MXPA94003396A - Horno de arco electrico con fuentes de energia alternativas y metodo de funcionamiento para este horno electrico. - Google Patents

Abstract

El horno de arco eléctrico con fuentes de energía alternativas que funciona con corriente directa o corriente alterna y comprende un medio para inyectar oxígeno puro o combinado por encima del baño (16) por medio de lanzas (12) y por debajo por medio de una pluralidad de toberas (13) colocadas en el crisol del horno (10), las toberas (13) se enfrían mediante un movimiento periférico de una mezcla de enfriamiento que consiste de por lo menos un gas que tiene una potencia de enfriamiento elevada (metano, butano, gases inertes, etcétera) y por lo menos un gas de dilución (nitrógeno, dióxido de carbono), incluyéndose un medio (15) para introducir aditivos y/o carbón vegetal pulverizado, quemadores (28) de pos-combustión posiblemente estando también comprendidos, incluyendo las toberas (13) una tubería (18) de suministro de oxígeno que tiene un diámetro mayor de 8 milímetros, la presión del oxígeno siendo capaz de modularse de acuerdo con los pasos de trabajo, habiendo una presión de entrega mínima constante. El método de funcionamiento de fusión asociado con un horno eléctrico, el horno comprende un medio para inyectar oxígeno puro o combinado por encima del baño (16) por medio de lanzas (12) y por debajo por medio de una prioridad de toberas (13) colocadas en el crisol del horno (10), las toberas (13) siendo enfriadas por un movimiento periférico de una mezcla de enfriamiento que consiste de por lo menos un gas que tiene una alta potencia de enfriamiento (metano, butano, gases inertes, etcétera) y por lo menos un gas de dilución (nitrógeno, dióxido de carbono), incluyéndose un medio (15) para introducir los aditivos y/o el carbón vegetal pulverizado, la operación de carga con una sola carga (de saltos), dividiéndose en períodos definidos con los cuales están asociados una presión de suministro de oxígeno a través de las toberas (13) y un porcentaje de gas que tiene una alta potencia de enfriamiento y en proporción al régimen de flujo de oxígeno, habiendo una presión de entrega de oxígeno mínima de cada momento de la operación de trabajo del horno (10).

Description

"HORNO DE ARCO ELECTRICO CON FUENTES- DE ENERGIA ALTER- NATIVAS Y METODO DE FUNCIONAMIENTO PARA ESTE HORNO ELECTRICO" INVENTORES: GIONANNI COASSIN. C0RRAD0 DE CECCO. GIANNI GENSINI. SERGIO GERUSSI.

NACIONALIDAD: CIUDADANOS ITALIANOS RESIDENCIA: VIA DEL MAGLIO 4-33170 PORDENONE ITALIA. VIA S. DANIELE 32-33030 RAGOGNA (UD) ITALIA. QUARTIERE INDUSTRIALE 2-33030 S.STEFANO'DI BUIA (UD) ITALIA. VIA IV NOVEMBER 12/a3-33010 PAGNACCO (UD) ITALIA.

PROPIETARIO: DANIELI & C. OFFICINE MECCANICHE SpA.

NACIONALIDAD: SOCIEDAD ITALIANA.

