante la regulación de la alimentación de oxigeno y de carbono Eci, Ec2, Ec3 de acuerdo con la invención. Los valores máximos WmaxA, WmaxB, WmaxC en las fases A, B, C para la altura de la espuma de escoria ya no se superan en las tres zonas del receptáculo del horno la. Con esto el curso de la altura de la espuma de escoria de acuerdo con la curva Hopt, es el curso de un contenido de monóxido de carbono en el gas residual C05bcj (ver linea gruesa en el curso CO,3bg) , que se encuentra claramente por debajo del valor CO.r,aK. En la fase A y en la región de transferencia entre las fases B y C se reduce la salida de monóxido de carbono del horno de arco eléctrico, que no se sobrepasa el valor COmax. La expulsión de CO del horno de arco eléctrico ahora se encuentra en un nivel uniforme y puede quemarse uniformemente mediante la instalación de combustión de gas residual conectado habitualmente después del horno de arco eléctrico.

La figura 3 muestra un horno de arco eléctrico 1 con un receptáculo del horno la, en el cual están acoplados varios electrodos 3a, 3b, 3c a través de los conductos de energía eléctrica con una fuente de energía eléctrica 12. La fuente de energía eléctrica 12 presenta preferentemente un transformador de horno. Con la ayuda de cuando menos uno de los tres electrodos 3a, 3b, 3c se funden en el horno de arco eléctrico 1, materiales de recubrimiento como por ejemplo chatarra y otros aditivos. L producir acero en hornos de arco eléctrico lse forma escoria o espuma de escoria 15 (ver figura 4), con lo cual se mejora la aportación de energía en el material fundido mediante un arco eléctrico 18 (ver figura 4), que se forma cuando menos en uno de los electrodos 3a, 3b, 3c.

En el 'ejemplo de realización mostrado de acuerdo con la figura 3 en los conductos de energía eléctrica -de los electrodos 3a, 3b 4c se proveen dispositivos sensores y reguladores 13a, 13b, 13c, con ayuda de los cuales se puede medir o regular la corriente y/o el voltaje o la energía alimentada a los electrodos 3a, 3b, 3c. Los dispositivos de sensores y reguladores 13a, 13b, 13c captan las señales de corriente y/o voltaje preferentemente con resolución temporal. El dispositivo sensor y regulador 13a, 13b, 13c se acoplan en una unidad de cómputo 9, por ejemplo a través de conductores de señales 14a, 14b, 14c formados como cable. Otros conductores de señales 14d, 14e, 14f sirven para conectar los dispositivos sensores y reguladores 13a, 13b, 13c con un dispositivo regulador 9, que recibe los datos de regulación de la unidad de cómputo 8.

En la pared 2 del receptáculo del horno la, esto es en los limites exteriores del receptáculo del horno la, se colocan sensores del sonido corporal 4a, 4b, 4c para medir las oscilaciones. Los sensores del sonido corporal 4a, 4b, 4c pueden estar conectados directa y/o indirectamente el receptáculo del horno la o con la pared 2 del receptáculo del horno. Preferentemente los sensores de sonido corporal 4a, 4b, 4c están colocados en la pared 2 del horno de arco eléctrico 1 que se encuentra frente a los electrodos 3a, 3b, 3c. Los sensores del sondo corporal 4a, 4b, 4c están aquí preferentemente formados como sensores de aceleración y colocados por encima de la espuma de escoria 15 (ver figura 4) . Los sensores del sonido corporal 4a, 4b, 4c igualmente están conectados con la unidad de cálculo 8.

Los valores medidos o señales que son transmitidos por los sensores de sonido corporal 4a, 4b, 4c a la unidad de cómputo 8, se conduce a través de los conductores protegidos 5a, 5b, 5c en un dispositivo óptico y de allí se conduce cuando menos parcialmente en dirección hacia la unidad de cómputo 8 a través de un conductor de ondas luminosas 8. Los conductores de señales 5a, 5b, 5c preferentemente se conducen preferentemente protegidos del calor, los campos electromagnéticos, cargas mecánicas y/o cargas de otro tipo.

El dispositivo óptico 6 sirve para amplificar y/o transformar las señales de los sensores del sonido corporal 4a, 4b, 4c y preferentemente está colocado comparativamente cerca al horno de arco eléctrico 1. En el dispositivo óptico 6 los valores medidos o señales de los sensores del sonido corporal 4a, 4b, 4c se transforman en señales ópticas y se transmiten sin perturbaciones a través de distancias comparativamente largas, por ejemplo 50 a 200m, a la unidad de cómputo 8.

