MX2012005895A - Sistema de horno de arco electrico de minima utilizacion de energia flexible y procesos para elaborar productos de acero. - Google Patents

Abstract

Un horno de arco combinado, horno metalúrgico de cuchara y sistema de desgasificación al vacío que tiene la flexibilidad para producir al menos aceros de refundición con arco sin vacío, de refundición con arco al vacío, de refundición con arco sin vacío descarburizado con oxígeno al vacío, y de refundición con arco al vacío descarburizado con oxígeno al vacío a partir de uno de los usos finales de colado continuo en estado estable u orden aleatorio que utiliza sólo un mínimo de energía atribuible a pre-calentamiento de metal caliente que hace contacto con componentes del sistema seguido por reducción de la pérdida de calor de los componentes y uso de un residuo líquido remanente en el horno de arco, en el cual el rendimiento del sistema está limitado solamente por la capacidad de fundición del horno de arco.

Description

Sistema de Horno de Arco Eléctrico de Mínima Utilización de Energía Flexible y Procesos para Elaborar Productos de Acero ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere de manera general a la elaboración de acero en horno de arco eléctrico y de manera específica a sistemas que tienen un horno metalúrgico de cuchara en los mismos, cuyos sistemas requieren de una reducida entrada de energía por unidad de acero producida en comparación con sistemas similares. Está dirigida en particular a la elaboración de acero de aleación a una velocidad limitada sólo por la capacidad de fundición máxima del horno de arco. Además, la invención sin modificación es adaptable casi para cualquier uso final encontrado en la actualidad en la industria acerera a partir de la fundición continua para fundiciones únicas de composiciones que varían ampliamente en una secuencia de producción aleatorizada .

Por ejemplo, la invención permite la producción de hasta cuatro tipos diferentes de acero (como son distintos a partir de los grados de acero) en un solo sistema de horno de arco eléctrico sin reducción ni retraso en la secuencia de procesamiento de las series generadas sin consideración del número de orden aleatorizado de los diferentes tipos de acero que se van a elaborar en un período de trabajo. Por tanto el sistema producirá al menos acero refundido sin vacío, acero refundido en arco de vacío, acero refundido por arco sin vacio descarburizado con oxígeno al vacío y acero refundido en arco de vacío descarburizado con oxígeno al vacío.

Durante algunos años que se extienden aproximadamente hasta la última década y media, el sistema de desgasificación por arco al vacío estuvo en práctica en todo el mundo para la producción de acero que tiene aleación, gas, tamaño de grano y contenidos de inclusión dentro de rangos estrechamente definidos. En este sistema el acero colado desde un horno de arco eléctrico fue sometido después a los efectos combinados de un vacío reducido, un gas de purgado, y arcos de calentamiento de corriente alterna troquelado entre electrodos de grafito y la superficie en intensa ebullición del acero fundido en tanto que es sometido a los efectos combinados de un vacío reducido y el gas de purgado. Este sistema es referido de manera usual como el sistema de desgasificación con arco en vacío. Se han producido millones de toneladas de acero a través de este método y se sigue produciendo un tonelaje significativo hasta la fecha. Este método tiene ventajas que no son alcanzables a través de los sistemas competitivos anteriores incluyendo la capacidad de colar a más o menos 10°F en cualquier momento deseado extendiéndose durante hasta por lo menos ocho horas desde el colado del horno. Por lo tanto, se podría producir un lingote de 100 toneladas desde un sistema que tiene únicamente un horno de arco de 50 toneladas, y siempre hubo un amplio período disponible para compensar los retrasos corriente abajo planeados, o no esperados, evitando de este modo el retorno de una fundición hacia el horno de arco.

Sin embargo, durante las operaciones normales en dichos sistemas el rendimiento del sistema es regulado por el tiempo de procesamiento en el horno de arco y, en la mayoría de las instalaciones, el tiempo de procesamiento de una serie individual puede ser ascendente hasta cuatro a cuatro horas y media debido a la elaboración extensiva de acero que tiene lugar en el horno de arco; dicho de otra manera, el acero permanece en el horno de arco mucho después de que se ha fundido la carga de escoria y ha alcanzado la temperatura de colada.

Con presiones crecientes en los fabricantes de acero para reducir los costos e incrementar el rendimiento utilizando la tecnología de horno de arco convencional la prolongada, en comparación, tecnología de elaboración de acero en horno de arco ha tenido que ser abandonada a favor de ciclos más cortos que logran el mismo resultado final.

Aproximadamente durante los últimos 15 años, el sistema de horno metalúrgico de cuchara ha empezado a remplazar a la tecnología de elaboración de acero de horno de arco y desgasificación con arco en vacío tradicional. En el sistema de horno metalúrgico de cuchara, el horno de arco ha sido confinado a ser tan sólo una unidad de fundición, con la mayor parte de la elaboración del acero diferida hacia las operaciones corriente abajo. Para el horno de arco en dicho sistema esto ha resultado en un tiempo de permanencia mucho más corto de la carga de escoria en el horno ya que la escoria en bruto (y cal inicial y adiciones de carbono) puede ser llevada hasta la temperatura de colada en aproximadamente dos horas, o menos, en comparación con las cuatro a cuatro horas y media requeridas en la elaboración de acero de horno de arco convencional en el horno del mismo tamaño. El uso de electrodos más grandes ha contribuido también a un reducido tiempo de permanencia en el horno. En un ejemplo específico que se describirá con mayor detalle más adelante en la presente, el tiempo de permanencia en horno desde el inicio de la carga hasta el final de la colada se reducirá de cuatro hasta cuatro horas y media o menos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En esta invención, se logrará el rendimiento incrementado al reducir la disipación térmica en el acero fundido que hace contacto con los componentes del sistema, el uso del calor remanente de una fundición a otra y la inmediata colocación de un lingote alineado en capas, mientras aún está caliente, dentro de un horno de calentamiento para calentar el lingote parcialmente calentado de manera inicial hasta la temperatura de deformación para la operación de forjado.

La reducción de la pérdida de calor debida a la disipación térmica se logrará al precalentar un componente o componentes seleccionados de las unidades que hacen contacto con el metal. Por ejemplo, al precalentar la cuchara de colada hasta que el revestimiento refractario esté cerca de aproximadamente 2000°F, y después la reducción de la velocidad de enfriamiento de la cuchara de colada mediante el uso de una cubierta refractaria que es aplicada al extremo abierto superior de la cuchara hasta el momento anterior al colado, el metal colado se enfriará de manera mínima durante la etapa de colado.

Se reducirá de manera adicional la entrada de calor al sistema por medio del remanente de una cantidad menor, aunque efectiva, de acero fundido de un colado hacia el siguiente. Por tanto, como ejemplo, asumiendo el arranque desde un horno de arco vacío, y con la intención de colar 75 toneladas de metal fundido, se cargarán aproximadamente 80-85 toneladas de escoria sólida dentro del horno de arco. Después de la fundición, se colará una fundición que consta de setenta y cinco toneladas de metal fundido dentro de una cuchara de colado.

A la complementación del colado, y el retorno del horno de arco a una posición vertical, la cubierta del horno se moverá en alejamiento desde la cubeta del horno y se cargarán aproximadamente setenta y cinco toneladas de escoria sólida en aproximadamente diez toneladas de acero fundido transportado desde la fundición inmediatamente precedente. La fusión remanente más las virutas de hierro de la tolva de carga de escoria en el calentamiento sucesivo formarán un depósito de metal caliente que envolverá y por lo tanto fundirá las mazarotas de escoria y otras piezas grandes en la carga de horno de arco a una velocidad mucho mayor que si la cubeta de horno estuviera totalmente vacía antes de que se vaciara la primera tolva de carga de escoria dentro del horno de arco; el metal remanente circundará y transferirá el calor conductivo hacia las piezas grandes de la escoria mucho más rápido de lo que ocurriría si la chatarra de calidad 8 y otras piezas pequeñas de escoria tuvieran que cambiar del estado sólido al líquido antes de que pudiera iniciar el calentamiento por conducción de las piezas grandes.

La invención asegura que por lo menos cuatro procesos de elaboración de acero diferentes pueden ser llevados a la práctica en cualquier momento y en cualquier secuencia, dependiendo el proceso específico ejecutado sólo de la secuencia en la cual se ordenan los diferentes tipos de acero para su elaboración. Esta flexibilidad hasta ahora inalcanzable en el uso final se logrará en una sola planta la cual será adaptable para efectuar procesos de elaboración de acero que actualmente están reconocidos como separados y distintos pero rara vez se encuentran, si es que los hay, en las plantas existentes.

Por tanto, como ejemplo, el fabricante de acero puede tener un número suficiente de órdenes para acero de baja aleación a los que una o más series de acero sucesivas necesitan ser sometidas para las etapas de procesamiento básicas de fundición, afinado en el horno metalúrgico de cuchara, desgasificación en la estación de desgasificación al vacío, colada y solidificación.

Sin embargo, si el siguiente cliente del fabricante de acero desea un producto refundido por arco al vacío (VAR, por sus siglas en inglés), el fabricante de acero, después de la fundición, refinado metalúrgico de cuchara, desgasificación al vacío y colada de una fundición sucesiva para formar un lingote, puede desviar el lingote desgasificado al vacío solidificado hacia una unidad de refundición con arco al vacío en la cual el lingote desgasificado al vacío solidificado será convertido en un electrodo VAR, el electrodo VAR refundido en la unidad VAR para formar un lingote VAR, y el lingote VAR resultante procesado después según sea requerido, mediante forjado o tratamiento con calor.

Si un tercer cliente ordena un acero desgasificado al vacío y descarburizado con oxígeno al vacío, esa orden del tercer cliente se puede iniciar sin retraso en el horno de arco sin alteración de las primeras dos etapas - las etapas de fundición y refinado metalúrgico de cuchara - y sometiendo después a una descarburización con oxígeno al vacío en la unidad de desgasificación al vacío, seguido después por la colada y solidificación.

Y, si además, la cuarta orden de cliente del fabricante de acero especifica un acero refundido con arco al vacío descarburizado con oxigeno al vacío, el procesamiento de dicho acero especial puede ser incorporado en la secuencia de producción sin retraso y sin alteración de las primeras dos etapas de procesamiento - fundición en horno de arco y refinado en horno metalúrgico de cuchara - cuyas etapas requieren los bloques de tiempo más prolongados como se verá más adelante.

