MXPA97003143A - Dispositivo de escape para hornos de arcoelectrico y metodo relacionado - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a dispositivo de escape para horno de arco eléctrico alimentado por corriente alterna o directa, el horno comprende una corona con por lo menos una abertura para introducir y colocar los electrodos y asociarlos con una cúpula que rodea parcialmente los electrodos en una dirección vertical, la cúpula teniendo un diámetro más pequeño que la corona, también estando sobre la corona un cuarto orificio conectado a la tubería de descarga para los gases, la cúpula estando elevada verticalmente y la tubería de descarga siendo regulada por los medios para succionar los gases, el dispositivo estando caracterizado porque la cúpula elevada es una cámara de decantación substancialmente de forma cilíndrica, la cúpula funcionando como una cámara de decantación teniendo en su parte superior un conducto para descargar los gases que se proyectan tangencialmente y conectan la cúpula que funciona como una cámara de decantación a la tubería de descarga, la tubería de descarga estando colocada en el costado de la cúpula.

Description

DISPOSITIVO DE ESCAPE PARA HORNOS DE ARCO ELÉCTRICO Y MÉTODO RELACIONADO La presente i nvención se refiere a u n d ispositivo de escape para hornos de a rco eléctrico y el método relacionado como se establece en las reivindicaciones principales respectivas. El dispositivo de escape se aplica ventajosamente en hornos de arco eléctrico , alimentados en corriente alterna o d irecta , usados en plantas de acero para fundir metales , en cooperación con el sistema convencional para la absorción forzada de gases . El estado de la técnica cubre sistemas de escape para los gases que normalmente se usan en hornos de arco eléctrico , en donde los medios de absorción succionan los gases de la parte interna del horno mediante un conducto de descarga conectado a un orificio situado periféricamente sobre la corona del horno y se conoce como el "cuarto orificio" . Desde este orif icio , ju nto con los gases incandescentes , sale una g ran cantidad de escorias gran uladas y escorias en polvo , las cuales se filtran después por los fi ltros colocados corriente arriba del dispositivo de absorción. U na puerta de escoriación colocada sobre la pared del horno, lejos de perm itir que se rem ueva la escoria excesiva de la su perficie del metal fu ndido , permite que el aire entre al horno y, por lo ta nto , la circulación de aire que ayuda a que salgan los gases . Un problema que se encuentra con frecuencia en dichos hornos , es la presencia de aberturas en la parte central de la corona , que permite que los electrodos se inserten y se muevan. Sin tomar en cuenta la manera en que los fabricantes tratan de hacer que las aberturas se igualen tan estrechamente como sea posible con la configuración de los electrodos , es muy difícil de lograr un ajuste hermético y una parte de los gases tienden a escapar de las aberturas en cualquier caso, llevando con ellos cantidades considerables de escoria y polvos, que no son filtrados. Estos gases son extremadamente contaminantes y por lo tanto, son peligrosos para la salud y el ambiente. La FR-A-2488380, describe una tapa para el horno eléctrico la cual es más alta que el horno y cubre toda la anchura del horno . El cuarto orificio, a través del cual se descargan los gases , está tangencial hacia la tapa. Esta solución provee irregularidad considerable al comportamiento de los gases en la tapa, y no los filtra muy eficientemente debido al diámetro grande de la parte alta de la tapa.

Este filtrado ineficiente se logra mediante un incremento necesario en la absorción de los gases si esto tiene un efecto de enfriamiento sobre los electrodos. Este incremento necesario en la absorción , también implica un incremento en la pérdida de calor y una reducción en el rendimiento del horno. La GB-A-865936, enseña incluir una cúpula alrededor de los electrodos que se eleva sobre la tapa.

Además, el cuarto orificio para la extracción de los gases empieza desde su cúpula, y para ser más precisos, desde su costado. Este sistema provee un nivel bajo de filtración y una falta de uniformidad en la remoción de los gases , los cuales, para reducirse al mínimo, requieren un incremento en la absorción y por lo tanto una cantidad mayor de aire frío que entra a horno, con un aumento consecuente en el uso de los electrodos y una reducción en el rendimiento del horno . Los solicitantes presentes han diseñado, probado y modalizado esta invención para superar los inconvenientes del estado de la técnica y para lograr ventajas adicionales . Esta invención se describe y caracteriza en la reivindicación principal, mientras que las reivindicaciones dependientes describen variantes de la idea de la modalidad principal . El propósito de esta invención es proveer un dispositivo, y el método relacionado, para realizar una absorción localizada de los gases desde un horno de arco eléctrico que evitará substancial mente que los gases se escapen de las aberturas en la corona que necesariamente son para los electrodos que se van a insertar y mover. Un propósito adicional de la invención es obtener una circulación forzada de los gases adentro del horno, particularmente en el área de la absorción, lo que ocasionará que, por lo menos , algunas de las escorias y polvos, transportados suspendidos en los gases, se depositen por un proceso de decantación y por lo tanto dichos gases pueden enviarse a los filtros ya limpiados parcialmente.

