Procedimiento y dispositivo para el control de la generación de una escoria espumosa en una colada metálica.

Procedimiento para el control/la regulación de la generación de una escoria espumosa (1) en una colada metálica(2) en un horno de arco voltaico (3),

presentando el procedimiento las siguientes etapas:

determinación continua de la magnitud de la amplitud de oscilación y/o la frecuencia de oscilación del horno dearco voltaico, representando la amplitud de oscilación y/o la frecuencia de oscilación la altura de capa real de laescoria espumosa (1) en el horno de arco voltaico;

adición de una mezcla (4), que contiene al menos un óxido de metal y carbono, al horno de arco voltaico (3) enrespuesta a la amplitud de oscilación y/o la frecuencia de oscilación medida, de tal manera que se produce o semantiene una altura (h) de capa teórica deseada de la escoria espumosa (1); y

1estableciéndose la magnitud de la amplitud de oscilación y/o la frecuencia de oscilación del horno de arcovoltaico mediante la evaluación de las oscilaciones medidas en al menos un electrodo (6) en el horno de arcovoltaico (3) mediante un vibrómetro de láser Doppler (8).

Procedimiento y dispositivo para el control de la generación de una escoria espumosa en una colada metálica La presente invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para el control de la generación de una escoria espumosa en una colada metálica.

La presente invención se refiere particularmente a un procedimiento para el control de escoria espumosa de una colada de acero en un horno de arco voltaico.

A la colada metálica se añade en un horno de arco voltaico una mezcla que contiene al menos un óxido de metal y carbono. La mezcla reacciona químicamente en la zona entre la colada metálica y la capa de escoria cuando se introduce en ese lugar. A este respecto comienza un proceso de reducción del óxido de metal. Durante el proceso de reducción del óxido de metal con el carbono se produce monóxido de carbono (CO) . El CO da lugar a una formación de burbujas y forma espuma en la escoria.

Durante el funcionamiento de un horno de arco voltaico se funde la carga, tal como la chatarra a fundir, en el horno mediante el arco voltaico de los electrodos. La función primaria de la escoria espumosa consiste en la retirada de constituyentes indeseados de la colada metálica. La escoria espumosa cumple, debido al estado espumado, además una función de protección. La escoria espumosa rellena al menos parcialmente el espacio entre los extremos de los electrodos y la superficie de metal y protege, debido a su reducida conductividad térmica, la mampostería refractaria del horno frente a la energía de radiación del arco voltaico. La radiación del arco voltaico se reduce intensamente frente a la pared del horno de arco voltaico y se mejora la aportación de energía a la colada metálica.

El arco voltaico envuelto o recubierto por escoria espumosa emite menos ruidos al entorno, por lo que se mejoran las condiciones del entorno en la zona del horno. La escoria espumosa disminuye las tensiones mecánicas y térmicas en las puntas de los electrodos y reduce pérdidas térmicas, el sonido y la formación de polvo disminuyen durante el periodo de fusión y sobrecalentamiento.

Por el documento WO 2007/087979 A1 se conoce un procedimiento para la generación de una escoria espumosa en una colada metálica en un horno metalúrgico. En el procedimiento se introduce una mezcla que contiene óxido de metal y carbono en el horno.

El documento DE 10 2005 034409 desvela un procedimiento (y un dispositivo) para la medición de la altura de la escoria espumosa en un horno de arco voltaico, midiéndose las oscilaciones en el horno de arco voltaico con sensores de sonido propagado a través de cuerpos sólidos y transmitiéndose para la evaluación.

Por el documento EP 0637634 A1 se conoce un procedimiento para la producción de una colada de metal, particularmente una colada de acero, en un horno de arco voltaico. A este respecto se cubre la superficie del baño durante los periodos de baño plano con una escoria espumosa. La altura de capa de la escoria espumosa a este respecto se dimensiona de tal manera que la escoria espumosa se extiende al menos a lo largo de todo el arco voltaico. La medición del nivel se realiza a través de un método de medición de alta temperatura óptico con una cámara de vídeo de alta temperatura o un radar de alta temperatura.

Por el documento WO 2007/009924 A1 se conoce un procedimiento para la determinación de al menos una magnitud de estado de un horno de arco voltaico con al menos un electrodo. A este respecto se establece el suministro de energía al horno de arco voltaico con ayuda de al menos un sensor eléctrico. Se miden oscilaciones en el horno de arco voltaico. Se determina al menos una magnitud de estado con ayuda de una función de transmisión que se establece mediante evaluación de las oscilaciones medidas y mediante evaluación de datos de medición del al menos un sensor eléctrico.