RESIDENCIA: VIA NAZIONALE 33042 BUTTRIO (UD¡ ITALIA. 07 RESUMEN DE LA INVENCION El horno de arco eléctrico con fuentes de energía alternativas que funciona con corriente directa o corriente alterna y comprende un medio para inyectar oxígeno puro o combinado por encima del baño (16) por medio de lanzas (12) y por debajo por medio de una pluralidad de toberas (13) colocadas en el crisol del horno (10), las toberas (13) se enfrían mediante un movimiento periférico de una mezcla de enfriamiento que consiste de por lo menos un gas que tiene una potencia de enfriamiento elevada (metano, butano, gases inertes, etcétera) y por lo menos un gas de dilución (nitrógeno, dióxido de carbono) , incluyéndose un medio (15) para introducir aditivos y/o carbón vegetal pulverizado, quemadores (28) de pos-combustión posiblemente estando también comprendidos, incluyendo las toberas (13) una tubería (18) de suministro de oxígeno que tiene un diámetro mayor de 8 milímetros, la presión del oxígeno siendo capaz de modularse de acuerdo con los pasos de trabajo, habiendo una presión de entrega mínima constante. El método de funcionamiento de fusión asociado con un horno eléctrico, el horno comprende un medio para inyectar oxígeno puro o combinado por encima del baño (16) por medio de lanzas (12) y po debajo por medio de una prioridad de toberas (13) colocadas en el crisol del horno (10), las toberas (13) siendo enfriadas por un movimiento periférico de una mezcla de ""07 enfriamiento que consiste de por lo menos un gas que tiene una alta potencia de enfriamiento (metano, butano, gases inertes, etcétera) y por lo menos un gas de dilución (nitrógeno, dióxido de carbono), incluyéndose un medio (15) para introducir los aditivos y/o el carbón vegetal pulverizado, la operación de carga con una sola carga (de saltos) dividiéndose en periodos definidos con los cuales están asociados una presión de suministro de oxígeno a través de las toberas (13) y un porcentaje de gas que tiene una alta potencia de enfriamiento y en proporción al régimen de flujo del oxígeno, habiendo una presión de entrega de oxígeno mínima en cada momento de la operación de trabajo del horno (10) . Esta invención se relaciona con un horno de arco eléctrico para fundir acero con fuentes de energía alternativas y se relaciona también con el método de funcionamiento relativo como se señala en las reivindicaciones principales respectivas. Esta invención se aplica al campo de hornos de arco eléctrico empleados para fundir acero y aleaciones del mismo, y se ha concedido y diseñado para llevar al óptimo la eficiencia y rendimiento de la planta, usando fuentes de energía alternativas de una manera apropiada. La invención se aplica a hornos que trabajan con corriente directa y a hornos que trabajan con corriente alterna. - 4 - noooo" 2 Los hornos a los cuales se aplica la invención pueden tener un canal de colada y un agujero de colada sin la colocación del agujero de colada siendo restringido de manera alguna. Esta es una aplicación preferida típica para hornos que trabajan con el método de "estanque" es decir con un talón líquido siempre presente. La invención tiene el objeto de lograr economías significativas de la energía consumida para alimentar el horno y de los tiempos de fusión. La invención es también particularmente apropiada para la fusión de cargas completamente frías. La invención se emplea para cargar el horno con chatarra por medio de cajones o para la carga continua de chatarra, o para la carga continua con material pre-reducido, o para cargas mezcladas. Los métodos del estado actual de la técnica para la fusión de metales incluyen el proceso de inyectar elementos gaseosos en el horno a fin de lograr una reacción de oxidación con el carbono y con los otros elementos químicos oxidables en la masa metálica fundida. La reacción de oxidación permite el potencial intrínseco de energía del carbono y de los otros elementos químicos para ser recuperados por medio de una reacción de oxidación exotérmica .

