Aparato para inducir un flujo en un material en fusión.

Aparato para inducir el flujo en un material en fusión, comprendiendo dicho aparato una portilla de horno (18) revestida con material refractario que presenta una pared inclinada (16),

comprendiendo el revestimiento refractario (34) un área de espesor reducido, caracterizado porque se instala de forma no permanente una placa de montaje (66) fabricada con un material no magnético en la pared inclinada de la portilla que se extiende sobre el área de espesor reducido del revestimiento refractario, porque se monta una unidad de inducción electromagnética (14) en un lugar adyacente a una cara exterior de la placa de montaje y porque el aparato incluye un sistema de refrigeración (74, 76, 80, 86) para refrigerar la placa de montaje.

Aparato para inducir un flujo en un material en fusion.

La presente solicitud se refiere a un aparato para inducir un flujo en un material en fusion. En particular, pero no exclusivamente, la invencion se refiere a un aparato que comprende una disposicion para el montaje de una unidad de agitacion por induccion electromagnetica en un recipiente destinado a contener materiales fundidos. La invencion se refiere tambien a una placa de montaje para el montaje de una unidad de agitacion por induccion electromagnetica en un recipiente destinado a contener materiales fundidos.

Es conocida la utilizacion de hornos para la fusion y el refinado de materiales metalicos, incluyendo aluminio, u otros materiales. Los hornos se han utilizado tambien para reciclar chatarra metalica.

Es un hecho reconocido que el proceso de fusion y refinado puede mejorarse agitando el metal fundido en el horno. Al agitar el metal fundido se distribuye el calor mas uniformemente por toda la masa fundida y se mejora asi la eficacia del proceso. Cuando se introducen materiales en estado solido adicionales en la masa fundida que se encuentra en el interior del horno, por ejemplo chatarra metalica para el reciclado y/o aditivos, la agitacion puede ayudar a mezclar mas rapidamente el material en estado solido con la masa fundida.

Es conocido el metodo de proporcionar un aparato de agitacion en forma de unidad de induccion electromagnetica (un tipo de motor de induccion lineal) situada debajo del horno en un plano horizontal adyacente a una pared de fondo del horno. El campo magnetico creado por la unidad de induccion actua a traves de una placa de acero relativamente gruesa y un revestimiento refractario interno en el fondo del horno para agitar lentamente el material fundido en un plano horizontal, intentando dispersar el calor uniformemente por toda la masa fundida. Sin embargo, se cree que este tipo de tratamiento del metal fundido puede conllevar desventajas, al menos en lo que respecta a ciertas aplicaciones. Por ejemplo, cuando se introducen en el horno materiales de chatarra metalica adicional o aditivos de aleacion, por ejemplo silicio, encima de la masa fundida, el efecto de agitacion proporcionado por la unidad de induccion electromagnetica no contribuye en gran medida a mezclar el nuevo material de chatarra metalica/los nuevos aditivos uniformemente en toda la masa fundida. Con frecuencia, el material de chatarra metalica/aditivo es bastante ligero (en particular un aditivo de silicio) y simplemente flota en la superficie de la masa fundida mientras se agita en un plano horizontal, en lugar de, por ejemplo, ser arrastrado hacia abajo al interior del metal fundido, donde puede fundirse y mezclarse mucho mas rapida y eficazmente. Una vez mas, la chatarra metalica con una gran area superficial en comparacion con su masa (por ejemplo latas de bebida de aluminio trituradas) simplemente flota encima de la masa fundida y se oxida, en lugar de sumergirse dentro del bano para que pueda ser fundida y reciclada eficazmente.

Ademas, para agitar el metal es necesario que la unidad de induccion suministre un campo magnetico intenso que se propague a traves de la estructura del horno para penetrar en el material fundido que se halla en su interior. Esto requiere el dispositivo de induccion opere a frecuencias muy bajas, normalmente de 1 Hz. En consecuencia, la velocidad de agitacion es relativamente baja.

La solicitante ha propuesto en el documento WO 03/106908 montar una unidad de induccion electromagnetica en una pared dispuesta en angulo de una portilla del horno para inducir en el metal fundido un flujo o una agitacion que tenga tanto una componente vertical como una componente horizontal. Esta configuracion puede utilizarse para ayudar a que los materiales de chatarra o aditivos sean arrastrados hacia abajo, al interior del material fundido, con el fin de favorecer la mezcla. Como se ha descrito, la unidad de induccion electromagnetica establece un flujo circulante de material en el horno creando un flujo descendente de material en un extremo. Dado que el campo electromagnetico no tiene que penetrar tanto en el material fundido como en las configuraciones anteriormente conocidas, es posible utilizar una unidad de induccion electromagnetica capaz de funcionar a frecuencias de hasta 60 Hz, pero generando un campo magnetico mas superficial. Esto supone una ventaja, ya que permite alcanzar velocidades de flujo relativamente altas, lo que mejora la flexibilidad en la mezcla. Tambien es posible invertir la direccion del campo magnetico y utilizar el sistema para extraer el material fundido del horno haciendo que el metal fundido ascienda por la pared dispuesta en angulo y acceda a un conducto de extraccion.