Para conseguir las ventajas que se han mencionado anteriormente de la escoria espumosa es muy necesario que la escoria espumosa esté presente siempre a una altura predeterminada en el horno de arco voltaico. En procedimientos conocidos se ha demostrado que el control preciso de la cantidad/altura de la escoria espumosa es difícil.

La invención se basa en el objetivo de proporcionar un procedimiento mejorado y fiable así como un dispositivo correspondiente para el control o la regulación de la formación de escoria espumosa, para que se produzca y se mantenga una cantidad/altura óptima de escoria espumosa en el horno de arco voltaico.

Este objetivo se resuelve mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1. Comprende las siguientes etapas:

determinación continua de la magnitud de la amplitud de oscilación y/o la frecuencia de oscilación del horno de arco voltaico, representando la amplitud de oscilación y/o la frecuencia de oscilación la altura de capa real de la escoria espumosa en el horno de arco voltaico; adición de una mezcla que contiene al menos un óxido de metal y carbono en el horno de arco voltaico en respuesta a la amplitud de oscilación y/o frecuencia de oscilación medida, de tal manera que se produce o mantiene una altura (h) de capa teórica deseada de la escoria espumosa (1) ; y estableciéndose la magnitud de la amplitud de oscilación y/o de la frecuencia de oscilación del horno de arco voltaico mediante evaluación de las oscilaciones medidas en al menos un electrodo en el horno de arco voltaico, por ejemplo, mediante un vibrómetro de láser Doppler.

Por debajo de la colada se reduce el óxido de metal por el carbono. Los gases que se producen durante la reducción forman burbujas en la escoria y se forma espuma en la escoria.

La altura de capa de la escoria espumosa se mantiene de forma dirigida en un nivel deseado, habiéndose de entender por el intervalo de la altura un marco de tolerancia admisible para la altura de la capa de escoria espumosa.

A este respecto, la adición de la mezcla que contiene al menos un óxido de metal y carbono puede realizarse de forma tanto continua como en intervalos temporales predefinidos.

Se halló que existen condiciones óptimas para la formación de espuma cuando se realiza la adición de la mezcla con una cantidad de 3 a 20 kg por minuto y por tonelada de colada metálica. De forma particularmente preferente, la adición se encuentra entre 5 y 15 kg por minuto y por tonelada de colada metálica.

Como horno metalúrgico se utiliza la mayoría de las veces un horno de arco voltaico o un grupo de fusión con electrodos. A este respecto está previsto que con la pared del horno configurada esencialmente de forma circular y con la disposición esencialmente central de al menos un electrodo del horno se realice la adición de la mezcla sobre una superficie de anillo circular entre los electrodos y la pared. Se ha visto que es ventajoso que la adición de la mezcla se realice en la zona del centro radial de la superficie de anillo circular.

Se puede utilizar una mezcla que además del óxido de metal y carbono presente además un material de soporte de hierro y/o cromo. Además puede presentar un material aglutinante. El manejo de la mezcla se simplifica si contiene briquetas o pellas.

Los materiales que dan lugar a la formación de una escoria espumosa generalmente son sólidos, tales como carbón, coque, madera, cementita, hierro directamente reductor (DRE) , hierro aglomerado en caliente (HBE) , mena, polvo de filtro, calamina, lodo seco y triturado, formadores de escoria tales como cal, piedra caliza, dolomita, fluorita así como mezclas de los mismos y gases, tales como O2, aire, N2, gas natural e hidrocarburos, H2O (vapor) así como mezclas de los mismos.

En el procedimiento de acuerdo con la invención se mantiene la cantidad de escoria espumosa dentro de límites deseados, la denominada banda teórica, de tal manera que se puede utilizar de forma optimizada el efecto ventajoso de la escoria espumosa. La expresión "banda teórica", por lo tanto, indica en la descripción en primer lugar un intervalo óptimo para la cantidad o la altura de capa de la escoria. Sin embargo, al mismo tiempo indica también un intervalo óptimo / una anchura de banda óptima para la amplitud o frecuencia de las oscilaciones del horno de arco voltaico, que representan la altura de capa de la escoria.