Los elementos gaseosos inyectados pueden consistir de aire enriquecido con oxígeno a aún de oxígeno puro. Estos elementos gaseosos pueden hacerse soplar hacia el metal fundido por medio de lanzas colocadas por encima de la superficie del baño, y/o por boquillas o toberas colocadas en el fondo del horno . La Patente Norteamericana Número A-3,459,867 da a conocer el uso de quemadores que suministran oxígeno en cantidades cuidadosamente calculadas y por lo tanto con un exceso de oxígeno. Estos quemadores actúan a lo largo de una circunferencia colocada entre los electrodos y la pared lateral del horno, y trabajan siguiente el movimiento del metal. La Patente Nortemaricana Número A-2,909,422 da a conocer el suministro de oxígeno y otras substancias a través de un electrodo hueco. El estado actual de la técnica por lo tanto incluye la inyección de aditivos y terrón vegetal pulverizado a través de los electrodos huecos colocados en el techo de los hornos. Estos aditivos y el carbón pulverizado complementan y reemplazan el carbono usado en la reacción de oxidación y permiten la contribución de energía que se proporciona mediante esa reacción que se mantiene elevada. La Patente de la Gran Bretaña Número A-2,115,011 da a conocer la manera de soplar un gas de agitación y procesamiento desde debajo del baño del metal fundido, la introducción de un material carbonoso sólido desde por encima y el uso de toberas - 6 - ?00¾ ¦' 44 "17 colocadas en la pared lateral y suministrar mezclas de gases hacia el baño. La Patente de la Gran Bretaña Número A-l, 421,203 da a conocer el suministro de oxigeno y otros gases desde el fondo en una zona entre los electrodos y la pared lateral del horno. La Patente de Francis Número B-2.208.988 da a conocer el suministro de gases desde por encima hacia abajo delntro del horno y también el suministro de gases desde debajo de la chatarra y/o baño de metal fundido hacia la zona de electrodos y también entre los electrodos y la pared lateral del horno. Este documento da a conocer asimismo en la pared lateral una o más lanzas que suministran oxigeno y/u otros gases en una configuración siguiendo el movimiento del metal, entre los electrodos y la pared lateral del horno. La Patente Europea Número BI-0257450 da a conocer un método que incluye una pluralidad de lanzas para oxigeno, o mezclas de oxigeno, que trabajan entre los electrodos y las paredes internas del horno y también una pluralidad de boquillas colocadas debajo del baño fundido en las zonas en donde trabajan las lanzas. Estas boquillas colocadas en el fondo también se en-plean para agitar el baño y para hacer uniforme la acción de soplado de las lanzas puesto que aún cuando se usen lanzas de tipo supersónico, el chorro de los gases de combustión no puede llegar a una profundidad mayor de 20 a 30 centímetros en el _ . baño fundido, a no ser que se empleen lanzas desechables, no reutilizables . Las boquillas y toberas del estado actual de la técnica trabajan típicamente a presiones hasta de 60 bar y normalmente entre 5 y 20 bar. Como podrá verse en la Patente Norteamericana Número A-3,902,889 y la Patente Europea Número BI-0257450 estas boquillas y toberas colocadas en el fondo tienen un diámetro de emisión de oxígeno de entre 3 y 6 milímetros y ventajosamente son de tipo de dos tuberías con una tubería central que emite 02 y un conducto anular que emite hidrocarburos y/o gases inertes para fines de enfriamiento. El empleo de toberas para soplar desde el fondo del oxígeno combinado, por ejemplo con diferentes fluidos tales como argón, nitrógeno y metano, permite que la reacción de oxidación se mejore y se haga uniforme. La tecnología de las toberas permite que se logre una mejor homogenización del acero líquido, haciendo posible de esta manera un trabajo intenso en una condición de "arco largo" sin generar desuniformidad de temperatura y haciendo también posible acortar el tiempo de fusión así como todavía otras ven-taj as . En el estado actual de la técnica, el soplado de los gases desde el fondo se lleva a cabo a presión relativamente elevada con regímenes de flujo relativamente bajos de los gases nnofl'"48 C 7 J a través de una pluralidad de toberas, generalmente de un diámetro pequeño, distribuidas en el fondo. La regulación del soplado durante los distintos ciclos de trabajo se lleva también a cabo en el régimen de flujo de los gases; la presión se puede variar pero solamente como un resultado de la variación del régimen de flujo. En el estado actual de la técnica, las toberas se colocan casi simétricamente en el crisol del horno y corresponden frecuentemente a las lanzas de emisión de oxigeno. Esta disposición de las toberas y las lanzas que suministran oxigeno y otros gases, no se presta a ninguna mejora en la eficiencia y rendimiento de la planta de fusión. Los solicitantes presentes por lo tanto han investigado, aprobado y sorprendentemente logrado esta invención con el objeto de obtener mejoras adicionales, en particular en el rendimiento de la planta, en los tiempos de fusión, en el consumo de energía, en la homogenización del baño y por lo tanto en mayor conflabilidad de los valores de temperatura y valores de análisis. Esta invención se señala y caracteriza en las reivindicaciones principales respectivas, mientras que en las reivindicaciones dependientes describen las variantes de la idea de la solución principal. La invención está basada en una nueva técnica y enfoque filosófico de funcionamiento en comparación con el estado actual de la técnica, mientras que emplea piezas y componentes conocidos, pero el uso de estas piezas y componentes se lleva a cabo de una manera innovatoria no vislumbrada con anterioridad. Esta invención usa de una manera innovatoria la tecnología de tobera para inyectar el gas desde el crisol del horno a fin de lograr un arranque rápido de la reacción de oxidación, para aumentar el área afectada mediante la reacción y para acelerar la fusión de la carga. El gas es oxígeno principalmente puro o combinado. De conformidad con la invención, el gas puro o combinado se inyecta en una cantidad relativamente grande a una presión que puede modularse a través de las toberas colocadas en el crisol del horno. La tubería de suministro de oxígeno en las toberas se fabrica de cobre y típicamente tiene un diámetro mayor de 8 milímetros, dependiendo de la capacidad del horno y del número de toberas incluidas . Esta tubería de suministro de oxígeno queda abarcada ventajosamente mediante labrado a máquina de una perforación en la sección poligonal o en forma de estrella o en cualquier caso, en una sección que tenga una configuración simétrica y que sea capaz de rodearse dentro de una circunferencia para ser capaz de ser restringida dentro de una tubería cilindrica para crear pasajes para la mezcla de enfriamiento alrededor de la periferia de la tubería misma. Esta conformación es muy impor- tante puesto que asegura un enfriamiento uniforme y constante de la tubería de suministro. Mediante sección poligonal se quiere dar a entender a continuación cualquier sección que pueda restringirse dentro de una circunferencia. Las toberas de conformidad con la invención se colocan por lo menos en las zonas más frías del horno a fin de contribuir activamente a la elevación de la temperatura en aquellas zonas específicas. Las toberas en el fondo del horno se colocan con sus centros dispuestos dentro de un anillo definido por dos perímetros, a saber un perímetro interno y un perímetro externo. El perímetro interno en esta posición más cerca del centro está a una distancia que es la cuarta parte de la línea que conecta un punto de la caja externa con el centro del horno, mientras que el perímetro externo en su extensión máxima es igual a las tres cuartas partes de la línea que conecta un punto de la caja externa del horno con el centro del horno. De conformidad con una variante menos evolutiva, el anillo que rodea las toberas es circular. Este anillo encierra los electrodos y queda al exterior de los mismos. La línea resultante del perímetro externo del anillo como se define en lo que antecede es el resultado de un compromiso entre proseguir más alejado del centro del horno para - li - ' T82 calentar las zonas frías del mismo y no llegar demasiado cerca de las paredes para evitar dañar el material refractario. La mejor posición de las toberas se determina de acuerdo con la posición de las lanzas superiores que emiten oxígeno, la posición de los quemadores, la posición del agujero de aspiración de vapores (cuarto agujero) y la posición de los electrodos superiores y los electrodos inferiores y el horno trabaja con corriente directa. De acuerdo con una variante, se toma en cuenta también la estructura general del horno y de las otras variables conocidas a priori, en la etapa de diseñar el horno mismo. En otras palabras, las toberas se colocan no simétricamente cuando es más necesario obtener energía que hacer uniforme la temperatura del baño y hacer la distribución de calor en el baño tan simétrica y homogénea como sea posible. Los solicitantes presentes han .encontrado ventajoso en un horno eléctrico con electrodos y con un cuarto agujero con una chimenea interior, proporcionar por lo menos tres toberas y por lo menos una lanza de oxígeno supersónica. En este tipo de horno, se colocan dos toberas en los lados del cuarto agujero, una de ellas en el lado del mismo hacia el agujero de escoria, mientras que la tercera tobera se coloca hacia la boquilla de fundición.

