Aparato de inyección de material en partículas sólidas dentro de un recipiente.

Aparato de fundición que comprende un recipiente de fundición que tiene una carcasa (11) que rodea un espacio interior del recipiente y una lanza de inyección de materiales sólidos (27) que se extiende a través de una abertura en la carcasa del recipiente (11) dentro del espacio interior del recipiente,

incluyendo dicha lanza de inyección de materiales sólidos (27) un tubo de núcleo central (31) a través del cual pasa el material en partículas sólidas dentro del recipiente y una camisa de refrigeración anular (32) que rodea el tubo de núcleo central (31) a través de una parte sustancial de su longitud y provista con pasos internos de flujo de agua (46, 47) para el flujo de agua de refrigeración a través de los mismos, en el que la lanza de inyección de materiales sólidos (27) comprende, además, una parte anular de montaje de la lanza (60) que se extiende alrededor de la camisa de refrigeración anular (32) en una posición espaciada hacia atrás desde el extremo delantero de la lanza (27) para formar en esa posición un segmento de lanza que tiene un diámetro exterior que es mayor que el diámetro exterior de esa parte de la lanza (27) que se extiende hacia delante desde la parte anular de montaje de la lanza (60), la carcasa del recipiente (11) está provista con un tubo de montaje de la lanza (62) que se extiende hacia fuera desde el recipiente alrededor de dicha abertura, y la parte de montaje de la lanza (60) es recibida dentro del tubo de montaje (62) y se extiende dentro o a través de la abertura en la carcasa (11), en el que el recipiente comprende, además, medios de retención desprendibles (66) para fijar la lanza (27) al tubo de montaje de la lanza (62), de tal manera que cuando se libera la lanza (27) se puede accionar hacia dentro del recipiente en una distancia mediante deslizamiento de su parte de montaje (60) dentro del tubo de montaje (62).

Aparato de inyección de material en partículas sólidas dentro de un recipiente Campo técnico

La presente invención proporciona una lanza metalúrgica que se extiende dentro de un recipiente para inyectar material en partículas sólidas en un recipiente. Los aparatos de este tipo se pueden utilizar para inyectar material de alimentación metalúrgico en el baño fundido de un recipiente de fundición para producir metal fundido, por ejemplo por un proceso de fundición directa.

Un proceso de fundición directa conocido, que se refiere a una capa de metal fundido como un medio de reacción, y referido, en general, como el proceso Hismelt, se describe en la solicitud internacional PCT/AU/96/197 (WO 96/31627) a nombre del solicitante.

El proceso Hismelt como se describe en la solicitud internacional comprende:

(a) formar un baño de hierro fundido y escoria en un recipiente;

(b) inyectaren el baño:

(i) un material de alimentación metalífero, típicamente óxidos de metal; y

(¡i) un material carbonoso sólido, típicamente carbón, que actúa como un reductor de los óxidos

metálicos y una fuente de energía; y

(c) fundir el material de alimentación metalífero en metal en la capa de metal.

El término "fundición" se entiende que significa aquí un proceso térmico, en el que tienen lugar reacciones químicas que reducen óxidos metálicos para producir metal líquido.

El proceso Hismelt comprende también la post-combustión de gases de reacción, tales como CO y H2, liberados desde el baño al espacio por encima del baño con gas que contiene oxígeno y la transferencia del calor generado por la post-combustión al baño para contribuir a la energía térmica requerida para fundir los materiales de alimentación metalíferos.

El proceso Hismelt comprende también formar una zona de transición por encima de la superficie quieta nominal del baño, en la que existe una masa favorable de gotitas o salpicaduras o corrientes ascendentes y a continuación descendentes de metal fundido y/o escoria que proporcionan un medio efectivo para transferir al baño la energía térmica generada por la post-combustión de gases de reacción por encima del baño.

En el proceso Hismelt, el material de alimentación metalífero y el material carbonoso sólido son inyectados en la capa metálica a través de un número de lanzas / toberas, que están inclinadas con respecto a la vertical para extenderse hacia abajo y hacia dentro a través de la pared lateral del recipiente de fundición y dentro de la región inferior del recipiente para suministrar el material sólido dentro de la capa metálica en el fondo del recipiente. Las lanzas deben resistir las temperaturas de funcionamiento del orden de 142C dentro del recipiente de fundición, Cada lanza debe tener de acuerdo con ello un sistema de refrigeración forzada interno para funcionar con éxito en este entorno severo y debe ser capaz de resistir variaciones locales sustanciales de la temperatura.