Por zonas del receptáculo del horno la se provee aquí en el receptáculo del horno la, un primer dispositivo 50a, 50b, 50c para regular la alimentación de oxigeno y un segundo dispositivo 601, 60b, 60c para regular una aportación de carbono Eci, Ec2, Ec3 (ver figura 1 y 2) que se controlan por medio de la unidad de cómputo 8 y el dispositivo regulador 9 de acuerdo con la invención de tal forma que no se superan los valores máximos WmaxA, WmaxB, maxC en las fases A, B, C (ver figura 2) para la altura de la espuma de escoria 15 en las tres zonas del receptáculo del horno la o en promedio de las tres zonas. Además se realiza un control de tal forma que un valor mínimo WminA, WmirlB, Wmj.nc en las fases A, B, C (ver figura 2) para la altura de la espuma de escoria 15 no se supera en las tres zonas del receptáculo del horno la o a la mitad de las tres zonas, con lo cual se garantiza una aportación de energía óptima en el horno de arco eléctrico 1.

En la unidad de cómputo 8 se detectan y evalúan los valores medidos o las señales de los sensores de sonido corporal 4a, 4b, 4c y los dispositivos sensor y regulador 13a, 13b, 13c, para determinar la altura de la espuma de escoria 15 (ver figura 4) en el receptáculo del horno la. Los valores medidos o las señales de los sensores de sonido corporal 4a, 4b, 4c se correlacionan con la altura de la espuma de escoria 15, en donde es posible una resolución temporal en el rango de aproximadamente 1 a 2 segundos. En la unidad de cómputo 8 se dan los valores de medición o las señales, que indican la altura de la espuma de escoria 15 en el .receptáculo, del horno la por zona, a los cuales se les asigna un contenido de monóxido de carbono correspondiente en el gas residual del horno de arco eléctrico 1. El contenido de monóxido de carbono correspondiente se compara en la unidad de cómputo 8 con un valor COMy, que corresponden a una cantidad de deseada de monóxido de carbono o una cantidad nominal de monóxido de carbono, y se corrige correspondientemente la aportación de carbono y/o la alimentación de oxígeno en caso de necesidad. Eventualmente puede realizarse una acción complementaria sobre la modificación de la temperatura y/o la composición del material fundido.

Mediante los primeros dispositivos 50a, 50b, 50c y/o los segundos dispositivos 60a, 60b, 60c también dependiendo del contenido de monóxido de carbono asignado en especial la aportación de carbono y/o la alimentación de oxígeno en una o varias zonas del receptáculo del horno la se regula de tal forma que la altura de la espuma de escoria se mantiene a la mitad o en la zona por debajo del valor máximo WmaxA, WraaxB, WmaxC y supera el valor mínimo WminA, WminB, WminC. La unidad de cómputo 8 produce cuando menos una seña o una respuesta de regulación en base a la altura calculada y/o prevista de la espuma de escoria por zona en el receptáculo la o a través de las zonas en el dispositivo regulador S.

El dispositivo de regulación 9 regula dependiendo de los datos de la unidad de regulación 9, eventualmente a base de otros cálculos propios, además de la aportación de carbono y/o la alimentación de oxígeno, eventualmente la adición de otras sustancias en el receptáculo del horno la así como la aportación de energía a través de los electrodos 3a, 3b, 3c. La unidad de regulación 9 abarca preferentemente un regulador heurístico.

Al horno de arco eléctrico 1 está conectado opcionalmente una instalación de combustión de gases residuales 70., que quema el gas residual 71 que proviene del horno de arco eléctrico a través de un conducto para gas residual 71 y finalmente sale al medio ambiente a través de una chimenea 72. Una instalación de combustión de gas residual 70 de ese tipo puede ser regulada por un dispositivo de regulación 9, que recibe la señal de regulación correspondiente preferentemente de la unidad de cálculo 8.

La figura 4 muestra en una representación simplificada uno de los electrodos 3b con un arco eléctrico 18 en un receptáculo de horno la de un horno de arco eléctrico 1. En la pared 2 del receptáculo del horno la se encuentra colocado el sensor del sonido corporal 4b, que está conectado al conductor de señales 5b, con cuya ayuda se transmiten la señales a la unidad de cálculo 8 (ver la figura 3) .

En la figura 4 se muestran esquemáticamente el baño de material fundido 16 y la espuma de escoria 15 en sección transversal del receptáculo del horno la. La altura HS de la espuma de escoria 15 puede determinarse en la unidad de cómputo 8 con la ayuda de una función de transmisión del sonido corporal en el horno de arco eléctrico 1. La función de transmisión caracteriza la trayectoria de transmisión 17 mostrada esquemáticamente en la figura 4 del sonido corporal desde su producción hasta el punto de detección. La producción del sonido se realiza al acoplar las obtenidas en los electrodos 3b en el arco eléctrico 18. El sonido corporal, esto es las oscilaciones provocadas por excitación, se transmite a través del baño de material fundido 16 y/o a través de la espuma de escoria 15 que cubre cuando menos parcialmente el baño de material fundido 16m hasta la pared 2 del receptáculo del horno la. La transmisión del sonido corporal puede adicionalmente realizarse cuando menos en parte por el material de recubrimiento que aun no funde en el horno de arco eléctrico 1.