Por lo tanto, es un objeto de la invención proporcionar, en un sistema que tiene un horno de arco individual, un horno metalúrgico de cuchara individual y una estación de tratamiento al vacío individual, la capacidad de llevar a cabo por lo menos cuatro procesos de elaboración de acero distintos en orden aleatorio, es decir altos volúmenes de grados estándar de acero desgasificado al vacío, acero refundido con arco al vacío, acero con extra bajo contenido de carbono descarburizado con oxígeno al vacío, y acero con extra bajo contenido de carbono refundido con arco al vacío descarburizado con oxígeno al vacío.

Otro objeto de la invención es llevar a cabo los procesos de elaboración de acero antes descritos en los cuales el tratamiento al vacío común para los cuatro procesos no pueda ser comprometido por la degradación no pretendida de la integridad del vacío del sistema atribuible a la utilización del recipiente que contiene metal como un componente del sistema de vacío.

Un objeto adicional de la invención es reducir la energía calorífica requerida por unidad, por ejemplo una tonelada, de acero producido en contraste con los sistemas de afinado de horno metalúrgico de cuchara convencionales.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS DISTINTAS VISTAS DEL DIBUJO La invención se ilustra de manera más o menos diagramática en los dibujos adjuntos en los cuales La Figura 1, que consta de las sub-partes 1A, 1B y 1C, es una vista en planta de un sistema, con ciertas partes indicadas de manera esquemática o mediante leyenda, para llevar a cabo los procesos de la invención; La Figura 2, que consta de las sub-partes 2A, 2B y 2C, es una vista lateral del sistema de la Figura 1, con ciertas partes indicadas de manera esquemática o mediante leyenda, para llevar a cabo los procesos de la invención; La Figura 3 es una vista en elevación con partes en sección, y otras en línea virtual, del horno de arco y el ducto del sistema; La Figura 4 es una vista similar a la Figura 3 aunque a una escala mayor e ilustra de modo particular la conexión de ducto entre el horno y el sistema de ducto estacionario; La Figura 5, que consta de las posiciones 5A, 5B y 5C, es una ilustración esquemática de las posiciones de operación, vertido y retiro de la escoria de la cubeta del horno de arco eléctrico; La Figura 6 es una media sección parcialmente esquemática de la porción de horno metalúrgico de cuchara del sistema que ilustra de manera particular el uso de una lanza de oxígeno de sub-superficie; La Figura 7 es una vista esquemática parcial de la temperatura y características de muestreo del componente de horno metalúrgico de cuchara de la invención; La Figura 8 es una vista de la característica de alimentación de alambre de aleación del horno metalúrgico de cuchara; Figura 9 es una sección a través del techo del horno metalúrgico de cuchara con una mitad del techo girada 60° que ilustra en particular la aleación y otro sistema de adición de material de carga del LMF; La Figura 10 es una sección vertical a través de las características de desgasificación al vacío y tratamiento de descarburización con oxígeno al vacío en combinación de la estación de tratamiento al vacío que muestra la estación en el modo de desgasificación al vacío; La Figura 11 es una sección superior a través del tanque de la estación de desgasificación al vacío y descarburización con oxígeno al vacío en combinación que muestra una cuchara en posición para tratamiento al vacío en la misma; La Figura 12 es una vista en perspectiva de la estación de tratamiento al vacío con partes omitidas para fines de claridad y la cubierta elevada y enrollada en preparación para la recepción de una cuchara que va a ser tratada; La Figura 13 es una vista en planta superior de una cuchara de acero en un carro de colada; La Figura 14 es una vista lateral de la cuchara de la Figura 13 en una posición elevada en el carro de colada en preparación al colado en un embudo de bebedero; y La Figura 15 ilustra el área de extracción de molde adyacente al foso de colada.

Se utilizarán partes similares para referirse a partes iguales o similares de una Figura a otra del dibujo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El sistema de esta invención, cuyo sistema permite que se lleven a cabo por lo menos cuatro procesos de acero inventivos separados y distintos, está indicado de manera general en la Figura 10 y en las Figuras 1 y 2. La invención se puede comprender mejor a través de la lectura de cada una de las Figuras 1 y 2 de derecha a izquierda iniciando con la Figura 1.

Un área de escoria está indicada de manera general en 11 y la escoria adecuada para elaborar cualquier tipo de acero desde el inoxidable con extra bajo contenido de carbono hasta el de baja aleación está indicada en 12. El medio de surtido de escoria, aquí un sistema de riel, está indicado en 13. El sistema de riel se construirá para tener la capacidad de transferir la escoria del sistema, tales como mazarotas y lingotes en forma de pirámide, desde los puntos de recolección corriente abajo en el sistema y también, la escoria reciente recibida desde el exterior del sistema. La escoria puede llegar a través de un transporte sin rieles tal como un camión. Los carros de carga de escoria están indicados en 14, 15, cada carro de escoria que se desplaza en un conjunto asociado de rieles 16, 17 cada uno de los cuales se extiende desde el área de escoria hasta un punto terminal 18, 19 adyacente a un horno de arco indicado de manera general en 30. Los carros de escoria 14, 15 transportan tolvas de carga 20, 21 respectivamente las cuales reciben escoria desde el área de escoria a través de cualquier medio adecuado, tal como una grúa mecanizada, no mostrada para fines de claridad. Cada una de las tolvas de carga 20, 21 incluye un asa 22, 23 respectivamente montada sobre soportes giratorios ubicados en cada lado de las tolvas de escoria, y ménsulas de levantamiento en forma de U 24, 25 respectivamente.

Una tolva de carga de repuesto está indicada en 26 que tiene un asa 27 y ménsula de elevación 28.

El horno de arco incluye una cubeta indicada de manera general en 31, que se observa mejor en la Figura 2. El horno es oscilable en un plano vertical, que se observa mejor en la Figura 5, por medio de un sistema de bastidor roscado 32 y piñón 33, véanse las Figuras 2 y 5, montado en un pedestal oscilante 34. Una cubierta está indicada de manera general en 35. En la Figura 1A la cubierta se muestra en su posición operativa, cerrada por medio de líneas sólidas y en su posición de carga, abierta por medio de lineas virtuales. La cubierta gira desde la posición de carga a la abierta alrededor del pivote 36. La cubierta 35 es transportada de manera rígida por medio de brazos de suspensión de cubierta izquierdo y derecho 38, 39 que se extienden desde una estructura de base la cual gira alrededor del pivote 36. Tres alimentaciones de electrodo están indicadas en 42, 43 y 44 las cuales terminan en electrodos de grafito 45, 46 y 47 respectivamente. Para un sistema capaz de fundir aproximadamente 75-115 toneladas, de preferencia los electrodos son de 16" de diámetro y son capaces de generar aproximadamente 75 MVA durante una secuencia de fundición.

Un sistema de conducto para agregar materiales de carga tales como carbón y cal al horno está indicado en 49. Un dispositivo de muestreo está indicado en 50, el dispositivo de muestreo que accesa a la serie en el horno a través de la charnela 51. Una puerta de retiro de escoria está indicada en 52. Un sistema de lanza de inyección de carbón y cal está indicado en 53. Cuando la cubierta de horno de arco 35 está en la posición de operación en la parte superior de la cubeta del horno de arco, la superficie inferior del borde 37 de la cubierta 35 hace contacto alrededor de toda su periferia con la superficie superior del borde de la cubeta 31 como se observa mejor en la Figura 2A. Aunque el ajuste es estrecho, no es hérmetico al vacío.

El sistema de ducto del horno de arco está indicado de manera general en 55 ¡n Figuras 1A y 3. El sistema de ducto incluye un codo de emisión 56 que conecta, en su extremo interno, con una abertura en la cubierta 35, y termina, en su extremo de descarga, en una pestaña circular 57. La porción estacionaria del sistema de ducto incluye un ducto de admisión 58 que termina en una pestaña circular 59. Cuando la cubierta está cerrada, la pestaña circular 57 del codo de emisión de cubierta 56 está en relación estrechamente separada con la pestaña 59 del codo de admisión 58 del sistema de ducto. A partir de las Figuras 1A y 3 se observará que el espacio libre entre las pestañas 57 y 59 es muy pequeño con el resultado muy pocas, si las hay, de las emisiones generadas durante la operación del horno escaparán desde el ligero espacio entre las pestañas. Los ductos 60 y 61 transportan las emisiones recolectadas desde el horno hacia la cámara de filtros de sacos 115 indicada en la Figura 1A.

A partir de la Figura 2A se observará que, la cubierta 35 giró hacia la posición abierta de la Figura 2A (y la posición virtual de la Figura 1A), una grúa de escoria indicada de manera general en 63 que tiene un gancho 64 que eleva la primera tolva de carga 21 fuera del carro de escoria 15 y coloca la tolva sobre la cubeta de horno abierta 31 desde que la escoria en la tolva es cargada dentro de la cubeta 31 del horno 30.

Los tres electrodos 45, 46 y 47 son móviles a través de un ensamble de elevación tipo puente 66, véase la Figura 3, desde las posiciones de operación mostradas en líneas sólidas en las Figuras 3 y 4 hacia la posición retraída de la Figura 3, mostrada en línea virtual, de manera que la cubierta 35 puede ser girada hacia la posición de carga de la Figura 2A. La cubierta es enfriada con agua por medio de la tubería de entrada y de salida 67 y 68, véase la Figura 4. Cada uno de los electrodos 45, 46 y 47 está compuesto por secciones separadas que son atornilladas juntas como se ve en la Figura 3. Una sección de electrodo de repuesto está indicada en 69 en la Figura 3.

Un carro de cuchara de vertido está indicado en 70 el cual se desplaza en la pista 71 cuya pista se extiende, en este caso, justo desde abajo del horno de arco 30 en su extremo corriente arriba hasta una posición 71a poco antes de la siguiente estación de calentamiento mostrada en la Figura 2B. un recipiente de vertido, en la presente una cuchara de vertido está indicada en 72 en la Figura 2A en el carro de vertido 70, la cuchara de vertido que tiene soportes giratorios 73, 74 por medio de los cuales la cuchara puede ser transportada por la grúa. En las Figuras 1A y 2A el carro de vertido 70 y la cuchara 72 son colocados justo debajo del orificio de vertido 75 del horno de arco 30.

Aunque solo se usan un carro de vertido 70 y cuchara de vertido 72, un segundo carro de vertido y cuchara han sido mostrados en la Figura 2A para representar la ubicación del carro y la cuchara durante una operación precedente importante que se describe más adelante.