La patente US 6.398.842 describe una forma de lanza que es capaz de funcionar efectivamente en estas condiciones. En esa construcción, el material en partículas sólidas es pasado a través de un núcleo central, que está montado estrechamente dentro de una camisa de refrigeración anular exterior, extendiéndose el extremo delantero del tubo del núcleo a través y más allá del extremo delantero de la camisa de refrigeración dentro del recipiente metalúrgico.

Se ha encontrado en el funcionamiento que con la planta apagada después de una operación de fundición, el aumento de la escoria sobre las lanzas dentro de la caldera y sobre las zonas adyacentes de la pared de la caldera puede hacer muy difícil la extracción de las lanzas. En particular, la escoria forma una adhesión entre la lanza y la pared del recipiente y las acumulaciones de escoria sobre la lanza pueden ser mayores que la abertura a través de la cual tiene que ser extraída, haciendo necesario esperar a que el recipiente se enfríe suficientemente para permitir que el equipo de rotura de la escoria entre dentro del recipiente. La presente invención proporciona un aparato modificado y un método que facilita la extracción de la lanza.

Descripción de la invención

La invención proporciona un aparato de fundición que comprende un recipiente de fundición que tiene una carcasa que rodea un espacio interior del recipiente y una lanza de inyección de materiales sólidos que se extiende a través

de una abertura en la carcasa del recipiente dentro del espacio interior del recipiente, incluyendo dicha lanza de inyección de materiales sólidos un tubo de núcleo central a través del cual pasa el material en partículas sólidas dentro del recipiente y una camisa de refrigeración anular que rodea el tubo de núcleo central a través de una parte sustancial de su longitud y provista con pasos internos de flujo de agua para el flujo de agua de refrigeración a través de los mismos, en el que la lanza de inyección de materiales sólidos comprende, además, una parte anular de montaje de la lanza que se extiende alrededor de la camisa de refrigeración anular en una posición espaciada hacia atrás desde el extremo delantero de la lanza para formar en esa posición un segmento de lanza de tamaño incrementado de la sección transversal comparado con esa parte de la lanza que se extiende hacia delante desde allí, la carcasa del recipiente está provista con un tubo de montaje de la lanza que se extiende hacia fuera desde el recipiente alrededor de dicha abertura, y la parte de montaje de la lanza es recibida dentro del tubo de montaje y se extiende dentro o a través de la abertura en la carcasa.

La invención comprende, además, medios de fijación desprendióles para fijar la lanza al tubo de montaje de la lanza con el extremo delantero de la parte de montaje de la lanza extendida a través de dicha abertura en la carcasa y los medios de fijación desprendióles son tales que cuando se libera la lanza, pueden ser accionados hacia dentro del recipiente a una distancia mediante deslizamiento de su parte de montaje dentro del tubo de montaje, como se indica en la reivindicación 1.

La carcasa del recipiente puede estar revestida interiormente con material refractario formando una superficie interior del recipiente y el extremo delantero de la parte de montaje de la lanza se puede extender a través de la abertura de la carcasa hasta un extremo delantero generalmente a nivel con el refractario de dicha superficie interior.

La superficie interior el recipiente puede ser una superficie de un panel refractario refrigerado con agua montado en la pared del recipiente.

El tubo de montaje de la lanza se puede extender hacia fuera y hacia arriba desde una parte vertical de la pared del recipiente y el extremo delantero de la sección de montaje puede estar inclinada en un ángulo con respecto al eje longitudinal central de la lanza para estar a nivel con una superficie interior vertical del recipiente.

La parte de montaje anular puede tener un diámetro exterior que es al menos una vez y media el diámetro exterior de la camisa de refrigeración anular de la lanza. Puede ser del orden de dos veces el diámetro de la camisa de refrigeración.

La invención proporciona, además, un método de funcionamiento de una planta de fundición directa, que incluye un recipiente metalúrgico y una o más lanzas de inyección de materiales sólidos para inyectar materiales sólidos dentro del recipiente, comprendiendo dicho método localizar cada lanza para que se extienda dentro del recipiente a través de una abertura de tamaño mayor que la sección transversal de esa parte de la lanza dentro del recipiente empleando un montante de la lanza de un tamaño que ajusta en la abertura, realizar una operación de fundición dentro del recipiente, de tal manera que la escoria se adhiere a la lanza y a la parte interior del recipiente y a la conclusión de la operación de fundición, retirar la lanza por etapas que incluyen accionar la lanza con su montante hacia dentro del recipiente para romper las acumulaciones de escoria en la proximidad de la abertura y extraer la lanza a través de la abertura.