""T8 En vez de esto, la lanza de oxígeno de un tipo supersónico queda orientada ventajosamente hacia el centro del horno y se coloca en el lado de los electrodos. De conformidad con una variante, una tober auxiliar, que se conforma esencialmente como las otras toberas pero que tiene características de régimen de flujo diferenciado o uri método diferenciado de funcionamiento, se incluye en el fondo en la zona en donde la lanza de oxígeno supersónica coopera con el baño de metal fundido. Por lo tanto, esta tobera auxiliar de conformidad con la invención actúa después de que ha comenzado la fusión y reemplaza la lanza supersónica con ciertos tipos de acero y más generalmente con ciertas condiciones de trabajo. En el método de conformidad con la invención, la presión de la emisión del gas de oxidación se gradúa y modula de acuerdo con las fases de carga del horno, y el régimen de flujo se deja variar funcionalmente como resultado de las variaciones graduadas por la presión. Cuando la carga se lleva a cabo con saltos, cada fase de carga se divide en una pluralidad de periodos, cada uno de los cuales se caracteriza por un valor de presión específico y régimen de flujo específico de la inyección del gas de oxidación. Cuando la carga es continua, todo el ciclo se divide en periodos, cada uno de los cuales está caracterizado por un " ' 8 valor de presión y régimen de flujo específicos del soplado de los gases de oxidación. A medida que continua el proceso de fusión, es ventajoso aumentar progresivamente o en cualquier caso variar apropiadamente de acuerdo con la invención, la presión de la inyección de oxígeno con el aumento de la cantidad de carbono disponible para la reacción de oxidación. De conformidad con la invención, durante la fase inactiva entre un ciclo de carga y el siguiente, la presión de la inyección del gas lleva a un valor mínimo predeterminado y se mantiene a ese valor. Este valor mínimo está representado por una presión suficiente para superar el talón de metal líquido es decir la presión ferrostática del baño y también la acción dinámica de la carga en el metal líquido en el momento de la introducción de la carga. Este valor mínimo por lo tanto se calcula de manera que no se efectúe un flujo de retroceso del metal líquido hacia las toberas, ya que este flujo de retroceso podría conducir al bloqueo o obturación de las toberas. La presión de trabajo del oxígeno dentro de cada ciclo se determina de acuerdo con el tipo de chatarra o material pre-reducido o mezclas del mismo que se usa para la fusión y también de acuerdo con el tipo de acero que se desea producir; esta presión se obtiene experimentalmente creando cuadros apropiados.