En el sistema propuesto por la solicitante, la unidad de induccion electromagnetica funciona a una frecuencia relativamente alta comparada con el sistema anteriormente conocido, siendo la intensidad del campo magnetico comparativamente baja. Como resultado, no es posible montar la unidad de induccion en el recipiente utilizando una placa de acero gruesa y una estructura refractaria como las utilizadas en la disposicion anteriormente conocida, ya que esto impediria que el campo magnetico penetrase lo suficiente en el material fundido. En su lugar, la unidad de induccion se monta en el recipiente por medio de una delgada estructura de placa de un carburo metalico compuesta de cierto numero de plaquetas separadas. Aunque este metodo de montar la unidad de induccion ha demostrado ser eficaz en el uso, su construccion es complicada y requiere tiempo. Otra desventaja es que el horno no puede utilizarse con la unidad de induccion desmontada, a no ser que la unidad de induccion se reemplace por una placa sustitutiva para asegurar la integridad del horno. Por consiguiente, si hay que reparar o cambiar la unidad de induccion, con frecuencia es necesario apagar el horno.

El documento US 5.809.057 (BENZE MARK GILBERT ET AL) describe un aparato para electroescorias con una guia de fusion. El aparato incluye un crisol destinado a contener una masa fundida de material refinado por electroescorias, que esta cerrado en su extremo inferior con una placa de fondo. La placa de fondo tiene un orificio de descarga central a traves del cual se descarga por gravedad la masa fundida dentro del crisol. Debajo de la placa de fondo estan montadas unas bobinas de calentamiento por induccion para calentar la masa fundida, pudiendo preverse medios para enfriar la placa de fondo. El movimiento de la masa fundida a traves del orificio de descarga se induce solo por gravedad. Por consiguiente, el aparato no es capaz de cambiar la direccion de flujo, por ejemplo invirtiendo la direccion del campo magnetico generado por las bobinas de calentamiento por induccion.

El documento CN101082081 (WEIFANG HUATE ELECTROMAGNETIC E) describe un bano de fusion con agitacion dispuesto en linea entre un horno de fusion y una unidad de desgasificacion. El bano tiene una placa de fondo compuesta de un material no magnetico con orificios de refrigeracion repartidos por la misma. Debajo de la placa esta dispuesta una unidad de agitacion por induccion para agitar la masa fundida que se halla en el bano.

El documento JP 59 029975 A (SHINKO ELECTRIC CO LTD) describe un horno con una unidad de agitacion por induccion electromagnetica dispuesta debajo de una pared de fondo del horno.

El documento WO 2007/120028 (SIA GORS ET AL) describe un metodo y un dispositivo para la agitacion por induccion de un metal liquido en el bano de un horno de reverbero. El metodo consiste en producir un efecto de campo magnetico en un metal fundido a una altura igual a entre 0, 1 y 0, 5 veces la profundidad del horno, desde el fondo del horno y en direccion horizontal. El dispositivo esta realizado en forma de un modulo que puede fijarse a una pared del bano del horno.

Existe la necesidad de un aparato mejorado para inducir un flujo en un material fundido en el que se superen o al menos se mitiguen algunas o todas las insuficiencias de las disposiciones ya conocidas. En particular, existe la necesidad de aparatos mejorados para inducir un flujo en un material fundido que tengan una disposicion mejorada para montar una unidad de agitacion electromagnetica en un recipiente destinado a contener un material fundido.

Tambien existe la necesidad de una placa de montaje mejorada para montar una unidad de agitacion electromagnetica en un recipiente destinado a contener un material fundido que supere o al menos mitigue algunas o todas las insuficiencias de las disposiciones de placa de montaje anteriormente conocidas.

