Aparato para precalentar una carga metálica para una planta de fusión y procedimiento asociado.

Aparato para precalentar y transportar una carga metálica (13) a un contenedor u horno (12) de fusión de una planta (11) de fusión,

que comprende al menos un canal transportador (21) a lo largo del cual dicha carga metálica (13) es capaz de avanzar de forma que sea suministrada a dicho contenedor u horno (12) de fusión, y en el que hay dispuesta por encima de dicho canal transportador (21) al menos una campana extractora (17) que define un túnel (17a) dentro del cual puede avanzar al menos parte de los gases que salen de dicho contenedor u horno (12) de fusión, gases que inciden en la parte superior de la carga metálica (13), en el que dicho canal transportador (21) comprende una pared inferior (22) y dos paredes laterales (23, 24) que definen una sección transversal con forma sustancialmente de U, caracterizado porque al menos una zona de dicha campana extractora (17), en correspondencia con una zona de dicho túnel (17a) cerca de la entrada del canal transportador (21) a dicho contenedor u horno (12) de fusión, comprende una cámara (18) de expansión ubicada por encima de al menos una porción de dicha carga metálica (13), y con capacidad para hacer que dichos gases se expandan y se mantengan en su interior durante un tiempo deseado mínimo de al menos 1,5 segundos antes de que hagan contacto con dicha carga metálica (13), en el que el aparato comprende, además, ya sea un canal transportador (28) o una abertura lateral (55) que conecta dicho contenedor u horno (12) de fusión con dicha cámara (18) de expansión, en el que se proporcionan tuberías (25, 26) de succión en el lado de dichas paredes laterales (23, 24), y en el que al menos una porción longitudinal de dicho canal transportador (21) está dotada de aberturas (30) de descarga de gases colocadas a lo largo de dichas paredes laterales (23, 24) para descargar dichos gases hacia dichas tuberías (25, 26) de succión.

Aparato para precalentar una carga metálica para una planta de fusión y procedimiento asociado Campo de la invención

La presente invención versa acerca de un aparato, y el procedimiento asociado, para transportar y precalentar una carga metálica, tal como chatarra de hierro, esponja de hierro caliente o fría (DRI), hierro en lingotes u otro, carga metálica que es cargada entonces en el interior de un contenedor, que puede ser un horno de fusión, por ejemplo un horno de arco eléctrico.

Antecedentes de la invención

Se conocen aparatos del tipo vibratorio u oscilante, para transportar una carga metálica hasta un contenedor de una planta de fusión, contenedor que puede ser, por ejemplo, un horno de fusión.

Tales aparatos conocidos proporcionan un segmento lo suficientemente largo para precalentar la carga metálica suficientemente, por medio de gases que salen del horno, mientras es transportado.

Cada uno de los aparatos conocidos comprende una estructura de soporte en la que hay montado un canal transportador que tiene una sección transversal con una forma sustancialmente de U.

Al menos parte del canal transportador está cubierta en la parte superior por una o más campanas extractaras que definen un túnel en el que fluyen los gases que salen del horno de fusión, en la dirección opuesta a aquella en la que avanza la carga metálica, y se lleva a cabo el precalentamiento.

Sin embargo, estos aparatos conocidos tienen la desventaja de que a pesar de la gran cantidad de gases Introducidos en el túnel que cubre el canal transportador, a una temperatura relativamente elevada, en el intervalo de 13°C - 14°C, solo puede calentarse de forma adecuada la capa superior de la carga metálica, es decir, la capa en la que incide directamente la corriente de gases. La parte inferior permanece fría, o considerablemente fría.

Por lo tanto, no se utiliza de forma adecuada una fracción considerable del contenido de energía de los gases para calentar la carga metálica y, por lo tanto, los gases abandonan el túnel de precalentamiento a una temperatura que sigue siendo bastante elevada, y la carga metálica sale del canal transportador a una temperatura media inferior a 1°C, aunque la capa superior pueda alcanzar temperaturas más elevadas.

También se conocen aparatos, por ejemplo por el documento WO-A-94/9332, o por el documento IT-B-135981, en el que para promover la distribución de los gases y, por lo tanto, del calor en toda la altura de la carga metálica, hay dispuestos medios de succión en la pared inferior o en las paredes laterales del canal transportador, que captan una parte de los gases, obligándolos a pasar a través de la carga metálica desde la parte superior hasta la parte inferior. En estas soluciones conocidas, los gases captados convergen entonces en la tubería principal de descarga.

Los documentos JP 8 15793 A y DE 1 28 37111 A1 dan a conocer otras soluciones del canal transportador para que se cargue una carga metálica en un horno de fusión.

Sin embargo, en las soluciones conocidas, las campanas extractaras normales que definen el túnel están dispuestas para cubrir el canal transportador que define un espacio para que pasen los gases entre la parte superior de la masa de chatarra y una superficie interna de la misma.

El espacio de paso definido de esta manera tiene un volumen no relacionado con el volumen interno del horno de fusión y con la cantidad media de gases generados, de forma que los gases pasen a una velocidad elevada y permanezcan en contacto durante un tiempo breve con la carga metálica.

Ni siquiera soluciona el problema la solución que prevé que los gases incidan en la carga metálica, dado que implica un calentamiento excesivo de la carga metálica limitado a la zona en la que es introducida en el horno; de hecho, un calentamiento excesivo puede provocar una fusión localizada en la carga, o posibles explosiones causadas por las temperaturas elevadas y por el hecho de que no se queman completamente los gases.

Una fusión localizada, especialmente si se produce en la zona en la que se introduce la carga en el horno de fusión, puede conllevar la formación de bloques compactos de carga metálica que provocan bloqueos del canal transportador, con intervenciones consiguientes largas y complejas de mantenimiento en la planta.