En tanto que se hace una fusión en el horno de arco 30, una cuchara de vertido 72 experimentará el pre-calentamiento hasta por lo menos aproximadamente 2000°F por medio de una lanza de pre-calentamiento 76. Inmediatamente antes de precalentar la cuchara de vertido hasta una temperatura deseada, la lanza de pre- calentamiento es apagada y retirada, y un protector, indicado de modo general en 77 en la Figura 2A es colocado directamente en el borde de la cuchara. El protector 77 está compuesto por una placa de apoyo 78 y una capa aislante 79 formada a partir de un refractario fibroso resistente a alta temperatura. El protector es elevado y descendido como se indica por medio de la flecha vertical mediante el gancho de grúa 80 que engancha dentro de la ménsula de levantamiento 81 del protector. Tan pronto como la fusión en el horno 30 está lista para el vertido, el protector 77 es elevado. En este momento, y si es requerido por las instrucciones de calentamiento, los materiales de carga, tales como aleaciones, pueden ser agregados a la cuchara de vertido 72 desde el ensamble de alimentación de aleación 82. El carro de vertido 70 y la cuchara de vertido precalentada 72 son colocados después abajo del orificio de vertido del horno de arco 75 como se ve en la Figura 2A.

Una compuerta deslizable para el horno de arco está indicada en 84. En la Figura 5, la Figura 5C representa el horno de arco en la condición de fundición o vacío, la Figura 5B representa el horno en la posición de retiro de escoria y la Figura 5A representa el horno en la posición de vertido.

Hacienda referencia ahora a la Figura 2B, el carro de cuchara de vertido 70 junto con su cuchara ahora llenada 86, que contiene entre 75 y 115 toneladas de metal vertido, se mostraron cerca del término corriente abajo 71a de su pista 71. En este punto la cuchara llenada 86 es elevada por la grúa 85 desde su posición en el término de la pista 71 hacia un carro de horno metalúrgico de cuchara (LMF) 87 ubicado en el término corriente arriba 88a de su pista LMF asociada 88. El carro de vertido 70 regresa ahora a su posición pre-calentamiento mostrada en la Figura 2A para recibir la siguiente cuchara de vertido y espera entonces la siguiente fundición para ser vertida desde el horno de arco 30.

La estación LMF incluye un techo, indicado de manera general en 90, a través del cual tres electrodos 91, 92 y 93 se proyectan hacia abajo en su región central. Los electrodos reciben energía desde una fuente de energía 94 y cables de alimentación 95, 96 y 97 mostrados en la Figura 1B. Los electrodos son recibidos de manera estrecha en la abertura 98 en la placa central 99 como se observa mejor en las Figuras 8 y 9. Una charnela 100 que se muestra en la Figura 1B en el techo 90 permitirá el muestreo de energía por medio del sistema de la Figura 7 y el muestreo químico a través del sistema de la Figura 6. Se agregan aleaciones masivas según se requieran a través del sistema de conducto de aleación indicado de modo general en 101 en la Figura 1B, y en mayor detalle en la Figura 9. El sistema de conducto de aleación masiva 101 incluye un conducto de alimentación 102 que es conectado a tolvas, no mostradas, cada tolva que contiene un material de aleación deseado. Un conducto inclinado 103 pasa dentro de la cámara debajo del techo LMF a través de la abertura 104, cuya abertura puede ser sellada por una placa 105 cuando se requiera. Un sistema de control de conducto electrónico indicado de manera general en 106 en la Figura 9 será operable para regular el orden y cantidad de materiales de aleación y escoria que se agregarán a la serie en cualquier momento o momentos deseados.

Un sistema de adición de alambre de aleación está indicado de modo general en 108 en la Figura 1B y en mayor detalle en las Figuras 8 y 9. El sistema incluye rodillos impulsores 109 los cuales, al trabajar a través de controles apropiados, impulsarán los alambres de alimentación de aleación 110, 111 hacia abajo en dirección a un embudo 112, Figura 8, desde donde el alambre de aleación particular deseado será agregado para la serie que entra al tubo de alimentación 113. El tubo de alimentación 113 entra a la cámara dentro de la cubierta LMF a través de la abertura 114 en la cubierta. En la Figura 8 sólo el alambre 110 es agregado a la serie en la cuchara 86.

A partir de las Figuras 8 y 9, y también en la Figura 6, se observará que el techo LMF 90 incluye una pestaña inferior 116 la cual descansa sobre la pestaña superior 117 de la cuchara 86 Ya que se hace el contacto de metal a metal no ocurre un sello hermético al vacío. Se comprenderá que la operación de los arcos y las reacciones químicas que tienen lugar durante la formación de la serie durante el período de formación de arco del LMF generará un gran volumen de emisiones. Las emisiones así generadas seguirán una trayectoria indicada por las flechas 107 en las Figuras 8 y 9 hacia un ducto de emisión grande 118, Figura 1B, y después hacia el sistema de ducto 55 y el la cámara de filtros de sacos 115 mostrado en la Figura 1A. Las Figuras 6, 7, 8 y 9 muestran también el sistema de enfriamiento de agua del techo LMF indicado de modo general en 119 en la Figura 9. La Figura 9 muestra también, en relación con el sistema de alimentación de alambre 108, un sistema de placa deslizable 120 que incluye la placa de aleta 121 activada por el sistema de control 122 para descubrir una abertura en el techo LMF durante un período suficiente para alimentar las libras requeridas de aleación de alambre. Aunque se puede agregar cualquier aleación en forma de alambre, se comprenderá que Al es la más frecuentemente agregada. El tiempo de permanencia de la cuchara 86 en el LMF variará con el tamaño de la serie y el grado requerido de super-calentamiento. Para un tamaño de serie de aproximadamente 75 toneladas los arcos pueden ser desactivados cuando la temperatura del calentamiento es de aproximadamente 3000°F.

Después de la extinción de los arcos, el techo LMF y los electrodos 91, 92 y 93 son elevados a una posición en la cual libran el borde superior 117 de la cuchara LMF. El carro LMF 87 es movido después hacia su punto de término corriente abajo 123 de la pista LMF 88, que se observa mejor en las Figuras 1B y 2B, la cual está estrechamente adyacente, corriente arriba, a la estación de tratamiento al vacío indicada de manera general en 126.

La estación de tratamiento al vacío 126 incluye una base de tanque hermética al vacío estacionaria 127, que se muestra aquí incrustada en tierra en las Figuras 2B y 10, y un ensamble de cubierta de tanque indicado de modo general en 128. La cubierta de tanque incluye la parte superior de tanque 129 que es montada a y transportada por una superestructura de tipo puente con ruedas 130. Montacargas 131 elevan y descienden la parte superior de tanque 129. La superestructura tipo puente, que se observa mejor en la Figura 12, está comprendida por una plataforma 132 montada sobre ruedas 133 y 134 que ruedan en pistas 135 y 136 respectivamente. En la modalidad ilustrada, las pistas 135 y 136 están a diferentes elevaciones con respecto a una base de referencia aunque se comprenderá que, para acomodar las limitaciones de espacio, las pistas podrían estar a una altura común, como se implica a partir de la ilustración esquemática en la Figura 1B. En cualquier caso, la parte superior de tanque puede ser elevada y movida una distancia suficiente para proporcionar el libre acceso a la parte inferior del tanque desde arriba de modo que una cuchara que va a ser tratada pueda ser descendida en el mismo por medio de una grúa.

La base de tanque al vacío 127 incluye un par de asientos de cuchara, uno de los cuales está indicado de manera general en 138 en la Figura 12. Cada cuchara tiene un par de proyecciones indicadas en 139, véanse las Figuras 2B y 4, las cuales descansan sobre asientos acoplables 138 cuando la cuchara es descendida dentro de la base de tanque de vacío 127.

El ensamble de cubierta de tanque de vacío 128 lleva un puerto de observación 140, un surtidor de aleación masiva y material de carga 141, un ensamble alimentador de alambre indicado de modo general en 142, y un puerto de temperatura y muestreo 143. De nuevo, aunque la estructura ilustrada indica la flexibilidad de agregar hasta cuatro aleaciones de alambre, el aluminio es el más frecuentemente agregado ya que tendrá su efecto de refinamiento de grano máximo en este momento en el ciclo. Un puerto central, el cual es cubierto por una placa de cubierta hermética al vacío 144 durante los ciclos de descarburización sin vacío, que se ilustra mejor en la Figura 1 B.

El sistema de vacío, el cual funciona durante los ciclos de desgasificación al vacío directa y descarburización con oxígeno al vacío, y también el sistema de purgado de gas, se ilustran mejor en las Figuras 10 y 11.

En la Figura 10 se observará que el borde inferior de la parte superior de tanque de vacío 129 incluye una placa de borde de parte superior de tanque 146 cuya superficie inferior plana es maquinada para formar un ajuste estrecho alrededor de toda su periferia con una superficie acoplable en una placa de borde 145 en la parte superior de la base de tanque 127, cuya placa de borde superior 145 ha sido maquinada de modo similar. Un medio de sello, representado aquí por un sello de anillo tórico 147, que funciona en conjunción con las placas de borde de ajuste estrecho, acoplables, forma una cámara de vacío la cual es efectiva para crear una presión de vacío de un torr y menor en la operación continua. Esta disposición en este sistema en donde la cuchara complete que contiene el metal fundido está completamente dentro del ambiente de vacío tiene ün avance distinto sobre los sistemas en los cuales la cuchara misma forma parte de la cámara de vacío. En dichos sistemas la posibilidad de fugas siempre está presente debido a la exposición del borde superior de la cuchara a la degradación debido a las condiciones en un taller de fundición, tal como el goteo de acero fundido sobre el borde expuesto superior de la cuchara, o la presencia de partículas duras, las cuales siempre están presentes en un ambiente de taller de fundición, acumulándose en el borde y comprometiendo de esta manera el sello de metal a metal. Además, en el presente sistema la pared metálica externa de la cuchara tendrá orificios de drenaje perforados en la misma de modo que los gases allí contenidos, principalmente, el refractario de cuchara, puedan escapar. En sistemas en los cuales la cuchara, antes de entrar al tanque de vacío, es expuesta al aire ambiente durante períodos prolongados (en contraste a la corta exposición a atmósfera ambiente antes de la colada en el ciclo rápido de la presente invención) los orificios de drenaje permitirán que el refractario de cuchara sea cargado con el aire que contiene humedad.

La atmósfera ambiente en la presente invención es removida a través de un ducto de emisión 149 el cual es parte de un sistema eyector de chorro de vapor multi-etapa, de preferencia un sistema de cuatro o cinco etapas.

Se observará a partir de la Figura 10 que la cuchara llenada 86 descansa sobre una estructura de base de elevación indicada de modo general en 151, aquí una pluralidad de secciones transversales de viga. Si ocurre una ruptura durante la operación, la estructura de base de elevación asegura que la base de la cuchara no se soldará al metal fugado de modo que la cuchara puede ser elevada desde el tanque para agilizar la limpieza.