Otro propósito de la invención es mantener sin cambio la absorción de los gases en tal forma que no haya efecto negativo en el uso de los electrodos ni en el rendimiento del horno. Un propósito adicional de la invención para separar las corrientes de gases a medida que salen de la cámara de absorción del horno para obtener los efectos deseados para limpiar y filtrar los gases. De acuerdo con la invención , la corona del horno tiene en la parte superior una cúpula que funciona ventajosamente como una cámara de decantación pero no exclusivamente de forma cilindrica , colocado en una posición central y circunscrita con respecto a los electrodos. El funcionamiento de la cúpula como una cámara de decantación , tiene un diámetro más pequeño que la corona del horno y comprende en su superficie lateral y, ventajosamente, cerca de la cubierta o parte superior, una abertura conectada por medio de la tubería apropiada con el conducto de descarga asociado con el cuarto orifico del horno. El conducto de descarga asociado con el cuarto orificio está dispuesto en el costado de la cámara de decantación y se conecta corriente abajo con los sistemas usuales de absorción , sistemas de tratamiento y con la chimenea de descarga.

Gracias a la inclusión de la cúpula que funciona como una cámara de decantación , se forman dos corrientes balanceadas de gases y salen de la cámara de absorción del horno; estos gases avanzan a una velocidad reducida que ayuda de esta manera a la decantación y el filtrado de los polvos. La primera corriente de gases que salen del horno rodean los electrodos y después llenan la cúpula de la cámara de decantación ; una segunda corriente se propaga desde el cuarto orificio directamente en el conducto de descarga. El dispositivo de escape situado corriente abajo del conducto de descarga , además de absorber los gases que provienen del cuarto orificio, también secciona los presentes en la cúpula que funciona como una cámara de decantación por medio de dicha tubería provista para ese propósito. La tubería se orienta en dicha manera que succiona los gases tangencialmente desde la parte interna de la cúpula que funciona como una cámara de decantación , obligándolos a seguir una ruta en espiral forzada antes de que escapen . Esta ruta en espiral regulariza el movimiento turbulento délos gases y permite que las partículas más pesadas de escorias se decanten y caigan dentro del horno, reduciendo así la cantidad de escorias suspendidas en los gases. Además, la depresión que se crea adentro de la cúpula que funciona como una cámara de decantación ocasiona que la tubería que se conecta con la cúpula de la tubería de descarga succione los gases, evita que una gran parte de los gases se escapen de las aberturas situadas en correspondencia con los electrodos y que se dispersen en el aire sin filtrarse. Además , la cantidad reducida de escoria en los gases ocasiona que los filtros asociados con el dispositivo de escape duran más, con una reducción consecuente en costos . De acuerdo con una variante, el conducto de descarga asociado con el cuarto orificio del horno tiene un primer segmento cil indrico con la función de una cámara de decantación secundaria y la cúpula por arriba de la corona funciona como una primera cámara de decantación . Desde la parte superior del segmento cilindrico, los gases se succionan tangencialmente por medio de un segundo segmento de conducto orientado dispuesto en una posición superior a la de la cúpula de la primera cámara de decantación . Este primer segmento cilindrico del conducto de descarga tiene una abertura que se comunica por medio de la tubería apropiada con la abertura periférica situada en la cámara de decantación principal.

La circulación espiral de los gases obtenidos en la cámara de decantación secundaria, en una manera similar a lo que pasa en la cámara de decantación principal , ocasiona un depósito adicional de las partículas suspendidas de escoria , con beneficios adicionales como se muestra antes. De acuerdo con una variante, las cámaras de decantación principal y secundaria son adyacentes.