El oxigeno se hace soplar desde las toberas a una presión que puede variarse y que queda esencialmente entre cero y once bars. De conformidad con la invención, la tubería de soplado central se usa para inyectar los gases inertes y el oxígeno cuando por ejemplo el carbono va a combinarse con el oxígeno para el accionamiento de la pos-combustión que se ha apagado. Esta presión de soplado baja de conformidad con la invención no ocasiona problemas de salpicaduras del acero líquido. Además determina una baja velocidad de levantamiento de las moléculas de oxígeno dentro del baño de metal fundido. Esto conduce a un tiempo de permanencia más prolongado en el baño de metal fundido y por lo tanto un tiempo más prolongado disponible para combinarse con las moléculas de carbono . La baja velocidad de levantamiento de las moléculas de oxígeno se convierte en una baja velocidad de salida de las moléculas de oxígeno por si mismas o en combinación desde el baño de metal fundido, y esta situación involucra un tratamiento más fácil de las moléculas de oxígeno por si mismas o en combinación, mediante la capa de escoria que actúa de esta manera como un elemento para desacelerar y filtrar las moléculas de CO combinadas. De conformidad con la invención, la combinación de las innovaciones introducidas tiene el efecto de que la reac- ción de las moléculas de CO con el oxigeno alimentado por los quemadores de pos-combustión se efectúa entre la capa de escoria y el baño de metal fundido, y en la capa de escoria y por lo tanto toda la energía producida mediante esta reacción se transfiere directamente al baño o desde la capa de escoria al baño, sin las pérdidas típicas de la tecnología conocida. Una presión de inyección baja ocasiona también menos turbulencia en el baño y por lo tanto menos problemas para el arco eléctrico y por lo tanto mejora su eficiencia. El régimen de flujo del oxígeno en cada tobera individual es una función de la capacidad del horno y comprende entre aproximadamente 0 y 1000 Nm3 po hora; el régimen óptimo de flujo es entre 30 y 400 Nm3 por hora con una relación que varía desde 2/3 a 1/10 del régimen de flujo del oxígeno en cada quemador de pos-combustión individual. Cada tobera de conformidad con la invención se puede controlar individualmente de acuerdo con la zona en la cual se coloque. Por lo tanto, con los requisitos específicos o situaciones que ocurren durante la fusión, es posible que haya una mayor o menor inyección de oxígeno desde una tobera que de otra tobera . De conformidad con la invención, la mezcla de enfriamiento que pasa a través de las tuberías anulares de las toberas consiste de por lo menos un gas con alta potencia de enfriamiento tal como por ejemplo metano u otro hidrocarburo ' - C87 apropiado, y de un gas con una función de dilución tal como nitrógeno o dióxido de carbono, por ejemplo. De conformidad con la invención, el porcentaje de metano en la mezcla depende del régimen de flujo del oxígeno introducido en el horno, y del periodo específico del ciclo de trabajo durante el cual se efectúa la introducción. De conformidad con la invención, este ajuste de la mezcla de enfriamiento se lleva a cabo mediante accionamiento en la línea de suministro del componente de dilución de la mezcla, en este caso nitrógeno o dióxido de carbono, a fin de que no se efectúen interrupciones del flujo de metano. De hecho se ha encontrado que estas interrupciones del suministro de metano en la mezcla de enfriamiento podrían ocasionar aumentos repentinos y peligrosos de la temperatura en las toberas. De conformidad con una variante de la invención, se pre-coloca también una tubería específica ventajosamente una tubería revestida con cerámica que tiene un diámetro de aproximadamente 18 a 25 milímetros, a fin de introducir el carbón pulverizado en un portador de aire y nitrógeno debajo del nivel del baño fundido para reemplazar el carbono usado en la reacción de oxidación. De conformidad con una variante adicional, la inyección de carbón o hulla se lleva a cabo por medio de o también mediante toberas colocadas en el fondo del horno en un portador de oxígeno u otro gas.

La cantidad de carbón introducida en el baño de metal fundido es una función del oxigeno introducido y del carbono equivalente contenido en la chatarra o el material pre-re-ducido . La introducción de carbón si se lleva a cabo con una lanza, se lleva a cabo directamente dentro del metal líquido debajo de la capa superficial de escoria que se forma en el baño de fusión. La zona periférica de introducción de carbón de piedra asimismo se determina con una función de los requisitos específicos que se suscitan durante los pasos de funcionamiento es decir como una función de las zonas oxidadas más intensamente con anterioridad, en donde ocurre por lo tanto la mayor necesidad para compensar y reemplazar el carbono usado en la reacción. De conformidad con la invención, es posible asegurarse de si una masa metálica todavía no completamente fundida existe aún en el fondo del horno al final de la fusión y durante el proceso de refinación. Esto se lleva a cabo determinando si el gradiente de temperatura para llevar la masa fundida a la temperatura de colada durante el paso de refinación corresponde a los valores que corresponden a la condición de una masa completamente fundida. Por ejemplo si se encuentra que el gradiente de temperatura es menor que los valores de referencia, esto significa ¦ 089 que una cantidad de masa metálica no perfectamente fundido existe en el fondo del horno. Por lo tanto, en la fundición sucesiva, o en el paso de refinación mismo si se lleva a cabo una comprobación en tiempo real, por lo menos los parámetros de la presión de la inyección desde el fondo se cambian para aumentar la energía en el baño y completar la fusión de la masa no completamente fundida . De conformidad con la invención, se incluyen dos o más quemadores de pos-combustión y se colocan de manera tal que su chorro que contiene oxígeno afecta la zona de mayor enriquecimiento de CO, a saber la zona del anillo afectada por la emisión del cono de oxígeno desde las toberas y/o desde las lanzas de oxígeno supersónicas. La amplia dispersión del oxígeno emitido es ayudada por el gran diámetro de las toberas mismas. Las figuras anexas se proporciona como un ejemplo no restrictivo y muestran una modalidad preferida de la invención de la siguiente manera: La Figura 1 es un diagrama de un horno de arco eléctrico; La Figura 2 es una vista de planta diagramática del crisol de un horno de corriente directa; La Figura 3 es un diagrama funcional del sistema para regular la composición de la mezcla de enfriamiento; La Figura 4 es una forma de modalidad de una tobera empleada en el método de conformidad con la invención; La Figura 5 es una vista de planta de un horno eléctrico con una chimenea interior y un agujero de colada excéntrico de conformidad con la invención. Un sistema 10 de horno eléctrico mostado en la Figura 1 comprende un sistema de un electrodo superior o electrodos 11 superiores para generar un arco eléctrico y en este ejemplo de un horno de corriente directa, de electrodos 22 de fondo colocados en un crisol 14 del horno 10. El método para trabajar el horno 10 eléctrico de conformidad con la invención proporciona medios para la inyección de oxigeno puro o combinado hacia el baño para comenzar una reacción con el carbono contenido en la masa metálica fundida y para producir energía. Este oxígeno es inyectado a través de las toberas 13 colocadas en el crisol 14 del horno 10 y también se inyecta por medio de lanzas 12 supersónicas apropiadas por encima de la superficie del baño. Las toberas 13, que son en un número que varía de acuerdo con la capacidad del horno 10 eléctrico pero que son por lo menos tres, se colocan (Figura 2) en este caso de una manera asimétrica en las zonas determinadas como las zonas frías en el horno 10 eléctrico.