En los ciclos de descarburización con oxígeno al vacío, que incluyen tanto ciclos de refundición con arco al vacío como de refundición con arco sin vacío, la estación de tratamiento al vacío es, en efecto, modificada para incluir soplado con lanza de oxígeno. Haciendo referencia a la Figura 10, y durante la porción de adición de oxígeno de la operación, una lanza de oxígeno 153, la cual es movida verticalmente hacia arriba y hacia abajo por la estructura guía 154, entra a la cámara de tanque después de que se retira la placa de cubierta de puerto central 144. La lanza de oxígeno 153 pasa a través de un protector térmico refractario auxiliar 156 que es necesario debido al calor extra generado por la reacción de carbono y oxígeno. La placa de cubierta refractaria 157, la cual tiene una abertura central 158 para acomodar la lanza 153, tendrá que ser colocada en el borde superior de la cuchara después de que la cuchara deja la estación LMF. El alojamiento de lanza 155 y la lanza 153 se mueve a través de sellos herméticos al vacío de manera que el acero puede ser sometido de manera simultánea al vacio y el soplado de oxígeno. En caso de que no sea posible, debido a los parámetros del sistema, mantener un vacío del orden de un torr o menor durante la operación de lanza, la fundición puede ser sometida al vacío en ausencia de la lanza durante un corto período después de incisión, ya que la operación de incisión sobrecalentará la fundición hasta una temperatura por encima de la temperatura de colada deseada.

La fundición es sometida a la acción de un gas de purgado durante el tratamiento, de preferencia durante todo el tiempo que el tanque está sellado, aunque el gas de purgado puede ser interrumpido si, en cualquier momento, un operador que observa la ebullición a través del puerto de observación 140 decide que la ebullición es momentáneamente muy pesada. El gas de purgado está mejor indicado en la Figura 11. Una línea de suministro de gas de purgado estacionaria 159 es conectada corriente arriba de la dirección del flujo de gas con una fuente de gas adecuada que es inerte con respecto al metal que experimenta el tratamiento, tal como argón. La línea de gas estacionaria 159 conecta por medio de un acoplamiento lateral convencional, no mostrado, a una línea alimentadora trasportada por la cuchara, indicada de manera general en 160, la conexión de la línea alimentadora 160 a la línea de suministro 159 que ocurre a medida que la cuchara es descendida en los asientos de cuchara 138 mientras una grúa desciende la cuchara en su lugar después de la remoción de la cuchara desde el carro LMF y dentro de la estación de tratamiento al vacío 126. La línea alimentadora 160 se ramifica para formar un primer alimentador de émbolo 161 y un segundo alimentador de émbolo 162 cuyos extremos de salida están incrustados en émbolos de purgado refractarios 163 y 164, respectivamente, ubicados en el fondo refractario 169 de la cuchara. Una compuerta deslizable en la parte inferior de la cuchara 86 está indicada en 165 la cual abre y cierra una boquilla de colada de cuchara 166.

Después del tratamiento al vacío en la estación de tratamiento al vacío 126 como se muestra en la Figura 1B, y la remoción de la parte superior del tanque de vacío 129, véase la Figura 12, la cuchara 86 es elevada mediante la grúa, la cual sujeta la cuchara 86 en sus soportes giratorios 167, 168, y eleva la cuchara con su serie tratada y la coloca en un carro de tratamiento indicado de modo general en 170, véanse las Figuras 1C, 13 y 14. El carro de colada 170 incluye una estructura de armazón de posicionamiento de cuchara, indicada de manera general en 171, véanse las Figuras 13 y 14, la cual incluye un par de miembros de bastidor transversales ligeramente en forma de V 172, 173, que son estables en sus extremos con los miembros de anclaje de bastidor longitudinales 174, 175. Los miembros de anclaje de bastidor longitudinales 174, 175 son, a su vez, estables con dos puntales transversales principales 176, 177. Los miembros de anclaje forman un sub-armazón rígido que es estable con un armazón de base verticalmente móvil que tiene lados longitudinales 178, 179.

El armazón de base es elevado y descendido a través de medios de gato de elevación, sólo dos de los cuales, 180, 181, están etiquetados. Los medios de gato de elevación son asegurados a postes verticales 182, 183, 184 y 185. Un armazón con ruedas rígido formado por lados longitudinales 188, solo uno de los cuales está mostrado, y los miembros transversales 186, 187 reciben la cuchara en la posición mostrada en el lado derecho de la Figura 1C, el armazón con ruedas se desplaza sobre la pista 190. La cuchara 86 tendrá que ser elevada por la grúa desde la estación de tratamiento al vacío en hacia el armazón con ruedas del carro de colada 170. El movimiento lateral del armazón con respecto a la pista 190 se logra mediante la operación de gatos mecánicos, dos de los cueles están indicados en 224 y 225.

A partir de lo anterior se observará que el carro de colada, y una cuchara de colada 86 transportada en el mismo, se pueden mover en seis direcciones para alinear de manera precisa la boquilla de colada de cuchara 166 con el extremo ensanchado 195 del embudo de vertido 199. Por tanto, la boquilla de colado de cuchara 166 en la parte inferior de la cuchara puede ser colocada exactamente sobre el extremo superior ensanchado 195 del embudo de vertido como se ve en la Figura 2C en virtud de las seis direcciones de movimiento del carro de colada incluso cuando el extremo superior ensanchado 195 del embudo de vertido 199 se extiende sobre el nivel de la pista 190. Tan pronto como la cuchara es elevada desde el carro LMF, el carro LMF regresa a la ubicación justo corriente abajo desde la estación de tratamiento al vacío 126 en preparación para recibir la siguiente cuchara tratada al vacío.

El carro de colada 170 se mueve corriente abajo hacia la estación de colada, la cual incluye un área de fosa de colada indicada de modo general de manera abreviada en 192 en las Figuras 1C y 2C. La fosa de colada 192 contendrá tantos tamaños de moldes de lingote como la instalación de elaboración de acero esté diseñada para proporcionar. En este caso un primer agrupamiento de tres moldes está indicado de modo general en 193 y un segundo agrupamiento en 194.

Los primeros medios de vertido inferior de lingote incluyen un receptáculo o molde primario, aquí el molde de lingote 196, el cual descansa sobre la base de molde 197. La base de molde 197 a su vez descansa sobre la base de conducto 198. El orificio central del embudo de vertido 199 conecta con un orificio vertical alineado 197a en la base de molde 197, cuyo orificio conecta con el conducto horizontal 202 en la base de conducto 198 la cual a su vez comunica con un orificio de entrada de lingote 200 en la base de molde 197 a fin de permitir de este modo que el interior del molde de lingote 196 sea llenado desde el fondo hacia arriba. Se comprenderá que el embudo de vertido 199, la base de molde 197, y la base de conducto 198 se forman de material cerámico resistente a la presión fuerte, y son descartados después de cada uso. El molde de lingote 196 puede tener un material de fundente colocado en su parte inferior antes del vertido con el propósito de lubricar las paredes del molde para facilitar la separación del molde. Una mazarota removible y re-instalable está indicada en 201.

Un lingote desgasificado al vacío solidificado 205 se muestra en la Figura 2C en tránsito por la grúa hacia el área de separación del molde mostrada en las Figuras 1C y 15. En la vista expandida de la Figura 15 el lingote separado 205 se muestra colocado sobre su lado con su molde de lingote asociado 196 que se ubica también sobre su costado.

Una grúa 226 que transporta una cuchara de colada 227 que sostiene ahora varias toneladas de acero remanente y escoria se muestra posada sobre el área de separación de molde en donde, después de haber colado la serie dentro del molde de lingote 196, se está preparando para colar las escasas toneladas remanentes de acero en la cuchara dentro del molde en forma de pirámide pequeño 207, y la escoria dentro del área de descarga de escoria 206, véase la Figura 1C, utilizando ya sea la compuerta deslizable de cuchara o inclinando la cuchara mientras descansa en sobre su costado en el terreno utilizando el ojal 208 de la Figura 10 como un punto de elevación. Después de la solidificación en un molde en forma de pirámide 207 los lingotes en forma de pirámide individuales, aquí en un número de seis si se llenaron todos los moldes individuales, serán levantados por grúa sobre el carro de transferencia 209 para transferencia por riel 13 hacia el almacenamiento de escoria 11.

De una manera similar, el lingote aún caliente 205 será colocado en el carro de transferencia 209 y transportado hacia un horno de calentamiento para calentar el lingote caliente hasta la temperatura de deformación en el área de forjado en preparación a entrar en la prensa de forjado.

Haciendo referencia ahora a las Figuras 1C, 2C y 15, un lingote separado 205, que se ha enfriado a temperatura ambiente el área de separación de molde, tiene su mazarota recortada y la superficie oxidada externa removida mediante esmerilado o maquinado para formar un lingote de electrodo VAR en preparación para el procesamiento adicional en la estación de refundición con arco al vacío mostrada en detalle en el extremo izquierdo de la Figura 2C. Posteriormente un adaptador de fijación 210 es soldado al extremo recortado uniforme, formando de este modo un electrodo de refundición con arco al vacío 211. Un crisol de cobre 212 es colocado en la porción de tanque reforzado de agua 218 de una unidad de refundición con arco al vacío mostrada en la Figura 2C. El extremo expuesto del electrodo VAR es sujetado al extremo inferior 213 del vástago VAR. El vástago VAR es conectado a una fuente de energía CD 214 con el vástago que se desliza en una abertura hermética al vacío en la cubierta 215 de la unidad VAR. Cuando se activa la corriente CD el extremo inferior del electrodo VAR 211 se funde y forma un depósito superficial 219 que solidifica rápidamente desde el fondo hacia arriba a medida que el agua de enfriamiento aleja el calor desde el depósito fundido de acero en el crisol VAR. La fundición del electrodo VAR continúa hasta que el electrodo VAR se ha consumido por completo y un lingote VAR se ha formado a partir del mismo. En este momento, el lingote VAR es procesado de manera adicional, usualmente mediante forjado y el tratamiento con calor requerido.

El uso y operación de la invención es como sigue.

Se asumirá que un primer va a elaborar una primera serie de acero al inicio de campaña. (Se entenderá que la palabra campaña se usa en el sentido que es generalmente conocida en la industria del acero, es decir, el número de series que se pueden hacer en un horno de arco antes de que se requiera el revestimiento del horno). Se asumirá también que el cliente ha ordenado un producto de refundición con arco al vacío descarburizado con oxígeno al vacío. Además, se asumirá que un lingote refundido con arco al vacío descarburizado con oxígeno al vacío de aproximadamente 75 toneladas es el producto final requerido de la porción de taller de fundición de una secuencia de producción completa; es decir, la fundición seguida por el procesamiento subsecuente que concluye en un lingote listo para la siguiente fase del proceso de elaboración de acero, usualmente forjado.