En este caso, la absorción tangencial de los gases de la cámara de decantación principal se logra a través de una ventana que se conecta directamente con las dos cámaras, sin necesitar una tubería de conexión. Las figuras anexas se dan como un ejemplo no limitante y muestra una modalidad preferida de la invención de la siguiente manera: La Figura 1 , es una vista diagramática en perspectiva de un horno de arco eléctrico dotado con un dispositivo de escape de acuerdo con la invención; La Figura 2 , muestra una variante de la Figura 1 ; La Figura 3, muestra en forma diagramática de la vista lateral del horno de arco eléctrico en la Figura 1 ; La Figura 4, es una vista en planta diagramática del horno de arco eléctrico en la Figura 1 ; La Figura 5, muestra en forma diagramática, una vista lateral del horno de arco eléctrico en la Figura 2; La Figura 6, es una vista en planta diagramática del horno de arco eléctrico en la Figura 2. El número de referencia 10 en las figuras anexas, denota generalmente un dispositivo de escape para hornos en un horno de arco eléctrico 1 1 . En este caso, en la parte central de la corona 20 y sobre la misma, en correspondencia con los electrodos 12 , hay una cúpula cilindrica que funciona como una cámara de decantación 13 , que rodea verticalmente los electrodos 12, por lo menos parcialmente .

El funcionamiento de cúpula como una cámara de decantación 13, se eleva verticalmente con respecto a la corona 20, tiene un diámetro más pequeño que el de la corona 20 y se coloca, en este caso, en una posición substancialmente coaxial con respecto a la corona 20. Además, la cúpula que funciona como una cámara de decantación 13, está dispuesta en el lado del conducto de descarga 14 que conecta el cuarto orificio del horno, es decir, el orificio de salida para los gases, a los sistemas de absorción, los sistemas de tratamiento y la chimenea, que no se muestran en la presente. La cúpula que funciona como una cámara de decantación 13, tiene, en este caso, una altura de entre 400 y 800 mm y la pared lateral 17 está a una distancia entre 800 y 1200 mm lejos de los electrodos 12. En la pared lateral 17, y en proximidad de la parte superior 18 de la cúpula que funciona como una cámara de decantación 13, hay una ventana 16a, ventajosamente en forma rectangular o elíptica de una altura entre 100 y 150 mm y que se comunican con la tubería de descarga 14 por medio de un conducto 15. La colocación de la ventana 16a cerca de la parte superior 18 de a cúpula que funciona como una cámara de decantación 13, define un área grande a través de la cual los gases que provienen de la parte interior del horno, pasan antes de que se remueven desde la cúpula que funciona como una cámara de decantación 13.

La pared lateral 17 de la cúpula que funciona como una cámara de decantación 13, las paredes de la tubería de descarga 14 y las paredes del conducto 15 que se conectan a la cúpula que funciona como una cámara de decantación 13 a la tubería de descarga 14 , por lo menos en parte de su longitud, están asociados con medios de enfriamiento que no se muestran en la presente. Estos medios de enfriamiento consisten de tuberías para la circulación de agua de enfriamiento, configurados como paneles que reproducen substancialmente la geometría interna de la tubería o conducto en el cual se insertan. En la etapa cuando se succionan los gases desde el horno 1 1 , cuyo proceso se lleva a cabo substancialmente en una forma convencional por un dispositivo de escape no mostrado en la presente y colocado corriente abajo de la tubería de descarga 14, los gases presentes en la cúpula que funciona como una cámara de decantación 13, se succionan a través del conducto 15. El conducto 15, está orientado tangencialmente con respecto a la pared lateral 17 de la cúpula que funciona como una cámara de decantación 13, de manera que los gases que se han succionado siguen una ruta espiral forzada antes de que escapen de la ventana 16a. De acuerdo con una variante, la ventana 16a puede tener una pluralidad de aletas para inducir la ruta espiral de los gases. La función de esta ruta es regularizar el flujo turbulento de los gases dentro del horno 1 1 y adentro de su parte superior, que permite que una parte de la escoria suspendida se decante y caiga de nuevo adentro del horno 1 1 como resultado de la gravedad . Como parte de la escoria que se deposita, los gases succionados y enviados a los filtros colocados cerca del dispositivo de escape , ya fueron limpiados parcialmente, lo cual extiende la vida de trabajo de los filtros, no mostrados en la presente. Una ventaja adicional de la invención, es que la absorción de los gases mediante el conducto 15, ocasiona una depresión dentro de la cúpula que funciona como una cámara de decantación 13, la cual evita que los gases se escapen de ia abertura 19 que se sitúa en la parte superior de la cúpula que funciona como una cámara de decantación 13 a través de la cual los electrodos 12 se insertan . Como resultado, los gases que no se han filtrado y por lo tanto están llenos de escoria contaminante, no se dispersan en la atmósfera. De acuerdo con una variante de la invención, mostrada en las Figuras 2 , 5 y 6, un primer segmento 14a de la tubería de descarga 14 funciona como una cámara secundaria de decantación, sirviendo por sí misma como un sitio de depósito para la escoria y polvos suspendidos. En la modalidad mostrada, los gases se remueven del primer segmento 14a por medio de una abertura 16b conectada a un segundo segmento 14b de la tubería de descarga 14 orientada tangencialmente. Esto induce un movimiento espiral de los gases a medida que se elevan en la tubería de descarga 14, acentuando por decantación el proceso de separación de la escoria suspendida en los gases y, por lo menos, la filtración parcial de los gases.