La evaluación de los valores medidos o señaes en la unidad de cómputo 8 puede optimizarse continuamente con la ayuda de valores experimentales obtenidos durante la operación del horno de arco eléctrico 1. La detección y evaluación de señales y la determinación de la altura de la escoria se realiza en linea durante la operación de tal forma que la altura de la espuma de escoria determinada en el horno de arco eléctrico 1 puede utilizarse para la regulación automática de la expulsión de monóxido de carbono del horno de arco eléctrico 1.

Mediante la detección rápida y directa de la altura de la espuma de escoria en el receptáculo del horno la se hace posible un mejor control y regulación del proceso, que garantiza en cualquier momento una homogenización del contenido de monóxido de carbono en el gas residual de un horno de arco eléctrico y eventualmente asegura una combustión óptima del monóxido de carbono.

La figura 5 muestra una comparación de un contenido de monóxido de carbono en el gas residual C0abg y una altura de la espuma de escoria HS durante un tiempo t en la fase de espuma de escoria de un proceso de fundición en un horno de arco eléctrico con y sin la regulación de acuerdo con la invención. Sin la regulación de la altura de la correspondiente espuma de escoria HS a un valor máximo el contenido de monóxido de carbono en el gas residual COdbg ya no rebasa el valor deseado CQdhg y el contenido de monóxido de carbono en el gas residual se homogeniza o se mantiene continuamente en un nivel constante.

Aquí las figuras 1 a 5 muestran principalmente ejemplos que pueden ser muy diferentes en caso de programas de fundición y hornos de arco eléctrico variables, etc. Un técnico que conozca la invención está directamente capacitado eventualmente después de realizar algunas pruebas, a implementar una regulación de la salida del monóxido de carbono también para hornos de arco eléctricos con otras construcciones u otros equipamientos al determinar la altura de la espuma de escoria en cuando menos tres zonas del receptáculo del horno a base de una medición del sonido corporal .

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para regular la salida de monóxido de carbono de un horno de arco eléctrico (1), el cual presenta un receptáculo de horno (la), una disposición para determinar la altura de la espuma de escoria (15) en cuando menos tres zonas del receptáculo del horno (la) a base la medición del sonido de un cuerpo, cuando menos un primer dispositivo (50a, 50b, 50c) para regular la alimentación de oxigeno y cuando menos un segundo dispositivo para regular la entrada de oxígeno y cuando menos un segundo dispositivo (60a, 60b, 60c) para regular una entrada de carbono en el receptáculo del horno (la), caracterizado porque se determina la altura de la espuma de escoria (15) en cada una de las cuando menos tres zonas y se asigna a un contenido de monóxido de carbono en el gas residual del horno de arco eléctrico (1), y en el cual la entrada de carbono y/o la alimentación de oxígeno se regula en cuando menos una de las cuando menos tres zonas de tal forma que la altura de la espuma de escoria (15) se mantiene por debajo de un valor máximo .

2. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la altura de la espuma de escoria (15) se mantiene ampliamente por encima de un valor mínimo.

3. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque a cada una de las cuando menos tres zonas se le asigna cuando menos un primer dispositivo (50a, 50b, 50c) y la alimentación de oxígeno para cada una de las cuando menos tres zonas, se regula por separado.

4. El procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque cada una de las cuando menos tres zonas se le asigna cuando menos un segundo dispositivo (60a, 60b, 60c) y la aportación de carbono para cada una de las cuando menos tres zonas se regula por separado .

5. El procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque mediante extrapolación se realiza una previsión del curso de la altura de la espuma de escoria en cada una de las cuando menos tres zonas y/ se promedia en cuando menos tres zonas.

6. El procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque una previsión del curso de la altura de la espuma de escoria (15) en cada una de la cuando menos tres zonas y/o determinado a través de cuando menos tres zonas y una correlación de los valores medidos sobre la altura de la espuma de escoria (15) con contenidos de monóxido de carbono con la ayuda de los contenidos de dióxido de carbono medidos en el gas residual.

7. El procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se realiza la previsión del curso de la altura de la espuma de escoria (15) en cada una de la cuando menos tres zonas y/o se determina a través de cuando menos tres zonas y una correlación de los valores medidos sobre la altura de la espuma de escoria (15) con contenidos de monóxido de carbono con la ayuda de modelo de reacción, que cuando menos corre en una unidad de cómputo (8) .

8. El procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se utiliza cuando menos un regulador de lógica heurística, en especial un regulador de lógica neuroheurística, para regular cuando menos un primer dispositivo (50a, 50b, 50c) y/o cuando menos un segundo dispositivo (60a, 60b, 60c).