La invención será aplicable virtualmente a cualquier proceso de elaboración de acero de tamaño commercial. Para fines de la descripción, y solo a manera de ejemplo, se asumirá que la capacidad del horno de arco será de aproximadamente 75 hasta 115 toneladas. Para fines descriptivos específicos un tamaño de serie en el orden de aproximadamente 75 toneladas describirá adecuadamente la invención.

Haciendo referencia primero a la Figura 1A, una primera tolva de carga de escoria 21 que asienta sobre el carro de escoria 15 que se desplaza sobre los rieles 17 tiene la escoria 12 cargada dentro del mismo a través de cualesquiera medios convencionales adecuados, tal como un imán temporal en una grúa de escoria. Mientras la tolva 21 está siendo cargada, la cubierta de horno de arco 35 del horno de arco 30 será girada hacia la posición punteada de la Figura 1A. Tan pronto como la cubierta 35 es girada alrededor de su pivote 36 dentro de la posición abierta antes descrita, la cubeta de horno de arco 31, que se muestra mejor en la Figura 2A, abrirá para recibir la escoria. En este momento la grúa de escoria 63, Figura 2A, eleva la primera tolva de carga de escoria 21 con el gancho de grúa 64 enganchado en el brazo de levantamiento 25 del asa 23, cuya asa está giratoriamente conectada a la tolva 21 en los pivotes 29. La grúa de escoria eleva la primera tolva de carga 21 hasta la posición elevada mostrada en la Figura 2A. Cuando el fondo de la tolva 21 está abierto, la escoria 12 es cargada dentro de la cubeta 31 del horno de arco 30.

Se comprenderá que en la primera carga del horno de arco en una serie la escoria 12 incluirá pequeñas piezas de tales como rebabas y chatarra de calidad 8 de modo que los refractarios inferiores en la cubeta de horno 31 no serán dañados por la pieza pesada tal como las mazarotas en la carga de escoria descargada. Habrá un resto líquido del acero fundido en el horno dejado a partir de la serie precedente, dicho resto líquido que comprender suficientes toneladas de metal caliente para, envolver primeramente la carga de escoria que incluye piezas grandes y, en segundo lugar, amortiguar el impacto de las piezas grandes de escoria sólida sobre el fondo refractario del horno. Las piezas grandes tendrán que haber sido transportadas de regreso al almacenamiento de escoria por medio del sistema de riel de escoria 13, Figura 1C, cuyo sistema de riel incluye el carro de transferencia 209, que sigue a las etapas completadas corriente abajo del proceso. Las piezas sólidas incluirán grandes mazarotas recortadas después de la solidificación de los lingotes tanto en series VAR como no-VAR y pequeños lingotes a partir de los moldes en forma de pirámide 207.

Después de que es cargada la primera carga de escoria 12 desde la primera tolva de carga 21 dentro de la cubeta abierta 31 del horno la grúa de escoria se moverá desde su posición elevada de la Figura 2A corriente arriba para acoplar el brazo de levantamiento 24 en la segunda tolva de carga 20 que se desplaza sobre los rieles 16.

Se comprenderá que inmediatamente después de que se vacía la tolva de carga 21 dentro del horno, la cubierta de horno de arco 35 se moverá hacia la posición operativa de arco mostrada mediante las líneas sólidas de la Figura 1A y un arco impacta entre los electrodos de horno 45, 46 y 47 y el metal en la cubeta de horno. En la posición de operación de arco, el codo de admisión estacionario 58 del sistema de ducto de horno de arco 55 estará alineado con, aunque separado desde, el codo de extracción de emisiones 56 desde la parte superior de la cubierta 35 como se observa mejor en las Figuras 1A y 3. A partir de la Figura 1A se observará que la pestaña de extremo de descarga ligeramente curvada 57 del codo de extracción de emisiones 56 estará directamente alineada con la pestaña circular de admisión plana 59 del codo de admisión estacionario 58 del sistema de ducto 55.

Poderosos sopladores, no mostrados, en el sistema de ducto 55 asegurarán que todas las emisiones en el horno de arco 30, que incluyen emisiones de reacción química en la cubeta 31 y cualquier escurrimiento interno desde el contorno de la cubierta 35 y la cubeta 31, será dirigido dentro del sistema de ducto 55 de manera que el ambiente del taller de fundición no será contaminado por las emisiones del horno. De hecho, ocurrirá una ligera caída de presión dentro del horno.

Tan pronto como la escoria de la primera tolva de carga 21 es fundida, se terminan los arcos, y después los electrodos son elevados hacia la posición de separación mostrada en línea virtual en la Figura 3 y la cubierta 35 girada hacia su posición abierta mostrada en la Figura 1A. Mientras la cubierta es girada hacia la posición abierta, la grúa de escoria 63 elevará la segunda tolva de escoria 20 desde su posición en el carro de escoria 14 en la Figura 1A hacia la posición de carga de la Figura 2A, y después la escoria en la tolva de escoria 20 será cargada en la parte superior del metal fundido en el horno. Posteriormente la cubierta de horno de arco 35 será girada desde la posición de carga en línea virtual de la Figura 1A a la posición cerrada, de línea sólida de la Figura 1A, los electrodos 45, 46 y 47 descendidos hacia al posición de operación mostrada en líneas sólidas en la Figura 3, y se reinician los arcos y el sistema de ducto 55.

Tanto antes como después de que ocurre la carga desde la segunda tolva de carga 20, las muestras serán tomadas desde el dispositivo de muestreo 50, y también la temperatura. En esta fase del procesamiento, el carbono y los materiales de formación de escoria, en particular la cal, serán agregados junto con las aleaciones deseadas dependiendo de los valores reportados a partir de las muestras. Además, se agregarán oxígeno y carbono a la fundición en el horno por medio del sistema de inyección de carbono y oxigeno 53.

Durante todas las operaciones antes descritas se cargará una tolva de carga de escoria de repuesto 26 y estará en espera para transferencia hacia un carro de escoria abierto y desde allí hacia el horno si surge la necesidad.

Haciendo referencia ahora a las Figuras 1A y, en particular, la Figura 2A, se muestra un carro de cuchara de vertido 70, que se desplaza sobre las pistas 71, y transporta una cuchara de vertido no calentada vacía 72, la cual incluye soportes giratorios 73. La cuchara 72 es colocada debajo del orificio de vertido del horno 75, cuyo orificio de vertido es controlado por la compuerta deslizable de horno 84. Para verter la fundición en el horno dentro de la cuchara de vertido 72, el pistón oscilatorio de horno 83, Figura 2A, es activado para inclinar el horno 30 desde la posición operativa de arco de la Figura 5C hacia la posición de vertido de la Figura 5A a través de del bastidor y piñón 32, 33, cuya posición de vertido es aproximadamente 15° hacia la izquierda de la posición de operación de la Figura 5C. Después del vertido, el horno 30 puede ser inclinado hacia la derecha hacia la posición de la Figura 58 y la escoria del horno removida a través de la puerta de retiro de escoria de horno 52. Ya que la compuerta deslizable permite que casi todo el metal fundido sea vertido (si se desea) habrá poca pérdida de metal en la remoción de escoria aunque, como se estableció con anterioridad, de preferencia al menos 5-15 toneladas aproximadamente de metal se dejan en el horno para formar un residuo líquido. En cualquier caso el gran volumen del peso del acero que finalmente será vertido se forma en el horno de arco.

La cuchara de vertido 72, antes del vertido, es calentada por una lanza de pre-calentamiento 76 de manera que la cuchara vertida desde la fundición del horno no será indebidamente enfriada cuando esté en contacto con la cuchara de vertido. La incrementada temperatura de pared de la cuchara de vertido 72 es prolongada por un protector de pre-calentamiento indicado de manera general en 77 en la parte superior de la cuchara. El protector de pre-calentamiento se forma desde una placa de apoyo 78 a la cual se fija una capa aislante refractaria de alta resistencia al calor 79. El protector de pre-calentamiento 77 es elevado y descendido según se requiera por el gancho 80 de una grúa, el gancho 80 que acopla la ménsula protectora 81. El protector de pre-calentamiento 77 es colocado sobre una cuchara de vertido 72 durante el máximo de tiempo que se requiere que la cuchara de vertido espere el inicio del vertido. Como una consecuencia, la cuchara de vertido 72se enfriará solo de manera mínima durante su tiempo de espera antes de que inicie el vertido. En un tamaño de serie de vertido de aproximadamente 75 toneladas alrededor de 1 ½ toneladas de cal, y suficientes libras de aleación para llevar el contenido de la aleación hasta aproximadamente 60% del contenido de aleación requerido final en muchas series, se hará desde el ensamble de alimentación de aleación 82 directamente dentro de la cuchara de vertido 72.

Después de que la serie en el horno de arco 30 ha sido vertida dentro de la cuchara de vertido 72, el carro de cuchara de vertido 70 con la fundición vertida es movido corriente abajo hacia su extremo terminal 71a mostrado en el lado izquierdo de la Figura 2A. En este punto la cuchara llenada, indicada ahora en 86, será elevada por la grúa 85 desde el carro de vertido 70 sobre un carro de horno metalúrgico de cuchara (o LMF) 87.

El carro LMF 87 será precalentado por una lanza de pre-calentamiento 89 mostrada en la posición corriente arriba del carro LMF 87 en la Figura 1B. La escoria será agregada a través del conducto de escoria 65 que también está ubicado en la posición corriente arriba LMF de la Figura 1B.

En tanto que el acondicionamiento necesario tundra lugar en la posición corriente arriba LMF de la Figura 1B, el LMF será preparado para procesamiento LMF. Los electrodos LMF 91, 92 y 93, que se muestran mejor en la Figura 1B, son retraídos una distancia suficiente a fin de permitir que la cuchara 86 y el carro LMF 87 de muevan dentro de la posición en la estación LMF bajo los electrodos 91, 92 y 93.

El techo LMF 90 se muestra mejor en las Figuras 8 y 9.