Como se muestra en las Figuras 2 , 5 y 6, el primer segmento 14a de la tubería de descarga 14 es superior a la primera cámara de decantación 13 y se comunica con la primera cámara de decantación 13 a través del conducto 13 que se coloca en una posición intermedia del primer segmento 14a. La ventana 16a desde la cual se succionan los gases de la primera cámara de decantación 13, se orientan substancialmente con la misma orientación que en la ventana de inmisión de los gases en el primer segmento 14a. La orientación de la ventana de absorción 16a y la ventana en el primer segmento 14a, son tales que los gases succionados por el cuarto orificio son ayudados además para seguir una ruta espiral de manera que los gases se pueden filtrar a medida que se decantan los polvos y la escoria. Además , la orientación tangencial de la ventana de absorción 16a, se coordina con la orientación tangencial del segundo segmento 14b con respecto al primer segmento 14a, de manera que se asegure la continuidad del movimiento espiral de las dos corrientes de gases , una saliendo del cuarto orificio y la otra saliendo de la primera cámara de decantación 13. En la variante mostrada en lasFfiguras 2, 5 y 6, es mayor la cantidad de escoria decantada de los gases y que regresa al horno , la cual aumenta aún más la vida de los filtros.

La posición vertical de la tubería de descarga 14b, es más alta que la parte superior de la conexión entre el conducto 15 y el primer segmento 14a por lo menos por 200 mm . Cuando el primer segmento 14a de la tubería de descarga 14, o la segunda cámara de decantación se obtiene substancialmente tangente a la primera cámara de decantación 13, como en las Figuras 2 y 6, el conducto 15 se reduce a un mínimo. La tubería de descarga 14b tendrá una orientación de manera que coopere con la acción de la ventana de absorción 16a y la ventana de inmisión en el primer segmento 14a con el fin de inducir los gases en el primer segmento 14a, o la segunda cámara de decantación , para elevarla en un movimiento espiral .

