Aparato y método para agitación electromagnética en un horno de arco eléctrico.

Un aparato (11) para la agitación electromagnética del acero fundido en un horno de arco eléctrico (10),

que comprende:

- dos unidades de agitación electromagnética (12, 13) montadas sobre una superficie inferior externa (10a) de dicho horno de arco eléctrico en lados opuestos de una posición central (10b) de dicha superficie inferior; y

- al menos una alimentación de corriente (14) conectada operativamente a dichas dos unidades de agitación electromagnéticas; y

- una unidad de control (15) conectada operativamente a la alimentación de corriente para controlar la operación de las dos unidades de agitación electromagnética, en la que las dos unidades de agitación electromagnética tienen cada una un núcleo (31) con espiras separadas (32) enrolladas alrededor del núcleo, caracterizado por que

- las dos unidades de agitación electromagnética tienen cada una, una protección (33) que cubre la superficie inferior (31a) y las superficies laterales (31b, 31c) del núcleo y está situada entre el núcleo y el arrollamiento, cuya protección reduce el campo electromagnético sobre la superficie inferior (31a) y las superficies laterales (31b, 31c) del agitador.

Aparato y método para agitación electromagnética en un horno de arco eléctrico CAMPO TÉCNICO DEL INVENTO

El presente invento se refiere en general a la agitación electromagnética de acero fundido en hornos de arco eléctrico de corriente alterna (CA) o de corriente continua (CC) .

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA Y ANTECEDENTES DEL INVENTO

La agitación electromagnética (EMS) del acero fundido en hornos de arco eléctrico (EAF) es beneficiosa por varias razones, por ejemplo para mejorar la velocidad de fusión y reducir el tiempo del proceso, para mejorar la homogeneización de temperatura, reducir el consumo de energía, e impedir la formación de vórtices durante el vertido.

En instalaciones anteriores de EMS y de EAF de corriente alterna, la unidad de agitación está montada por debajo de la parte inferior en una posición central. En los EAF de corriente continua, la corriente de CC, es recogida en un gran electrodo que está integrado en el refractario inferior del horno. El electrodo está conectado al exterior a través de la parte inferior. El área del electrodo inferior es muy grande (Típicamente de 2x3 m) . El documento RU2148291 describe tal unidad de agitación.

RESUMEN DEL INVENTO

Así, en instalaciones de EMS en EAF de CC, no es posible colocar la unidad de agitación en una posición central por debajo de la parte inferior del horno. Normalmente, no existen otras áreas que estén lo bastante cerca de la fusión y con un área suficientemente grande.

Además, las unidades de agitación de la técnica anterior para los EAF de CC y de CA parecen ser inflexibles y no proporcionan la agitación adecuada para todo tipo de aplicaciones.

Es un objeto del presente invento proporcionar un aparato y un método, respectivamente, para la agitación electromagnética del acero fundido en un horno de arco eléctrico, que aborda los problemas anteriores.

Es un objeto particular del invento proporcionar tal aparato y método, que proporcionan medios para el posicionamiento y uso del agitador flexible.

Es otro objeto del invento proporcionar tal aparato y método, mediante el cual la agitación puede ser controlada dinámicamente durante el ciclo del proceso del EAF.

Es aún otro objeto del invento proporcionar tal aparato y método, que sean simples, robustos, fiables, y de bajo coste.

Estos objetos son entre otros, de acuerdo con el presente invento, alcanzados por un aparato y un método para la agitación electromagnética según se ha reivindicado en las reivindicaciones de patente adjuntas, 1 y 12.

De acuerdo con un aspecto del invento se ha proporcionado un aparato para la agitación electromagnética del acero fundido en un horno de arco eléctrico que comprende dos unidades de agitación electromagnética, al menos una alimentación de corriente, y una unidad de control. Los dos agitadores están montados en una superficie inferior externa del horno de arco eléctrico en lados opuestos de una posición central de la superficie inferior, la alimentación de corriente está conectada operativamente a las dos unidades de agitación electromagnéticas, y la unidad de control está conectada operativamente a la alimentación de corriente para controlar el funcionamiento de las dos unidades de agitación electromagnética. Preferiblemente, el horno de arco eléctrico es un horno de arco eléctrico de CC que tiene un electrodo inferior de CC y las dos unidades de agitación electromagnética están montadas en lados opuestos del electro inferior de CC.