El montante de la lanza se puede ajustar dentro de un tubo de montaje de la lanza que se extiende hacia fuera desde el recipiente y la lanza puede ser accionada hacia dentro por la aplicación de un dispositivo de potencia hidráulica portátil entre el montante de la lanza y el tubo de montaje.

Breve descripción de los dibujos

Con el fin de que se puede explicar la invención más completamente, se describirán forma de realización particulares con cierto detalle con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La... [Seguir leyendo]

1Aparato de fundición que comprende un recipiente de fundición que tiene una carcasa (11) que rodea un espacio interior del recipiente y una lanza de inyección de materiales sólidos (27) que se extiende a través de una abertura en la carcasa del recipiente (11) dentro del espacio interior del recipiente, incluyendo dicha lanza de inyección de materiales sólidos (27) un tubo de núcleo central (31) a través del cual pasa el material en partículas sólidas dentro del recipiente y una camisa de refrigeración anular (32) que rodea el tubo de núcleo central (31) a través de una parte sustancial de su longitud y provista con pasos internos de flujo de agua (46, 47) para el flujo de agua de refrigeración a través de los mismos, en el que la lanza de inyección de materiales sólidos (27) comprende, además, una parte anular de montaje de la lanza (6) que se extiende alrededor de la camisa de refrigeración anular (32) en una posición espaciada hacia atrás desde el extremo delantero de la lanza (27) para formar en esa posición un segmento de lanza que tiene un diámetro exterior que es mayor que el diámetro exterior de esa parte de la lanza (27) que se extiende hacia delante desde la parte anular de montaje de la lanza (6), la carcasa del recipiente (11) está provista con un tubo de montaje de la lanza (62) que se extiende hacia fuera desde el recipiente alrededor de dicha abertura, y la parte de montaje de la lanza (6) es recibida dentro del tubo de montaje (62) y se extiende dentro o a través de la abertura en la carcasa (11), en el que el recipiente comprende, además, medios de retención desprendióles (66) para fijar la lanza (27) al tubo de montaje de la lanza (62), de tal manera que cuando se libera la lanza (27) se puede accionar hacia dentro del recipiente en una distancia mediante deslizamiento de su parte de montaje (6) dentro del tubo de montaje (62).

2.- Aparato de fundición de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la carcasa del recipiente (11) está revestida interiormente con material refractario que forma una superficie interior del recipiente y el extremo delantero de la parte de montaje de la lanza (6) se extiende a través de la abertura de la carcasa hasta el extremo delantero generalmente a nivel con el refractario de dicha superficie interior.

3.- Aparato de fundición de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicha superficie interior es una superficie de panel refractario (1) refrigerado con agua montado en la pared del recipiente (16).

4.- Aparato de fundición de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, en el que el tubo de montaje de la lanza (62) se extiende hacia fuera y hacia arriba desde una parte vertical de la pared de la caldera y el extremo delantero de la parte de montaje de la lanza (6) está inclinado con respecto a un eje longitudinal central de la lanza (27) para estar vertical y a nivel con dicha superficie interior del recipiente.

5.- Aparato de fundición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que el extremo delantero de la parte de montaje de la lanza (6) está cubierto por un material refractario.

6.- Aparato de fundición de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el material refractario está en un disco (11) pre-formado montado en el extremo delantero de la parte de montaje de la lanza (6).

7.- Aparato de fundición de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los medios de fijación desprendióles son efectivos para fijar la lanza (27) al tubo de montaje de la lanza (62) con el extremo delantero de la parte de montaje de la lanza (6) extendido a través de dicha abertura en la carcasa (11).

8.- Aparato de fundición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que un extremo exterior del tubo de montaje de la lanza (62) tiene una pestaña de montaje (65) que de proyecta radialmente hacia fuera, la parte anular de montaje de la lanza (6) tiene una pestaña (63) que se proyecta radialmente hacia fuera, y los medios de fijación desprendióles comprenden bulones de sujeción (66) efectivos para proporcionar acción de sujeción entre estas pestañas (65, 63) sobre el tubo de montaje de la lanza (62) y la parte de montaje de la lanza (6).

9.- Aparato de fundición de acuerdo con la reivindicación 8, en el que los medios de fijación desprendióles comprenden, además, un espaciador (67) localizable entre dichas pestañas (65, 63) para mantener apartadas esas pestañas (65, 63) cuando los bulones de sujeción (66) están apretados, pero se pueden desmontar aflojando los bulones de sujeción (66) para permitir que la lanza (27) sea accionada hacia dentro del recipiente a través de una distancia inicial entre las pestañas (65, 63) mediante el deslizamiento de la parte de montaje de la lanza (6) dentro del tubo de montaje (62).