La Figura 5 muestra tres toberas 13, a saber una primera 13a, una segunda 13b y una tercera 13c. Estas toberas 13 se colocan en el crisol 14 del horno 10 con relación a un cuarto agujero 31, a un agujero 29 de escoria y a una salida 36 de colada así como los electros 11 superiores. Como podrá verse de la Figura 5, la primera y segunda toberas 13a-13b se colocan en los dos lados del cuarto agujero 31 y en cooperación con el primero y segundo electrodos lla-llb superiores. La segunda tobera 13b se desplaza hacia el agujero 29 de escoria. En vez de esto, la tercera tobera 13c se coloca hacia la salida 36 de colada y ligeramente hacia el lado del eje intermedio del crisol 14 del horno 10 para cooperar con la zona fría entre el primer electrodos lia y el tercer electrodo 11c superior. En esta posición, la tercera tobera 13c coopera para mantener uniforme la temperatura del baño también hacia la salida 36 de colada. Como podrá verse en la Figura 5, las toberas 13 cooperan con un anillo 34 que en este caso tiene un desarrollo circular y rodea los electrodos 11 superiores. Este anillo 34 circular se define mediante un perímetro 32 externo que en este caso es circular, y mediante un perímetro 33 interno que también es circular en este ejemplo. Una lanza 12 de oxígeno supersónica actúa entre el segundo y tercer electrodos llb-llc superiores y cerca del ter- _ 2i - W- " G92 cer electrodo 11c superior y queda orientado hacia el centro del horno 10 para trabajar en el metal fundido en una zona exenta de toberas 13. De acuerdo con una variante, una tobera (no ilustrada) para el oxigeno se incluye en asociación con el anillo 34 circular y en relación con la zona en donde trabaja la lanza 12 de oxigeno supersónica, y reemplaza progresivamente esa lanza 12 durante un ciclo de trabajo Los quemadores 28 de pos-combustión colocados de conformidad con el movimiento del metal fundido, cooperan con el anillo 34 circular es decir la acción de un quemador trabaja como un soporte para la acción del siguiente; los quemadores en este ejemplo trabajan en la dirección de rotación perpendicular del metal que se determina mediante los electrodos 11 superiores . La Figura 5 muestra también el material 37 refractario, una pared lateral 30 del horno que contiene el material 37 refractario y también las tuberías 35 de enfriamiento por encima del baño. El método de conformidad con la invención incluye también un paso para inyectar el carbón de piedra pulverizado en un portador de aire o nitrógeno por medio de tuberías 15 revestidas con cerámica, por ejemplo, debajo del nivel 16 del baño fundido para reemplazar el carbono usado en la reacción de oxidación. - 22 - 10 O-" 60 93 Estas tuberías 15 revestidas con cerámica se inclinan con relación al nivel 16 del baño fundido mediante un ángulo "alfa" ventajosamente entre 30° y 60° para impedir un flujo de retroceso del metal líquido hacia las tuberías cuando se detiene la inyección. De conformidad con la invención, la presión del soplado del oxígeno a través de las toberas 13 se gradúa y modula funcionalmente de acuerdo con los pasos individuales de procesamiento y sobre la base de periodos específicos separados durante aquellos pasos. La presión se gradúa de acuerdo con los valores determinados en los experimentos como siendo la mejor para el periodo de procesamiento específico y para que el producto se fabrique. La Figura 4 muestra un ejemplo de una tobera 13 usada en el método de conformidad con la invención para inyectar oxígeno desde el fondo del horno 10. Esta tobera 13 tiene una tubería 18 central para el suministro de oxígeno, obteniéndose la tubería 18 en este caso mediante labrando a máquina una perforación en la sección 19 de cobre poligonal. Esta sección 19 de cobre poligonal está rodeada por una tubería 20 cilindrica para crear una pluralidad de sectores 21 entre cada lado 17 de la sección 19 de cobre poligonal, y la circunferencia interna de la tubería 20 cilindrica. Los sectores 21 forman pasajes para la mezcla de enfriamiento gaseosa.