Los electrodos 91, 92 y 93 reciben desde la fuente de energía 94 la energía a través de los conductores 95, 96, y 97 se muestran mejor en la Figura 1B. Los electrodos alteran de manera ajustada aunque móvil en las aberturas 98 en la placa central LMF 99. Both vertical y horizontal portions of the roof 90 are water cooled as shown best en la Figura 9. La porción estructural inferior de techo 90 termina en una pestaña inferior circular 116 la cual acopla con y descansa en, una pestaña superior circular 117 en la cuchara 86. Se genera un gran volumen de emisiones en el espacio entre la cuchara 86 y el techo LMF 90 y estas emisiones serán conducidas por una trayectoria indicada por las flechas en las Figuras 8 y 9 hacia el ducto de remoción de escoria del sistema que conecta dentro de la cámara de filtros de sacos 115 mostrado en la Figura 1A. Una charnela está indicada en 100 en la Figura 2B la cual permitirá que se realicen los análisis de temperatura y químicos de la serie en la cuchara 86 en una o más ocasiones en el procesamiento en la estación LMF.

Las adiciones químicas, la temperatura y los sistemas de muestreo se muestran mejor en las Figuras 6, 7, 8 y 9.

En la Figura 6 una lanza de oxígeno para la adición sub-superficie de oxígeno a la fundición está indicada en 107, cuya Figura muestra la lanza en la posición operativa en líneas sólidas y en la posición no operativa, o retraída, en líneas virtuales.

En la Figura 7, se muestra un sistema de temperatura o, de modo alternativo, un sistema de muestreo indicado de modo general en 124, en posición operativa en líneas sólidas, y en posición retraída en líneas virtuales.

En la Figura 8 se observará que el sistema de adición de alambre de aleación 108 incluye, en este caso, dos alambres de alimentación de aleación 110 y 111 los cuales son movidos dentro del embudo de alimentación de alambre de aleación 112 mediante rodillos impulsores de alambre 109. La espita alargada del embudo de alambre de alimentación 112 dirige un alambre de alimentación de aleación, aquí el alambre 110, a través del tubo de alimentación de alambre 113 hacia la fundición en la cuchara 86. Una válvula de charnela en la cubierta 90 (no mostrada) abrirá para permitir que el tubo de alimentación de alambre 113 pase a través de la abertura 114 en la cubierta 90.

Los materiales de aleación sólida en forma de partículas serán elaborados por el sistema de conducto de aleación masiva indicado de manera general en 101 en la Figura 9. El conducto de recolección 102 es un conducto de alimentación desde una o más de las tolvas de aleación superiores. El conducto de recolección 102 se vacía dentro del conducto inclinado 103 el cual a su vez pasa a través de la abertura de conducto inclinada 104 en la cubierta 90 por lo que las aleaciones masivas serán cargadas de modo directo sobre la fundición. Una placa de sello de abertura de conducto de aleación está indicada en 105, cuya placa puede ser sellada a través de cualquier medio adecuado para cortar la comunicación entre el espacio debajo de la cubierta 90 y el sistema de conducto de aleación masiva 101 de manera que el procesamiento puede ocurrir sin derivación de emisiones significativa dentro del sistema de conducto de aleación masiva 101 cuando la placa de sello 105 es abierta para admitir aleaciones para la fundición.

La cubierta 90 tiene un sistema de enfriamiento con agua de techo indicado en 119. Un sistema de placa deslizable de alimentación de alambre está indicado de manera general en 120, el sistema de placa lateral que tiene una placa de aleta 121 bajo el control de un sistema de control de placa de aleta 122 el cual, cuando se abre, permite que el tubo de alimentación de alambre 113 entre a la cubierta 90 de modo que el extremo de salida del tubo de alimentación de alambre 113 puede ser llevado cerca de la superficie de la fundición para asegurar el contacto del alambre de aleación, el cual puede ser aluminio por ejemplo, con la fundición.

Después de que se han efectuado las adiciones de aleación al LMF y la temperatura de fundición llevada hasta un nivel deseado, el cual, por ejemplo, estará en el orden de aproximadamente 3000°F, la cubierta 90 y los electrodos 91, 92 y 93 serán elevados de modo que el carro LMF 87 y la cuchara 86 transportada por el mismo serán movidos hacia la posición de término corriente abajo representada por el tope 123 en la Figura 2B la cual está junto a la estación de tratamiento al vacio indicada de modo general en 126. La estación de tratamiento al vacío incluye una base de tanque de vacío 127 y un ensamble de cubierta de tanque al vacío indicado de forma general en 128. El ensamble de cubierta 128 incluye una parte superior de tanque 129 la cual es móvil en la dirección vertical por medio de montacargas de parte superior de tanque 131 como se representa por medio de la flecha vertical en la Figura 2B. La parte superior de tanque 129 y sus montacargas de parte superior asociados 131 son llevados por un soporte superior de puente con ruedas indicado de modo general en 130 mostrado en mayor detalle en la Figura 12. El soporte superior de puente incluye una plataforma de puente 132, véase la Figura 12, que tiene ruedas 133, 134 las cuales ruedan en las pistas de puente 134, 135 que se muestran mejor en la Figura 12. Uno de los dos asientos de cuchara colocados opuestos están indicados de modo general en 138 en la Figura 12 cuya Figura muestra el tanque de vacío, indicado de manera general en 125, en una condición corriente abajo, vacía, abierta. Las proyecciones de cuchara están indicadas en 139, véase la Figura 2B, en lados opuestos de la cuchara 86, las proyecciones de cuchara que están colocadas para descansar sobre los asientos de cucharas 138 en tanto que la cuchara 86 está en la fase de estación de tratamiento al vacío del proceso. Un puerto de observación de tanque de vacío está indicado en 140, véanse las Figuras 1B y 10, que penetra en la parte superior del tanque 129 en una posición que permite a un operador observar la intensidad de la ebullición de CO en la cuchara 137, véase la Figura 10. Un sistema de aleación y material de carga está indicado en 141 y un sistema de alimentación de alambre en 142 en la Figura 1B, cuyo sistema 142 puede ser similar al sistema de adición de alambre 108 de las Figuras 1B, 8 y 9. Un puerto de temperatura y muestreo está indicado de modo general en 143 en la Figura 1B. Una placa de cubierta de puerto central está indicada en 144, cuya placa de cubierta estará en acoplamiento sellado muy estrecho con la parte superior de tanque 129 durante la operación de bajo vacío. En este contexto se considera que la operación de bajo vacío está a una presión absoluta menor a 1 torr durante una porción significativa de la porción de desgasificación de vacío del ciclo. La parte superior de tanque 129 tienen una pestaña inferior 144 en su borde inferior, cuya pestaña inferior es maquinada de modo uniforme para acoplar con una pestaña superior maquinada de manera similar 145 la cual circunda el borde superior de la base de tanque al vacío 127. Un sello de anillo toroidal 147 entre las pestañas de ajuste uniformes 145 y 146 permitirá que el tanque de vacío 125 establezca de manera rutinaria una presión absoluta menor a 1 torr en una base de operación continua. El vacío absoluto muy bajo será generado de modo preferible por medio de un sistema eyector de chorro de vapor multi-etapa que conecta al tanque de vacío 125 a través del ducto de emisión a la atmósfera del tanque 149.

La cuchara 86 está completamente contenida dentro del tanque de vacío 125, como se observa en la Figura 10, exponiendo de este modo la periferia completa de la cuchara, así como la superficie de la serie, al vacío y, además, es elevada a una distancia sustancial desde el fondo del tanque por medio de una base estructural indicada de manera general en 151. La altura de la base es seleccionada de modo que si ocurre una ruptura durante el tratamiento de un tamaño de serie máximo, la cuchara no será soldada al fondo del tanque y puede por lo tanto ser elevada y retirada en tanto que se repara el fondo del tanque.

Si el fabricante de acero desea hacer una serie de acero descarburizado con oxígeno al vacío, ya sea de calidad VAR o no-VAR, la parte superior de tanque 129 es modificada para recibir una lanza de oxígeno 153. La lanza 153 entra al tanque 125 a través de un puerto que es abierto cuando se retira la placa de cubierta 144. La lanza pasa a través de una estructura deslizable 154 con un ajuste estrecho de modo que el sistema eyector de chorro de vapor será capaz de mantener una presión sub-atmosférica en el sistema, evitando así la entrada de aire ambiental dentro del recinto de tanque en una cantidad suficiente para contrarrestar hasta cualquier grado apreciable el contacto de la fundición con la atmósfera ambiente.

Un protector térmico auxiliar está indicado en 156 para uso en particular durante el procesamiento que requerirá descarburización con oxígeno al vacío. Una placa de cubierta refractaria 157 que tiene una abertura central 158 contendrá la ebullición intensa durante los ciclos de descarburización por oxidación al vacío. Se comprenderá que la placa de cubierta 157 usualmente no será necesaria en las series que no requieren de descarburización con oxígeno al vacío. Se observará que la carcaza metálica de la cuchara contendrá orificios de drenaje 155 de modo que cualquier humedad en el refractario será retirada del refractario por el muy bajo vacío. La combinación de la cubierta muy uniforme y las pestañas de tanque 145, 146 y el sello de anillo toroidal 147 y la exposición de los orificios de drenaje al vacío muy bajo asegurará que ninguna humedad significativa que contendría hidrógeno nocivo estará presente en el sistema, haciendo posible así contenidos finales de gas hidrógeno menores a 2.2 ppm, y con frecuencia menores a 1.0 ppm de modo que siempre dará como resultado acero ultra limpio adecuado para aeronaves y aplicaciones espaciales. Esto contrasta con los sistemas en los cuales la estación de vacío incluye solo una cubierta que es colocada en el borde superior de una cuchara, convirtiendo de esta manera a la cuchara en una porción del recinto de tanque de vacío. En dichos sistemas no se puede garantizar un sello de vacío absoluto entre la cubierta y el borde superior de la cuchara debido a la presencia, con frecuencia desapercibida, de partículas en estas superficies que evita que se forme un sello de alto vacío. Y, además, siempre está presente la posibilidad de que el aire que contiene humedad que permanece en el refractario debido a la ausencia de orificios de drenaje que permiten que dicha humedad entre al refractario.

Haciendo referencia ahora a la Figura 11, se observará que se proporciona una intense ebullición derivada a partir del purgado de gas. Una'línea 159 desde una fuente de gas de purgado, de preferencia argón, conecta en una unión indicada de manera general en 160 a una primera línea alimentadora de pistón 161 y una segunda línea alimentadora de pistón 162 las cuales terminan en primero y segundo pistones de purgado refractarios 163 y 164 ubicados respectivamente en el fondo de la cuchara. Se comprenderá que cuando el metal fundido es agitado por la expansión volumétrica del gas de purgado, la cual estará en el orden de aproximadamente 1400 veces debido al efecto de las leyes de Charles y Boyles de la expansión de gas, se forma una corriente en el acero fundido que tiene un componente ascendente sobre los pistones de purgado y un componente descendente en el lado opuesto de la cuchara indicado de manera aproximada por la ubicación de la boquilla de colada 166 en la Figura 11. A medida que el metal fundido desde las ubicaciones alejadas de la superficie llega a la superficie, los gases nocivos incluidos en el metal fundido tales como hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, estarán expuestos a la muy baja presión en el tanque de vacío y serán descargados desde el sistema a través del ducto de remoción 149.