1.- Aparato de fundición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la parte de montaje anular (62) tiene un diámetro exterior que es al menos una vez y media el diámetro de la camisa de refrigeración anular (32) de la lanza (27).

11.- Aparato de fundición de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el diámetro exterior de la parte de montaje anular (62) es dos veces el diámetro de la camisa de refrigeración (32).

12.- Un método de funcionamiento de una planta de fundición directa, que incluye un recipiente metalúrgico y una o más lanzas de inyección de materiales sólidos para inyectar materiales sólidos dentro del recipiente, en el que dicha

lanza de inyección de materiales sólidos (27) incluye un tubo de núcleo central (31) a través del cual para material en partículas sólida dentro del recipiente y una camisa de refrigeración anular (32) que rodea el tubo de núcleo central (31) a través de una parte sustancial de su longitud y provista con pasos internos de flujo de agua (46, 47) para flujo de agua de refrigeración a través de los mismos, en el que la lanza de inyección de materiales sólidos (27) comprende, además, una parte anular de montaje de la lanza (6) que se extiende alrededor de la camisa de refrigeración anular (32) en una posición espaciada hacia atrás desde un extremo delantero de la lanza (27) para formar en esa porción un segmento de lanza que tiene un diámetro exterior que es mayor que el diámetro exterior de esa parte de la lanza (27) que se extiende hacia delante desde la parte anular de montaje de la lanza (6), comprendiendo dicho método localizar cada lanza para que se extienda dentro del recipiente a través de una abertura de tamaño mayor que la sección transversal de esa parte de la lanza dentro del recipiente empleando un montante de la lanza de un tamaño que ajusta en la abertura, realizar una operación de fundición dentro del recipiente, de tal manera que la escoria se adhiere a la lanza y a la parte interior del recipiente y a la conclusión de la operación de fundición, retirar la lanza por etapas que incluyen accionar la lanza con su montante hacia dentro del recipiente para romper las acumulaciones de escoria en la proximidad de la abertura y extraer la lanza a través de la abertura.

13.- Un método de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el recipiente tiene una pared de recipiente con una superficie interior y la abertura se extiende a través de la pared del recipiente y es de un tamaño que corresponde al montante de la lanza y al menos una lanza tiene una sección extrema delantera de tamaño reducido de la sección transversal con relación al montante de la lanza y en el que la etapa de localización de la lanza dentro del recipiente comprende para la sección delantera de la lanza a través de la abertura para que al menos una porción de la sección extrema delantera se extienda dentro del recipiente más allá de la superficie interior de la pared del recipiente y localizar y alinear el montante dentro de la abertura.

14.- Un método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el montante comprende una sección extrema delantera del montante inclinada en un ángulo pre-determinado con respecto al eje longitudinal central de la lanza y en el que la etapa de montar la lanza en el recipiente comprende, además, pasar la lanza a través de la abertura para que el eje longitudinal de la lanza se extienda hacia dentro y hacia fuera dentro del recipiente y alinear la lanza dentro de la abertura para que la sección extrema delantera del montante esté paralela o sustancialmente a nivel con una superficie interior de la pared del recipiente.

15.- Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en el que durante la operación de fundición, el montante de la lanza está ajustado dentro de un tubo de montaje de la lanza que se extiende hacia fuera del recipiente alrededor de dicha abertura.

16.- Un método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el montante de la lanza está retenido fijado en el tubo de montante de la lanza por medios de fijación desprendióles durante la operación de fundición y los medios de fijación desprendióles son liberados al término de la operación de fundición para permitir el accionamiento de la lanza hacia dentro del recipiente mediante movimiento de deslizamiento del montante de la lanza dentro del tubo de montante de la lanza.

17.- Un método de acuerdo con la reivindicación 15 ó 16, en el que la liberación de dichos medios de fijación desprendióles incluye retirar el elemento espaciador localizado entre una porción extrema he dicho montante y una porción extrema de dicho tubo de montaje y accionar dicha lanza hacia dentro del recipiente dentro de dicho tubo de montaje una distancia que corresponde sustancialmente con dicho elemento espaciador.

18.- Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17, en el que la lanza es accionada hacia dentro por la aplicación de un dispositivo de potencia hidráulica portátil entre el montante de la lanza y el tubo de montaje.