Además cada una de las dos unidades de agitación electromagnética tiene un núcleo con bobinas separadas enrolladas alrededor del núcleo. Cada uno de los núcleos puede estar provisto de una protección, por ejemplo, de aluminio u otro material no magnético, que cubre la superficie inferior y las superficies laterales del núcleo y colocado entre el núcleo y el arrollamiento. Tal protección reduce el campo electromagnético en la superficie inferior y la superficie laterales del agitador.

En otra realización del invento cada una de las dos unidades de agitación electromagnética tiene un núcleo con un arrollamiento del tipo de forma plana. Utilizando tal arrollamiento no es necesaria protección.

Aún en otra realización del invento los núcleos tienen una o varias curvas adaptadas a la forma de la superficie inferior externa del horno de arco eléctrico. Por ello, puede obtenerse una agitación apropiada a la vez que se minimiza la energía utilizada por esa razón. Además, pueden obtenerse fuerzas de agitación muy fuertes.

Aún en otra realización la unidad de control y una sola alimentación de corriente para las dos unidades de agitación electromagnéticas están configuradas para hacer funcionar las dos unidades de agitación electromagnética como una sola unidad. Por lo anterior, el sistema de alimentación de corriente puede estar conectado operativamente a los dos agitadores de tal manera que los dos agitadores son hechos funcionar en paralelo en cualquiera dirección hacia delante o hacia atrás. Alternativamente, el sistema de una sola alimentación de corriente está conectado operativamente a los dos agitadores de tal manera que los dos agitadores son operados en direcciones opuestas entre sí proporcionando un flujo de acero fundido que circula a lo largo de las paredes del horno ya sea en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj. Aún alternativamente, el sistema de una sola alimentación de corriente está configurado para operar las dos unidades de agitación electromagnética para obtener operaciones de agitación diferentes y/o patrones de agitación diferentes durante las diferentes fases del ciclo del proceso del EAF.

El presente invento también está dirigido hacia un horno de arco eléctrico, particularmente un horno de CC, que comprende al aparato para la agitación electromagnética como se ha descrito antes.

De acuerdo con otro aspecto del invento se ha proporcionado un método para la agitación electromagnética del acero fundido en un horno de arco eléctrico. De acuerdo con el método hay previstas dos unidades de agitación electromagnética montadas en una superficie inferior externa del horno de arco eléctrico en lados opuestos de una posición central de la superficie inferior. Al menos una alimentación de corriente está conectada a las dos unidades de agitación electromagnéticas. Finalmente, el funcionamiento de las dos unidades de agitación electromagnéticas es controlado por una unidad de control conectada operativamente a la alimentación de corriente.

Por medio del presente invento es habilitada una agitación electromagnética con una intensidad suficiente también para hornos de CC con grandes electrodos inferiores. El invento proporciona para una solución flexible con una gran variedad de características de funcionamiento posibles para diferentes aplicaciones. Mediante el invento se habilita la agitación electromagnética mientras se reduce el consumo de energía. Se pueden obtener fuerzas de agitación importantes y se puede controlar el patrón de agitación.

Otras características del invento, y ventajas del mismo, resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de realizaciones preferidas del presente invento dadas a continuación y de las figuras adjuntas 1 a 4, que han sido dadas a modo de ilustración solamente, y así no son limitativas del presente invento.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las figs. 1a-b presentan vistas superior y en alzado lateral de un EAF, en las que un aparato para agitación electromagnética del acero fundido en el EAF de acuerdo con una realización del invento está indicado esquemáticamente.

Las figs. 2 a 4 presentan en vistas en perspectiva diferentes agitadores para utilizar en el aparato para agitación electromagnética indicado esquemáticamente en las figs. 1a-b.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES

En las figs. 1a-b se ha ilustrado un horno de arco eléctrico (EAF) 10, en el que se ha puesto en práctica un aparato 11 para agitación electromagnética del acero fundido en el EAF 10 de acuerdo con una realización del invento. El EAF puede ser un EAF de CC como se ha ilustrado o un EAF de CA.