9. El procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el contenido de monóxido de carbono real en el gas residual se mide y se compara con el contenido de monóxido de carbono nominal, y se pretende alcanzar el contenido de dióxido de carbono nominal en el cual el valor máximo se modifica dinámicamente.

10. El procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el valor máximo se correlaciona con un valor limite permitido para el monóxido de carbono.

11. El procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque después de asignar la altura de la espuma de escoria (15) en cada una de las tres zonas a un contenido de monóxido de carbono en el gas residual del horno de arco eléctrico (1), se regula la instalación de combustión de gas residual (70) conectada después del horno de arco eléctrico (1) con la ayuda del contenido de monóxido de carbono asignado.

12. Un dispositivo para regular la salida de monóxido de carbono en un horno de arco eléctrico, en el cual un receptáculo de horno (la) y la disposición para determinar una altura de la espuma de escoria (15) en cuando menos tres zonas del receptáculo del horno (la) a base de la medición del sonido corporal, en donde el dispositivo cuando menos consiste de un primer dispositivo (50a, 50b, 50c) para regular la alimentación de oxigeno en el receptáculo del horno (la), cuando menos un segundo dispositivo (60a, 60b, 60c) para regular la entrada de carbono en el receptáculo del horno (la) y cuando menos una unidad de cómputo (8) para registrar los valores de las mediciones de la altura de la espuma de escoria (15) en cada una de las cuando menos tres zonas, caracterizado porque la cuando menos una unidad de cómputo (8) está dispuesta para asignar a los valores medidos un contenido de monóxido de carbono en el gas residual del horno de arco eléctrico (1), comparar los valores medidos con un valor máximo de la altura de la espuma de escoria (15), y en el caso de sobrepasar el valor máximo producir cuando menos una señal de regulación para introducirlo cuando menos a un primer dispositivo (50a, 50b, 50c) y/o cuando menos un segundo dispositivo (60a, 60b, 60c) .

13. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la cuando menos una unidad de cómputo (8) está en especial dispuesta para comparar los valores medidos referentes a la altura de la espuma de escoria (15) con el valor mínimo de la altura de la escora espumosa y en el caso de que no se alcance el valor mínimo enviar cuando menos una señal de regulación al cuando menos un primer dispositivo (50a, 50b, 50c) y/o el cuando menos un segundo dispositivo (60a, 60b, 60c).

14. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 12 o la reivindicación 13, caracterizado porque a cada una de las cuando menos tres zonas se le asigna cuando menos un primer dispositivo (50a, 50b, 50c) y la alimentación de oxigeno para cada una de las cuando menos tres zonas, se regula por separado.

15. El dispositivo de conformidad con una' de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque cada una de las cuando menos tres zonas se le asigna cuando menos un segundo dispositivo (60a, 60b, 60c) y la aportación de carbono para cada una de las cuando menos tres zonas se regula por separado.

16. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque la unidad de cómputo (8) está dispuesta para con la ayuda de los valores medidos realizar la extrapolación para realizar la pronosticar el curso de una altura de la espuma- de escoria (15) en cada una de la cuando menos tres zonas y/o determinada mediante cuando menos tres zonas.

17. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque para prever el curso de la altura de la espuma de escoria (15) y correlacionar los valores medidos a la altura de la espuma de escoria (15) con el contenido de monóxido de carbono en el gas residual, en una unidad de cómputo (8) se almacenan los contenidos de dióxido de carbono medidos en el gas residual.

18. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 12 a 15 o 17, caracterizado porque en cuando menos una unidad de cómputo (8) se almacena un modelo de reacción para prever el curso de la altura de la espuma de escoria (15) y la correlación de los valores medidos a la altura de la espuma de escoria (15) con el contenido de monóxido de carbono en el gas residual.

19. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 12 a 18, caracterizado porque el dispositivo presenta cuando menos un regulador de lógica heurística.

20. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 12 a 19, caracterizado porque la cuando menos una unidad de cómputo (8) está dispuesta para comparar lso contenidos de monóxido de carbono medidos realmente en el gas residual con un contenido de monóxido de carbono nominal depositado en una unidad de cómputo (8) y alcanzar el valor nominal del contenido de dióxido de carbono mediante una modificación dinámica del valor máximo.

21. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 12 a 20, caracterizado porque el valor máximo se correlaciona con un valor límite permitido.

22. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 12 a 21, caracterizado porque cuando menos está dispuesta una unidad de computo (8) para después de asignar la altura de la espuma de escoria en cada una de las cuando menos tres zonas a un contenido de monóxido de carbono en el gas residual del horno de arco eléctrico (1), regular el funcionamiento de una instalación de combustión de gas residual (70) conectada después del horno de arco eléctrico (1) con la ayuda del contenido de monóxido de carbono asignado .