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES 1. Dispositivo de escape para horno de arco eléctrico (11) alimentado por corriente alterna o directa, el horno (11) comprende una corona (20) con por lo menos una abertura (19) para introducir y colocar los electrodos (12) y asociarlos con una cúpula que rodea parcialmente los electrodos (12) en una dirección vertical, la cúpula teniendo un diámetro más pequeño que la corona (20), también estando sobre la corona (20) un cuarto orificio conectado a la tubería de descarga (14) para los gases, la cúpula estando elevada verticalmente y la tubería de descarga (14) siendo regulada por los medios para succionar los gases, el dispositivo estando caracterizado porque la cúpula elevada es una cámara de decantación (13) substancialmente de forma cilindrica, la cúpula funcionando como una cámara de decantación (13) teniendo en su parte superior un conducto (15) para descargar los gases que se proyectan tangencialmente y conectan la cúpula que funciona como una cámara de decantación (13) a la tubería de descarga (14), la tubería de descarga (14) estando colocada en el costado de la cúpula (13).
2. 2. Dispositivo de escape de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la cúpula que funciona como una cámara de decantación (13) se comunica con el conducto (15) por medio de una abertura de absorción (16a) comprendiendo aletas orientadas para dirigir y guiar los gases para elevarse tangencialmente adentro de la cúpula que funciona como una cámara de decantación (13).
3. 3. El dispositivo de escape de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, en el cual ia cúpula que funciona como una cámara de decantación (13) tiene una altura de por lo menos 400 mm.
4. 4. El dispositivo de escape de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la pared lateral (17) de la cúpula que funciona como una cámara de decantación ( 13) se coloca a una distancia de por lo menos 700 mm desde el perímetro del electrodo más cercano (12) .
5. 5. El dispositivo de escape de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la altura de la abertura de absorción (16a) es de por lo menos 100 mm .
6. 6. El dispositivo de escape de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en las cuales la tubería de descarga (14) se define por un primer segmento ( 14a) substancialmente cilindrico y vertical y teniendo en su parte superior un conducto de descarga (14b) proyectándose tangencialmente desde el primer segmento (14a) .
7. 7. El dispositivo de escape de acuerdo con la reivindicación 6, en el cual la altura del primer segmento (14a) es mayor que el de la cúpula que funciona como una cámara de decantación (13) .
8. 8. El dispositivo de escape de acuerdo con la reivindicación 6 ó 7 , en el cual la distancia vertical medida en el primer segmento (14a) entre la parte superior y el conducto ( 15) y la parte superior del conducto de descarga ( 14b) es de por lo menos 200 mm .
9. 9. El dispositivo de escape de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8 inclusive, en el cual la proyección tangencial del conducto de descarga (14b) en el primer segmento (14a) se coordina con la orientación de la proyección del conducto (15) en el mismo primer. segmento (14a).
10. 10. El dispositivo de escape de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la cual la pared lateral (17) de la cúpula que funciona como una cámara de decantación (13) se asocia con medios de enfriamiento que consisten de paneles de tuberías de enfriamiento. 1 1 . El dispositivo de escape de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la pared interna de la tubería de descarga (14) se asocia con medios de enfriamiento que consisten de paneles de tuberías de enfriamiento. 12. El dispositivo de escape de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en las cuales la pared interna del conducto (15) se asocia con medios de enfriamiento que consisten de paneles de tuberías de enfriamiento. 13. El método para succionar gases en un horno de arco eléctrico en donde el horno, alimentado por corriente alterna o directa , incluye un curto orificio conectado a una tubería ( 14) para descargar los gases asociados con una planta con medios para succionar en ios gases, el método estando caracterizado porque la corriente de los gases succionados, antes de entrar en la tubería de descara principal 814) , se dividen en dos corrientes de las cuales la primera rodea los electrodos superiores (12) y se eleva por arriba de la corona (20) del horno adentro de una cúpula que funciona como una cámara de decantación (13) , esta corriente siendo inducida para elevarse en una espiral, y ia segunda corriente pasando desde el cuarto orificio directamente en la tubería de descarga (14). 14. El método de la reivindicación 13, en el cual se mantiene una depresión en la cúpula (13) funcionando como una cámara de decantación . 15. El método de acuerdo con las reivindicaciones 13 ó 14 , en el cual la segunda corriente de gases que pasa a través del cuarto orificio se eleva en la tubería de descarga ( 14) con un desarrollo espiral. 16. El método de acuerdo con cualquier reivindicación de 13 a 15, inclusive, en el cual la primer corriente de gases se une a la segunda corriente de gases en una tangente a él, y en una posición intermedia de la segunda corriente. 17. El método de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16 inclusive, en el canal de salida de las primera y segunda corrientes de gases está dispuesta tangenciaimente para acentuar el desarrollo espiral de los gases ascendentes. RESUMEN Dispositivo de escape para horno de arco eléctrico (1 1 ) alimentado por corriente alterna o directa, el horno (1 1 ) comprendiendo una corona (20) con por lo menos una abertura (19) para introducir y colocar los electrodos (12) asociados con una cúpula, en una posición elevada verticalmente, que rodea parcialmente los electrodos (12) en una dirección vertical, la cúpula teniendo un diámetro más pequeño que el de la corona (20), incluyéndose un cuarto orificio conectado a la tubería de descarga para los gases (14), la cúpula estando en posición elevada verticalmente y la tubería de descarga para los gases regulados por los medios para succionar los gases, el dispositivo estando caracterizado porque la cúpula que funciona como una cámara de decantación (13) de forma substancialmente cilindrica, la cúpula funcionando como una cámara de decantación (13) incluyendo en su parte superior un conducto (15) para descargar los gases que se proyectan tangencialmente y conectan la cúpula que funciona como una cámara de decantado (13) a la tubería de descarga (14) colocada en el costado de la cúpula (13) . Método para succionar gases para un horno de arco eléctrico alimentado por corriente alterna o directa, en donde el horno incluye un cuarto orificio conectado a una tubería de descarga (14) para los gases asociados con una planta con medios para succionar los gases, la corriente de gases succionados estando dividida, antes de entrar en la tubería de descarga principal (14) en dos corrientes, de las cuales, la primera rodea los electrodos superiores (12) y se eleva por arriba de la corona (20) del horno adentro de la cúpula que funciona como una cámara de decantación (13), la corriente siendo inducida para elevarse con un desarrollo espiral, y la segunda corriente pasando directamente desde el cuarto orificio de la tubería de descarga (14).