La tubería 18 central que suministra oxígeno de preferencia tiene un diámetro de entre 8 y 30 milímetros, dependiendo de la capacidad del horno 10 eléctrico. La mezcla de enfriamiento que pasa a través de los sectores 21 consiste de por lo menos un gas que tiene una potencia de enfriamiento elevada, metano en este ejemplo, y de un gas diluyente o "de relleno o carga" que en este ejemplo es C02. La Figura 3 muestra con un diagrama funcional el sistema para el ajuste instantáneo de los porcentajes de los componentes de la mezcla de enfriamiento. El ajuste de los porcentajes se lleva a cabo manteniendo inalterado o esencialmente inalterado a un valor determinado a priori como siendo esencial para asegurar el enfriamiento deseado y necesario de las toberas 13, la relación entre la cantidad de gas de enfriamiento en la mezcla y el re-gimen de flujo del oxígeno. En este ejemplo, el ajuste principal se lleva a cabo por medio de un circuito 27 de ajuste en la presión del oxígeno inyectado a través de la tubería 18 de suministro central de las toberas 13. El ajuste de la presión afecta el régimen de flujo del oxígeno, ese régimen de flujo siendo leído continuamente por un medio 23 de lectura de flujo y siendo enviado a un regulador 24 que actúa en una válvula 25 colocada en la linea de suministro de C02 y para variar la presión del C02.

La variación de la presión de CC^ ocasiona una varia ción correspondiente del régimen de flujo del CC>2 y esta - -variación del régimen de flujo se compensa en un-> mezclador -26 por una variación en el signo opuesto de CH^ . De conformidad con una variante, las tuberías que alimentan la mezcla de enfriamiento y el oxígeno están eléctri_ camente aisladas para impedir el sobre calentamiento ocasionado por la formación de las corrientes inducidas. Esta .invención es especialmente eficaz cuando está -asociada con sistemas de suministro eléctrico que permiten — que el horno 10 eléctrico trabaje en la condición de un arco-prolongado .

Claims (20)

NOVEDAD DEL INVENTO 00 · 0277 Habiendo descrito la invención, s considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama 1 contenido en las siguientes cláusulas:

1. Un horno de arco eléctrico con fuentes alternativas de energía, el cual funciona con corriente directa o alterna, dicho horno comprende al menos un electrodo (11) y medios para inyectar oxígeno puro ó combinado amos arriba de la tina (16) por medio de lanzas (12) y debajo mediante una pluralidad de toberas (13) posicionadas en el fogón del horno (10), las tobaras (13) siendo enfriadas mediante un movimiento periférico de una mezcla gaseosa de enfriamiento consistiendo al menos de un gas teniendo un poder de enfriamiento alto y de al menos un gas diluyente, medios (15) siendo incluidos para introducir aditivos y/o carbón en polvo, quemadores (28) posiblemente también siendo proporcionados, en donde el horno comprende posteriormente las siguientes características: -Las toberas (13) incluyen una tubería de entrega de oxígeno (19) teniendo un diámetro mayor a 8mm; -la presión del oxígeno es gobernada funcionalmente por los pasos de trabajo, siendo una presión de entrega mínima constante; 26 HQO 0278 presión máxima del estallido del oxigeno es de unos 11 bar. -las toberas (13) están colocadas con un anillo imaginario (34), el cual circunscribe el al menos un electrodo (11) y es definido por un perímetro externo (31) y un perímetro interno (33) ; -una o dos lanzas supersónicas de oxígeno (12) dirigidas a al menos una zona del horno libre de toberas (13) inyectando oxígeno.

2. El horno eléctrico como es definido en la cláusula, en donde la tasa de flujo de oxígeno en cada tobera individual (13) es de entre 0 y 1000 Nm3 por hora.

3. El horno eléctrico como es definido en la cláusula, en donde la tasa de flujo de oxígeno en cada tobera individual (13) es de entre 30 y 400 Nm3 por hora.

4. El horno eléctrico como es definido en cualquiera de las cláusulas anteriores, en donde la tasa de flujo del oxígeno en las toberas (13) es en una porción de entre 2/3 y 1/10 de la tasa de flujo del oxígeno en los quemadores de post-combustión (28) . 27 VOQOO

5. El horno eléctrico como es definido en las cláusulas de la 1 a la 3, en donde la tasa de flujo del oxigeno en las toberas (13) es de 1/3 de la tasa de flujo del oxigeno en los quemadores de post-combustión (28) .