La duración del tratamiento al vacío dependerá de la temperatura del metal al inicio del tratamiento, la intensidad de la ebullición y, durante los ciclos de descarburización con oxígeno al vacío, la cantidad de oxígeno agregado por la lanza 53 a la fundición.

Después del tratamiento en la estación de tratamiento al vacío 126 y la remoción del ensamble de cubierta de tanque de vacío 128 hacia la posición abierta del tanque de la Figura 12, la cuchara 86 será elevada por la grúa fuera de la estación de tratamiento al vacío 126 y colocada en la estructura de armazón de colocación de cuchara 171 transportada por el carro de colada, indicado de manera general en 170, cuyas cuatro ruedas 191 se desplazan en la pista de colada 190. El carro de colada 170 se mueve corriente abajo, hacia la izquierda como se ve en la Figura 1C, hacia la estación de foso de colada indicada de modo general en 192 en preparación al colado dentro de los moldes de lingote 196, véase la Figura 1C.

Con la cuchara 86 en la estructura de armazón de colocación de cuchara 171, la cuchara es susceptible a movimiento en seis direcciones a fin de colocar con precisión la boquilla de colado de cuchara 166 sobre el extremo ensanchado abierto superior 195 del embudo de vertido 199 el cual se proyecta hacia arriba sobre el nivel de la pista 190 como sigue.

El carro de colada 170 consiste en una estructura de base rígida compuesta por dos armazones laterales longitudinales 178, 179 y dos miembros transversales 186, 187. Postes de elevación verticales 182, 183, 184 y 185 se extienden hacia arriba desde las cuatro uniones de los armazones laterales longitudinales 178, 179 y los miembros transversales 186 y 187.

La estructura de armazón de colocación de cuchara 171 consta de dos miembros de soporte de base longitudinales 174, 175 y dos miembros de soporte de base transversales 176, 177. La base de cuchara de cuatro lados así formada se mueve hacia arriba y hacia abajo a través de medios de gato mecánico, dos de los cuales están indicados en 180, 181, los medios de gato mecánico que son montados en los postes de elevación verticales 182, 183, 184 y 185.

Dos miembros de soporte transversales ligeramente en forma de V 172, 173 se extienden entre miembros de base de soporte longitudinales 174, 175. Los miembros de soporte transversales ligeramente en forma de V 172, 173 están conformados para recibir de manera acoplable las proyecciones de cuchara 139 (no mostradas en las Figuras 13 y 14) de manera que la cuchara 86 se mantiene estacionaria con la base de cuchara 174, 175, 176 y 177. Los medios de montacargas de colocación transversal horizontales 224 y 225 permiten que la base de soporte 174, 175, 176 y 177 sea movida transversalmente con respecto a la pista 190.

Por tanto, a través de la activación de los medios de montacargas verticales 180, 181 y los medios de montacargas transversales 224 y 225, junto con el movimiento del carro de colada 170 a través de las ruedas 191 a lo largo de la pista 190, la boquilla de colado de cuchara 166 puede ser movida en seis direcciones para colocar de forma precisa la boquilla 166 sobre el embudo de vertido 199.

El foso de colada se observa mejor en las Figuras 1C y 2C.

El molde de lingote 196 descansa sobre la base de molde 197 que a su vez descansa sobre la base de conducto 198. El canal en el embudo de vertido 199 conecta con el orificio de entrada de base de conducto 203, el cual a su vez conecta con el conducto 202 en la base de conducto 198, la cual a su vez conecta con el orificio de entrada de lingote 200 en la base de molde 197. Una mazarota está indicada en 201. Un material de recubrimiento de molde adecuado puede estar presente en el molde de lingote antes de la colada con el propósito de recubrir la superficie interna del molde de lingote.

Después de la colada, la cuchara 86, que puede tener de tres a cinco toneladas de metal caliente y aproximadamente tres toneladas de escoria, será elevada por grúa hacia el área de separación de molde 204, véase la Figura 1C, en donde el metal es vertido dentro del molde de forma de pirámide 207 y la escoria descargada en el área de descarga de escoria 206. La cuchara vacía será elevada por la grúa de regreso a un área pre-calentada adyacente al horno de arco 30 en donde será preparada para un vertido de horno subsecuente. El carro de colada 170 será devuelto corriente arriba a su ubicación inicial justo corriente abajo de la estación de tratamiento al vacío 126 en donde esperará la siguiente cuchara parea ser elevada por grúa fuera de la estación de tratamiento al vacío 126.

Cuando se solidifican los arrabios en el molde en forma de pirámide 207 serán levantados por la grúa hacia el carro de transferencia 209 en donde serán devueltos a través del sistema de riel de escoria 13 al alojamiento de escoria 11.

Después de que el lingote 205 ha solidificado en el molde de lingote 196, el lingote y su molde son transferidos por la grúa hacia el área de separación de molde 204 en donde el molde y el lingote son separados como se observa mejor en la Figura 15. La porción de mazarota del lingote permanece en el lingote si el lingote es empizarrado para procesamiento convencional. El lingote es cargado entonces sobre el carro de transferencia 209 y enviado al área de forjado en donde irá de manera inicial a un horno de recocido.

Si el lingote en la estación de separación de molde 204 es destinado para tratamiento de refundición con arco al vacío, es procesado como sigue.

Desde el área de separación de molde 204 el lingote es elevado por la grúa como se ve en la Figura 2C hacia una estación de enfriamiento y corte 221 en donde el lingote es enfriado hasta temperatura ambiente y se recorta la mazarota. Posteriormente la superficie del lingote es formada en un diámetro casi constante en la estación de formación 222 a través de rectificado o maquinado para formar, en efecto, un electrodo de refundición por arco al vacío 211.

Un adaptador de fijación 210 es soldado al extremo recortado uniforme del electrodo VAR 211. Un crisol de cobre 212 será colocado entonces en la porción de tanque revestida con agua 218 de la unidad VAR. El extremo expuesto del eje adaptador 210 es sujetado al extremo inferior del vástago VAR 213 por medio de un acoplamiento conductor. El vástago VAR es conectado a una fuente de energía CD 214. El vástago se desliza en una abertura hermética al vacío en la cubierta 215 de la unidad VAR. Después de que la cubierta 215 sella a través del sello 216 a la porción de tanque 218 de la unidad VAR, la corriente CD será conducida a través del vástago 213 y el eje adaptador 210 para impactar un arco 217 hacia el fondo del crisol VAR 212. El arco de CD fundirá el extremo del electrodo VAR 211 y el metal fundido resultante forma un depósito 219 en el crisol de cobre 212. El depósito fundido 219 es solidificado rápidamente desde el fondo hacia arriba a medida que el agua de enfriamiento 220 que circunda el crisol de cobre 218 aleja el calor desde el depósito fundido de acero 219 en el crisol 218. El proceso de fundición continuará hasta que el electrodo VAR 211 se consuma por completo y se haya creado un nuevo lingote VAR 223.

Después de que el electrodo VAR 211 se ha fundido por complete, se termina la corriente CD, se termina el vacío, y la cubierta 215 removida para exponer un lingote VAR 223 terminado, que se muestra parcialmente completado en la Figura 2C. El adaptador de fijación 210 es desacoplado entonces desde el vástago 213 y re-maquinado para uso en un futuro ciclo VAR. Se retirarán los pernos del fondo del crisol desde los lados del crisol y el crisol es levantado por la grúa fuera del lingote VAR 223. El lingote VAR completado es colocado en el carro de transferencia 209 que moverá después el lingote hacia el departamento de forjado.

Un tiempo de ciclo común para un tamaño de serie de aproximadamente 75 toneladas que inicia con el giro de la cubierta de horno de arco 35 hacia una primera posición de carga hasta la terminación de la refundición de la etapa de recarga, complementación del vertido y retorno del horno de arco a la posición de nivel listo para girar el horno hacia una primera posición de carga, será de aproximadamente 1 hora y 45 minutos como sigue.

Se asumirá que la cuchara de vertido ha sido pre-calentada hasta aproximadamente 2000°F por la lanza de pre-calentamiento 76 antes del vertido y cada tolva de carga 20, 21 será cargada con aproximadamente 41 ½ toneladas de escoria sólida.

Tiempo Aproximado Giro de cubierta de horno de 1 minuto arco desde la posición de nivel hacia la posición de carga.

Carga del horno de arco con carga de escoria No. 1 mientras se minutos agregan aproximadamente 1 ½ toneladas de cal.

Girar cubierta de horno de arco 1 minuto hacia posición de fundición con emisión desde la cubierta de horno de arco alineada con sistema de emisión estacionario.

Operar arcos para fundir la 45 carga desde la primera tolva; minutos desactivar arcos.

Girar cubierta de horno de arco 1 minuto hacia posición de carga.

Recargar horno de arco con carga de escoria No. 2 mientras se minutos agregan aproximadamente 1 ½ toneladas de cal.

Girar horno de arco hacia 1 minuto posición de fundición con el sistema de emisión alineado.

Fundir escoria de recarga. 45 minutos Verter aproximadamente 75 5 toneladas dentro de la cuchara de minutos vertido a una temperatura de aproximadamente 3050°F dejando un residuo líquido de aproximadamente 5-7 toneladas. 10. Regresar horno de arco y su 1 minuto cubierta hacia la posición de nivel.

El procesamiento corriente abajo de la fundición desde la condición cubierta, de nivel a través de la elevación de grúa desde la estación de tratamiento al vacío requerirá de menos de 1 hora y 45 minutos aproximadamente así que no habrá posibilidad de retroceso debido a la lentitud de las operaciones corriente abajo. Por ejemplo, el tiempo en el LMF será tan sólo de aproximadamente 35 minutos, o menos, y el tiempo en la estación de tratamiento al vacío será tan sólo de 30 minutos aproximadamente.

El tiempo de ciclo puede aproximarse a o incluso exceder de dos horas si se van a colar 90 toneladas. Sin embargo, el tiempo de ciclo será menor que el directamente proporcional al tamaño de la serie debido a los electrodos de horno de arco de hasta 16 pulgadas de diámetro y 75 a 90 VA de corriente. Se comprenderá también que la composición del acero que se producirá - a partir de acero inoxidable de baja aleación hasta el de alto contenido de cromo-tendrá un impacto insignificante en el tiempo de ciclo.