El aparato 11 para agitación electromagnética comprende dos unidades de agitación electromagnética 12, 13, un sistema de una sola alimentación de corriente 14 conectado operativamente a las dos unidades de agitación electromagnética 12, 13, y una unidad de control 15 conectada operativamente al sistema 14 de una sola alimentación de corriente para controlar la operación de las dos unidades de agitación electromagnéticas 12, 13. Las dos unidades... [Seguir leyendo]

1. Un aparato (11) para la agitación electromagnética del acero fundido en un horno de arco eléctrico (10) , que comprende:

-dos unidades de agitación electromagnética (12, 13) montadas sobre una superficie inferior externa (10a) de dicho horno de arco eléctrico en lados opuestos de una posición central (10b) de dicha superficie inferior; y

-al menos una alimentación de corriente (14) conectada operativamente a dichas dos unidades de agitación electromagnéticas; y

- una unidad de control (15) conectada operativamente a la alimentación de corriente para controlar la operación de las dos unidades de agitación electromagnética, en la que las dos unidades de agitación electromagnética tienen cada una un núcleo (31) con espiras separadas (32) enrolladas alrededor del núcleo, caracterizado por que

- las dos unidades de agitación electromagnética tienen cada una, una protección (33) que cubre la superficie inferior (31a) y las superficies laterales (31b, 31c) del núcleo y está situada entre el núcleo y el arrollamiento, cuya protección reduce el campo electromagnético sobre la superficie inferior (31a) y las superficies laterales (31b, 31c) del agitador.

2. El aparato según la reivindicación 1, en el que una sola alimentación de corriente está conectada operativamente a dichas dos unidades de agitación electromagnética.

3. El aparato según la reivindicación 1 ó 2 en el que el horno de arco eléctrico es un horno de arco eléctrico de CC que tiene un electrodo inferior de CC (10c) y las dos unidades de agitación electromagnética están montadas en lados opuestos del electrodo inferior de CC.

4. El aparato según la reivindicación 1 en el que cada una de las protecciones está hecha de aluminio.

5. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en el que cada uno de los núcleos tiene una o varias curvas (43) adaptadas a la forma de la superficie inferior externa del horno de arco eléctrico.

6. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en el que la unidad de control y la alimentación de corriente están configuradas para hacer funcionar las dos unidades de agitación electromagnética como una sola unidad.

7. El aparato según la reivindicación 6 en el que el sistema de una sola alimentación de corriente está conectado operativamente a los dos agitadores de tal manera que los dos agitadores son hechos funcionar en paralelo bien en dirección hacia delante o bien hacia atrás.

8. El aparato según la reivindicación 6 en el que la alimentación de corriente está conectada operativamente a los dos agitadores de tal manera que los dos agitadores son hechos funcionar en direcciones opuestas entre sí proporcionando un flujo de acero fundido que circula a lo largo de las paredes del horno tanto en el sentido de las agujas del reloj como en el sentido contrario a las agujas del reloj.

9. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1-5 en el que la unidad de control y la alimentación de corriente están configuradas para hacer funcionar las dos unidades de agitación electromagnética para obtener diferentes operaciones de agitación y/o diferentes patrones de agitación durante diferentes fases del ciclo del proceso del EAF.

10. Un horno de arco eléctrico (10) que comprende el aparato para agitación electromagnética de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

11. El horno de arco eléctrico según la reivindicación 10 en el que el horno de arco eléctrico es un horno de arco eléctrico de CC.

12. Un método para la agitación electromagnética de acero fundido en un horno de arco eléctrico (10) , que comprende:

- proporcionar dos unidades de agitación electromagnética (12, 13) montadas sobre una superficie inferior externa (10a) de dicho horno de arco eléctrico en lados opuestos de una posición central (10b) de dicha superficie inferior, en la que las dos unidades de agitación electromagnética tienen cada una un núcleo (31) con espiras separadas (32) enrolladas alrededor del núcleo; y

- conectar al menos una alimentación de corriente (14) a dichas dos unidades de agitación electromagnética; y

- controlar el funcionamiento de las dos unidades de agitación electromagnética mediante una unidad de control (15) conectada operativamente a la alimentación de corriente, caracterizado por la operación de:

- proporcionar cada una de las dos unidades de agitación electromagnética con una protección (33) que cubre la superficie inferior (31a) y las superficies laterales (31b, 31c) del núcleo y situada entre el núcleo y el arrollamiento, cuya protección reduce el campo electromagnético sobre la superficie inferior (31a) y las superficies laterales (31b, 31c) del agitador.