6. El horno eléctrico como es definido en las cláusulas de la 1 a la 3, en donde las dos toberas (13a-13b) están posicionadas en los dos lados de un cuarto hoyo (31) y una de las dos toberas (13) es desplazada hacia delante del hoyo de desperdicio (29) .

7. El horno eléctrico como es definido en cualquiera de las cláusulas anteriores, en donde cada tobera (13) tiene una tubería central de entrega de oxígeno (18) de un una forma externa pilogonal y con una tubería periférica externa (20) sirviendo como elemento toric circunferencial, siendo definido un sector para alimentar la mezcla de enfriamiento entre cada lado externo de la tubería central de entrega de oxígeno (18) y la circunferencia interna de la tubería periférica externa (20) .

8. El horno eléctrico como es definido en cualquiera de las cláusulas anteriores, en donde el perímetro externo (32) del anillo imaginario (34) está ubicado a una distancia del centro del horno no mayor a tres cuartos de la distancia entre dicho centro y la cubierta exterior (30) del horno.

9. El horno eléctrico como es definido en cualquiera de las cláusulas anteriores, en donde el perímetro interior (33) del anillo imaginario (34) está ubicado a una distancia del centro del horno no menor a un cuarto de la distancia entre dicho centro y la cubierta exterior (30) del horno.

10. El horno eléctrico como es definido en cualquiera de las cláusulas anteriores, en donde el anillo imaginario (34) es circular.

11. El horno eléctrico como es mencionado en la cláusula 1, en una tercera tobera (13c) se encuentra posicionado hacia una salida circular (36) y en el otro lado del eje mediano del fogón (14) del horno (10) del lado de donde esté ubicado el electrodo (11) más cercano.

12. El horno eléctrico como es definido en cualquiera de las cláusulas anteriores, en donde la mezcla para enfriar las toberas (13) comprende metano en un porcentaje el cual puede variar de acuerdo con la presión del oxígeno, el paso de trabajo, el tipo de desecho y la calidad de acero requerida. 29 ' 0?ß28?

13. El horno eléctrico como es definido en cualquiera de las cláusulas anteriores, en donde la tobera (15) para introducir carbón en polvo incluye al menos un segmento de salida el cual consiste de de una tubería reemplazable cubierta de cerámica y está posicionada debajo del nivel del metal fundido (16), la tubería cubierta de cerámica teniendo un diámetro de entre 18 y 25 milímetros y estando inclinada en relación a la tina (16) en un ángulo "a" de al menos 30°.

14. El horno eléctrico como es definido en cualquiera de las cláusulas anteriores, en donde la tubería central de entrega de oxígeno y la tubería periférica externa están eléctricamente aisladas.

15. El horno eléctrico como es definido en cualquiera de las cláusulas anteriores, el cual incluye al menos una tobera (15) para introducir carbón en polvo en un transportador de aire o nitrógeno.

16. Método operativo de fundición realizado con un horno eléctrico como el definido en las cláusulas de la 1 a la 15, en donde dicho método inyecta oxígeno puro o combinado ambos arriba de la tina (16) mediante las lanzas (12) u dentro de la tina (16) mediante una pluralidad de toberas (13) posicionadas en el fogón del horno (10) , las toberas (13) siendo enfriadas mediante el movimiento periférico de una mezcla de enfriamiento consistiendo al menos de un gas teniendo un alto poder de enfriamiento y al menos un aditivo de gas diluyente y/o polvo de carbón siendo introducidos dentro de la tina, el método estando caracterizado en que en que la operación de carga asociada con cada carga independiente es dividida en periodos definidos, cada periodo definido siendo asociado con una presión especifica de la entrega d oxigeno y un porcentaje de gas teniendo un alto poder de enfriamiento, la entrega de oxigeno a través de cada tobera (13) estando funcionalmente asociada con la presión, habiendo una presión mínima de entrega de oxígeno en cada momento del funcionamiento del horno (10), y un máximo de presión de alrededor 11 bar el cual nunca es excedido, y en que el oxígeno, es inyectado por una lanza supersónica a al menos una zona libre de toberas inyectando oxígeno.

17. El método como es definido en la cláusula 16, en donde la tasa de flujo de carbón en polvo está asociada con cada periodo individual del paso de carga.

18. El método como es definido en la cláusula 16 ó 17, en donde la presión del oxígeno en las toberas (13) depende en el periodo de procesamiento específico y de la presencia de masa frías en la tina (16) de metal líquido.

19. El método como es definido en las cláusulas 16 a la 18, en donde cada tobera (13) es controlada individualmente con parámetros de uso específicos.

20. El método como es definido en la cláusulas 16 a la 19, el cual coopera con medios eléctricos que obtienen la condición de un gran arco.