De acuerdo con un primer aspecto de la invencion, se proporciona un aparato para inducir un flujo en un material fundido, comprendiendo el aparato una portilla de horno provista de un revestimiento refractario y con... [Seguir leyendo]

1. Aparato para inducir el flujo en un material en fusion, comprendiendo dicho aparato una portilla de horno (18) revestida con material refractario que presenta una pared inclinada (16) , comprendiendo el revestimiento refractario (34) un area de espesor reducido, caracterizado porque se instala de forma no permanente una placa de montaje (66) fabricada con un material no magnetico en la pared inclinada de la portilla que se extiende sobre el area de espesor reducido del revestimiento refractario, porque se monta una unidad de induccion electromagnetica (14) en un lugar adyacente a una cara exterior de la placa de montaje y porque el aparato incluye un sistema de refrigeracion (74, 76, 80, 86) para refrigerar la placa de montaje.

2. Aparato segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el sistema de refrigeracion (74, 76, 80, 86) comprende una configuracion para inducir el flujo de un fluido de refrigeracion entre la unidad de induccion electromagnetica y la placa de montaje, comprendiendo el sistema de refrigeracion una pluralidad de canales de refrigeracion (74) a traves de los cuales circula el fluido de refrigeracion cuando se esta utilizando.

3. Aparato segun la reivindicacion 2, caracterizado porque una parte de la placa (66) que se extiende a traves del area de espesor reducido del revestimiento refractario presenta un area superficial interior continua y un area superficial exterior que comprende una pluralidad de alabes separados (72) que definen los canales.

4. Aparato segun la reivindicacion 3, caracterizado porque al menos una parte de los alabes (72b) sigue una trayectoria no lineal a lo largo de una zona de la placa de montaje (66) a traves de la cual pasa el campo magnetico generado por la unidad de induccion (14) durante el uso.

5. Aparato segun la reivindicacion 3 o 4, caracterizado porque su region superficial interior y los alabes (72) estan fabricados integralmente a partir de una sola pieza de hierro austenitico.

6. Aparato segun cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque la placa de montaje (66) forma parte de un conjunto formado por la placa de montaje (40) para el montaje de la unidad de induccion (14) en la portilla (18) , incluyendo la placa de montaje un hueco (76) practicado en la region superficial exterior en un extremo de entrada de los canales de refrigeracion del fluido (74) , configurado de forma que todos los canales estan conectados al hueco permitiendo la circulacion de fluidos, incluyendo el conjunto formado por la placa de montaje una tapa (80) fijada a la placa de montaje para dirigir un flujo de fluido de la fuente de fluido circulante

(86) hacia el interior del hueco.

7. Aparato segun cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque la placa de montaje (66) forma parte de un conjunto formado por la placa de montaje (40) para el montaje de la unidad de induccion (14) a la portilla (18) , comprendiendo el conjunto formado por la placa de montaje un elemento de cubierta (68) acoplado a una cara exterior de la placa de montaje, definiendo dicho elemento de cubierta una abertura (94) a traves de la cual queda al aire al menos una zona de la placa de montaje (66) sobre la cual quedan expuestos los canales de refrigeracion (74) y los alabes (72) , alojandose la unidad de induccion electromagnetica (14) en la abertura (94) de forma que una cara (52) de la unidad (14) se apoye sobre los alabes.

8. Aparato segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incluye un bastidor (36) acoplado a la portilla (18) en torno a un area de espesor reducido (42) del revestimiento refractario (34) , estando la placa de montaje acoplada de forma desmontable al bastidor (36) para proporcionar un cierre exterior de la zona de espesor reducido del revestimiento refractario.

9. Aparato segun la reivindicacion 8, caracterizado porque la zona de espesor reducido (42) del revestimiento refractario comprende al menos un azulejo refractario (42) situado en el interior de la placa de montaje (66) .

10. Aparato segun la reivindicacion 9, caracterizado porque comprende ademas un material aislante (44) entre el al menos un azulejo refractario (42) y la placa de montaje (66) .

11. Aparato segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende ademas un bastidor (50) para acoplar la unidad de induccion electromagnetica (14) a la portilla (18) para realizar el movimiento pivotante entre una posicion operativa, donde una cara (52) de la unidad de agitacion por induccion electromagnetica esta situada junto a la placa de montaje (66) , y una posicion no operativa donde la unidad de induccion electromagnetica esta alejada de la placa de montaje.

12. Aparato segun la reivindicacion 3 o segun cualquiera de las reivindicaciones 4 a 11, en la medida en que sean dependientes de la reivindicacion 3, caracterizado porque una cara (52) de la unidad de induccion

electromagnetica se apoya en los alabes (72) cuando la unidad de induccion electromagnetica (14) esta montada en posicion operativa.

13. Aparato segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la portilla (18) esta acoplada de forma desmontable a una pared (20) de un horno (10) .