En el procedimiento de acuerdo con la invención se establece la magnitud de la amplitud de oscilación y/o la frecuencia de oscilación del horno de arco voltaico mediante evaluación de las oscilaciones medidas en los electrodos en el horno de arco voltaico mediante un vibrómetro de láser Doppler de forma continua y sin contacto.

En el procedimiento de acuerdo con la invención se miden como alternativa oscilaciones que parten del arco... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el control/la regulación de la generación de una escoria espumosa (1) en una colada metálica (2) en un horno de arco voltaico (3) , presentando el procedimiento las siguientes etapas:

determinación continua de la magnitud de la amplitud de oscilación y/o la frecuencia de oscilación del horno de arco voltaico, representando la amplitud de oscilación y/o la frecuencia de oscilación la altura de capa real de la escoria espumosa (1) en el horno de arco voltaico; adición de una mezcla (4) , que contiene al menos un óxido de metal y carbono, al horno de arco voltaico (3) en respuesta a la amplitud de oscilación y/o la frecuencia de oscilación medida, de tal manera que se produce o se mantiene una altura (h) de capa teórica deseada de la escoria espumosa (1) ; y estableciéndose la magnitud de la amplitud de oscilación y/o la frecuencia de oscilación del horno de arco voltaico mediante la evaluación de las oscilaciones medidas en al menos un electrodo (6) en el horno de arco voltaico (3) mediante un vibrómetro de láser Doppler (8) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, estableciéndose la magnitud de la amplitud de oscilación y/o la frecuencia de oscilación del horno de arco voltaico mediante evaluación de las oscilaciones que parten de un arco voltaico (10) del electrodo (6) del horno de arco voltaico (3) .

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, realizándose la adición de la mezcla (4) con una velocidad mayor o menor cuando la magnitud medida de la amplitud de oscilación y/o la frecuencia de oscilación del horno de arco voltaico se encuentra en el exterior de una banda de amplitud o frecuencia teórica y, por tanto, la altura de capa real (h) medida de la escoria espumosa (1) ya no es tan grande que el arco voltaico (10) esté envuelto por completo con escoria espumosa (1) a lo largo de toda su altura.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, realizándose con disminución de la amplitud de oscilación y/o la frecuencia de oscilación por debajo de la banda teórica la adición de la mezcla (4) con una menor velocidad.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, realizándose con aumento de la amplitud de oscilación y/o la frecuencia de oscilación por encima de la banda teórica la adición de la mezcla (4) con una mayor velocidad.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, reduciéndose o deteniéndose la adición de la mezcla (4) al alcanzar la banda teórica.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, realizándose la adición de la mezcla (4) de forma continua.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, realizándose la adición de la mezcla (4) a intervalos de tiempo predefinidos.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, introduciéndose la mezcla (4) entre la colada metálica (2) y la escoria (1) .

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, presentando la mezcla (4) además un material de soporte de hierro y/o cromo.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, presentando la mezcla (4) además un material aglutinante.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, conteniendo la mezcla (4) briquetas y/o pellas.

13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, reduciéndose por debajo de la escoria (1) el óxido de metal por el carbono y formando los gases que se producen durante la reducción burbujas en la escoria (1) y formándose espuma en la escoria (1) .

14. Dispositivo para el control de la generación de una escoria espumosa (1) en una colada metálica (2) , produciéndose y/o manteniéndose una altura (h) de capa deseada de la escoria espumosa (1) , que comprende un horno de arco voltaico (3) con al menos un electrodo (6) , al menos un arco voltaico (10) , al menos un equipo de suministro (7) para una mezcla (4) , que contiene al menos un óxido de metal y carbono, y al menos un vibrómetro de láser Doppler (8) que está colocado preferentemente en el exterior del horno de arco voltaico (3) , para el registro de oscilaciones del horno de arco voltaico, que representan la altura de capa real de la escoria; y un equipo de control o regulación para el control/la regulación de la altura (h) de capa de la escoria espumosa (1) en respuesta a las oscilaciones registradas del horno de arco voltaico.

15. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 14, midiendo el vibrómetro de láser Doppler oscilaciones en los electrodos (6) en el horno de arco voltaico (3) .

16. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 14 o 15, midiendo el vibrómetro de láser Doppler oscilaciones que parten del arco voltaico (10) del electrodo (6) .

17. Uso de un vibrómetro de láser Doppler para la medición de oscilaciones en los electrodos en el horno de arco voltaico (3) y para la determinación continua de la altura (h) de capa de la escoria espumosa (1) .