Aunque se ha descrito una modalidad preferida de la invención, será evidente que el alcance de la invención no está confinado a la descripción anterior, sino tan sólo al alcance de las reivindicaciones adjuntas a la presente cuando se interpreten a la luz de la técnica anterior relevante.

Claims (24)

REIVINDICACIONES

1. En un proceso para elaborar acero, las etapas de cargar escoria sólida dentro de un horno de arco en una cantidad suficiente para comprender por lo menos el volumen del peso de acero que se va a someter de manera subsecuente a tratamiento al vacío, agregar calor a la escoria sólida para fundir la escoria sólida y formar así una fundición, verter por lo menos el volumen de la fundición desde el arco de horno dentro de un recipiente, transferir la fundición vertida desde el horno de arco en el recipiente hacia una estación metalúrgica de cuchara, agregar aleaciones a la fundición vertida en la estación metalúrgica de cuchara en una cantidad suficiente para llevar al menos algunos constituyentes de la fundición vertida hasta los niveles de constituyentes deseados para esta etapa del proceso de modo que se forme una serie, incrementar la temperatura de la serie en la estación metalúrgica de cuchara lo suficiente para super-calentar la serie con respecto a una temperatura de colada deseada, transferir la serie super-calentada hacia una estación de tratamiento al vacío, someter la serie super-calentada a un vacío y un gas de purgado en una cantidad suficiente para agitar la serie super-calentada a fin de exponer la superficie de la serie, y también porciones de la serie remota desde la superficie, al vacío por lo que el hidrógeno y el oxígeno en la serie super-calentada son removidos desde la serie mediante exposición de la serie al vacío, terminar la presentación de la serie al vacío y el gas de purgado en el tiempo posterior a que ha ocurrido la desgasificación de la serie y la temperatura de la serie ha alcanzado una temperatura de colada aceptable, transferir la serie tratada hacia una estación de colada, colar una cantidad deseada de la serie tratada dentro de por lo menos un molde primario en la estación de colada, y solidificar la serie colada en la estación de colada para formar un lingote tratado al vacío.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la cantidad de escoria cargada dentro del horno de arco para la primera serie de una pluralidad de series es mayor que la cantidad deseada de la serie tratada colada en moldes primarios en la estación de colada, la escoria en exceso después de la fundición que permanece en el horno de arco para formar un remanente líquido, e incluye además la etapa de cargar de manera subsecuente una cantidad de escoria para la siguiente serie sucesiva dentro del horno de arco cuya cantidad de escoria es menor que la cantidad de la serie tratada que se va a colar en la estación de colada, por lo que la carga de escoria subsecuente más al menos una porción del remanente líquido junto con cualesquiera aleaciones agregadas subsecuentemente comprende por lo menos la cantidad deseada de la serie tratada para ser colada en los moldes primarios.

3. El proceso de conformidad con la reivindicación 2, que incluye además la etapa de repetir, si es necesario, las etapas anteriores hasta que sustancialmente no se deje remanente liquido en el horno, y posteriormente cargar una cantidad de escoria dentro del horno de arco suficiente para colar de manera subsecuente una cantidad deseada de la serie tratada en los moldes primarios.

4. El proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque la cantidad de escoria cargada dentro del horno de arco suficiente para colar de manera subsecuente una cantidad deseada de la serie tratada en los moldes primarios incluye una cantidad adicional de escoria suficiente para formar un remanente líquido en el horno de arco para una serie sucesiva.

5. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, que incluye además las etapas de formar después el lingote tratado al vacío en un electrodo de refundición con arco al vacío, y después refundir con arco al vacío el electrodo de refundición con arco al vacio para formar un lingote de refundición con arco al vacío.

6. El proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque el lingote de refundición con arco al vacío es transferido hacia una estación de recocido o de forjado antes del enfriamiento desde la refundición con arco al vacío.

7. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque además de mantener el sometimiento de la serie al vacío y el gas de purgado durante un tiempo suficiente para reducir el contenido de hidrógeno y oxígeno en la serie hasta un nivel desgasificado deseado, la serie es puesta en contacto con oxígeno en una cantidad suficiente para reducir el contenido de carbono de la serie hasta un nivel deseado.

8. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el oxígeno está en forma gaseosa cuando se pone en contacto con la serie.

9. El proceso de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque el oxígeno es soplado contra la superficie superior de la serie.

10. El proceso de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque el punto inicial de contacto del oxígeno gaseoso con la serie ocurre en una ubicación debajo de la superficie de la serie.

11. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque después del contacto de la serie con el oxígeno, la transferencia de la serie tratada hacia una estación de colada, se cuela una cantidad deseada de la serie tratada dentro de al menos un molde primario en la estación de colada, se solidifica la fundición colada en la estación de colada para formar un lingote tratado al vacío, y se forma el lingote tratado al vacío en un electrodo de refundición con arco al vacío, el electrodo de refundición con arco al vacío es refundido en una unidad de refundición con arco al vacío para formar un lingote refundido con arco al vacío.

12. El proceso para elaborar acero de conformidad con la reivindicación 1, que incluye además la etapa de exponer toda la periferia del recipiente que contiene la fundición super-calentada, así como la superficie de la fundición, al vacío en la estación de vacío.

13. El proceso para elaborar acero de conformidad con la reivindicación 1, que incluye además las etapas de precalentar el recipiente antes de verter la fundición desde el horno dentro del recipiente.

14. El proceso para elaborar acero de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque el recipiente es pre-calentado hasta una temperatura del orden de aproximadamente 2000°F.

15. El proceso para elaborar acero de conformidad con la reivindicación 13, que incluye además las etapas de cubrir el recipiente pre-calentado con una cubierta refractaria después del pre-calentamiento y remover la cubierta antes del vertido.

16. El proceso para elaborar acero de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque además de mantener el sometimiento de la serie al vacío y el gas de purgado durante un tiempo suficiente para reducir el contenido de hidrógeno y oxígeno en la serie hasta un nivel desgasificado deseado, la serie es puesta en contacto con oxígeno en una cantidad suficiente para reducir el contenido de carbono de la serie hasta un nivel deseado.

17. En un sistema para elaborar acero, un horno de arco para formar una fundición de acero, un horno metalúrgico de cuchara, medios para formar una fundición de acero en dicho horno de arco, medios para verter una fundición de acero desde el horno dentro de un recipiente de vertido, medios para transferir el recipiente de vertido hacia el horno metalúrgico de cuchara, una estación de tratamiento al vacío, medios para transferir la serie de acero en el recipiente de vertido en el horno metalúrgico de cuchara a la estación de tratamiento al vacío, la estación de tratamiento al vacío que tiene un tanque de vacío que encierra por complete el recipiente por lo que toda la periferia del recipiente de vertido y la serie contenida en dicho recipiente de vertido así como la superficie de la serie en el recipiente de vertido son expuestos a una presión sub-atmosférica suficientemente baja para reducir el contenido de hidrógeno de la serie de acero hasta un nivel deseado, una estación de colada, medios para transferir el recipiente de vertido desde la estación de tratamiento al vacío hacia la estación de colada después de que la serie de acero contenida en el mismo ha reducido su contenido de oxígeno hasta el nivel deseado, y medios para colar la serie de acero en el recipiente de vertido dentro de un receptáculo primario en la estación de colada, el horno metalúrgico de cuchara y la estación de tratamiento al vacío tienen juntos una capacidad para calentar y tratar el acero en el horno metalúrgico de cuchara y la estación de tratamiento al vacío durante un tiempo que, cuando se suma a los tiempos de transferencia, es menor que el tiempo requerido para formar una fundición lista para vertido en el horno de arco, por lo que el rendimiento del sistema está limitado solamente por la capacidad de fundición del horno de arco.

18. El sistema para elaborar acero de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado primeramente porque el recipiente de vertido tiene medios de vertido inferiores, en segundo lugar porque los medios para colada incluyen medios de vertido inferiores de lingote, los medios de vertido inferiores de lingote incluyen un sistema de conducto que tiene un embudo de vertido, y en tercer lugar los medios para transferir el recipiente de vertido hacia la estación de vertido incluyen medios para mover los medios de vertido inferiores del recipiente de vertido en seis direcciones para alineación con el embudo de vertido.

19. El sistema para elaborar acero de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque la estación de tratamiento al vacío incluye medios para agregar oxígeno a la serie en tanto que la serie está expuesta a presión sub-atmosférica.

20. El sistema para elaborar acero de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además primeramente porque el recipiente de vertido tiene medios de vertido inferiores, en segundo lugar porque los medios para colada incluyen medios de vertido inferiores de lingote, los medios de vertido inferiores de lingote incluyen un sistema de conducto que tiene un embudo de vertido, y en tercer lugar, los medios para transferir el recipiente de vertido hacia la estación de vertido incluye medios para mover los medios de vertido inferiores del recipiente de vertido en seis direcciones para alineación con el embudo de vertido.

21. El sistema para elaborar acero de conformidad con la reivindicación 17, que incluye además medios para convertir un lingote formado en el receptáculo primario en la estación de colado en un electrodo de refundición con arco al vacío, una estación de refundición con arco al vacío, y medios para convertir un electrodo de refundición con arco al vacío en un lingote de refundición con arco al vacío en la estación de refundición con arco al vacío.

22. El sistema para elaborar acero de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado además primeramente porque el recipiente de vertido tiene medios de vertido inferiores, en segundo lugar porque los medios para colada incluyen medios de vertido inferiores de lingote, los medios de vertido inferiores de lingote que incluyen un sistema de conducto que tiene un embudo de vertido, y en tercer lugar los medios para transferir el recipiente de vertido hacia la estación de vertido incluyen medios para mover los medios de vertido inferiores del recipiente de vertido en seis direcciones para alineación con el embudo de vertido.

23. El sistema para elaborar acero de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque la estación de tratamiento al vacío incluye medios para agregar oxígeno a la serie en tanto que la serie está expuesta a presión sub-atmosférica, e incluye además medios para convertir un lingote formado en el receptáculo primario en la estación de colada en un electrodo de refundición con arco al vacío, una estación de refundición con arco al vacío, y medios para convertir un electrodo de refundición con arco al vacío en un lingote de refundición con arco al vacío en la estación de refundición con arco al vacío.

24. El sistema para elaborar acero de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado además primeramente porque el recipiente de vertido tiene medios de vertido inferiores, en segundo lugar porque los medios colada incluyen medios de vertido inferiores de lingote, dichos medios de vertido inferiores de lingote que incluyen un sistema de conducto que tiene un embudo de vertido, y en tercer lugar los medios para transferir el recipiente de vertido hacia la estación de vertido incluyen medios para mover los medios de vertido inferiores del recipiente de vertido en seis direcciones para alineación con el embudo de vertido.