Otra desventaja de las soluciones conocidas es que hay algunos gases presentes en los gases, por ejemplo monóxido de carbono (CO), permanecen sin quemar y, por lo tanto, necesitan un procesamiento adicional antes de que sean introducidos en la atmósfera.

Además, dada la velocidad elevada de los gases en tránsito en el túnel, la mayor parte del material particulado presente en los gases permanece en la corriente de gases, de forma que el material particulado y el polvo en

suspensión pasen a través del túnel, requiriendo en la salida acciones específicas de filtración y una posible recuperación, con un aumento de los costes y de los tiempos tanto en la producción, como en la gestión y en el mantenimiento de la planta.

Además, la temperatura elevada a la que los gases inciden en la carga metálica en el interior del túnel causa una oxidación de la propia chatarra, lo que requiere un mayor consumo de energía para fundirla en el horno de fusión; esto también causa una pérdida de material, con una reducción en la producción de la carga metálica.

Un fin de la presente invención es conseguir un aparato para transportar y, al mismo tiempo, precalentar una carga metálica en una planta de fusión, que tiene una producción elevada, es decir, de forma que la energía térmica entregada por los gases a la carga metálica sea tan elevada como sea posible y, al mismo tiempo, la chatarra sea calentada uniformemente, evitando, en la medida de lo posible, cualquier oxidación de la misma.

Otro fin de la presente invención es conseguir un aparato para transportar y precalentar una carga metálica que permite sustancialmente tanto la combustión completa de los gases no quemados y también, de forma ventajosa, la precipitación sobre la carga metálica del material particulado y el polvo presentes en los gases que llegan desde el horno de fusión.

Otro fin de la presente invención es conseguir un aparato que tenga costes limitados de gestión y de mantenimiento en comparación con el estado de la técnica.

Otro fin más es conseguir un aparato que tiene un impacto medioambiental limitado, en el que el polvo ya ha sido filtrado en gran medida de los gases enviados al exterior.

Sumario de la invención

Las reivindicaciones independientes definen y caracterizan la presente invención, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la invención o variantes de la ¡dea inventiva principal.

Un aparato de transporte y de precalentamiento según la presente invención sirve para transportar, de una forma conocida en general, una carga metálica hacia un contenedor de un dispositivo de fusión, en cantidades que pueden alcanzar y superar 8 toneladas por minuto. El aparato comprende al menos un canal transportador, a lo largo del cual se hace que avance la carga metálica hacia el dispositivo de fusión.

El canal transportador comprende una pared inferior, sobre la que está dispuesta la carga metálica, y paredes laterales de contención.

Por encima del canal transportador, de una forma conocida, hay dispuesto al menos una campana extractora, que define un túnel en cuyo interior se transportan los gases producidos por el dispositivo de fusión o el horno de fusión, de una forma conocida, para precalentar la carga metálica.

En una forma de realización, en al menos un segmento o zona del canal transportador, de forma ventajosa la zona contigua a la entrada de la carga metálica, en correspondencia con las paredes laterales, el aparato está dotado de medios para descargar los gases, de forma que estos pasen a través de la carga metálica, llevando a cabo un precalentamiento prácticamente en una gran parte de su altura.

En al menos el segmento o zona en el que los gases son captados a través de las paredes laterales del canal transportador, se proporciona un túnel o cámara de expansión, dispuesto encima de la carga metálica en una posición diferenciada, que se comunica con el túnel. De esta manera, se transportan los gases en el interior de la cámara de expansión y son ralentizados considerablemente, dado que se hace que permanezcan en el interior de la cámara de expansión durante al menos un tiempo mínimo deseado, de forma que se complete sustancialmente la combustión de los gases.

El volumen Interno de la cámara de expansión, según la invención, está correlacionado... [Seguir leyendo]

1. Aparato para precalentar y transportar una carga metálica (13) a un contenedor u horno (12) de fusión de una planta (11) de fusión, que comprende al menos un canal transportador (21) a lo largo del cual dicha carga metálica (13) es capaz de avanzar de forma que sea suministrada a dicho contenedor u horno (12) de fusión, y en el que hay dispuesta por encima de dicho canal transportador (21) al menos una campana extractora (17) que define un túnel (17a) dentro del cual puede avanzar al menos parte de los gases que salen de dicho contenedor u horno (12) de fusión, gases que inciden en la parte superior de la carga metálica (13), en el que dicho canal transportador (21) comprende una pared inferior (22) y dos paredes laterales (23, 24) que definen una sección transversal con forma sustancialmente de U, caracterizado porque al menos una zona de dicha campana extractora (17), en correspondencia con una zona de dicho túnel (17a) cerca de la entrada del canal transportador (21) a dicho contenedor u horno (12) de fusión, comprende una cámara (18) de expansión ubicada por encima de al menos una porción de dicha carga metálica (13), y con capacidad para hacer que dichos gases se expandan y se mantengan en su interior durante un tiempo deseado mínimo de al menos 1,5 segundos antes de que hagan contacto con dicha carga metálica (13), en el que el aparato comprende, además, ya sea un canal transportador (28) o una abertura lateral (55) que conecta dicho contenedor u horno (12) de fusión con dicha cámara (18) de expansión, en el que se proporcionan tuberías (25, 26) de succión en el lado de dichas paredes laterales (23, 24), y en el que al menos una porción longitudinal de dicho canal transportador (21) está dotada de aberturas (3) de descarga de gases colocadas a lo largo de dichas paredes laterales (23, 24) para descargar dichos gases hacia dichas tuberías (25, 26) de succión.

2. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque el volumen interno de dicha cámara (18) de expansión es una función de al menos la cantidad de gases generados en el contenedor (12), de forma que los gases permanezcan en el interior de dicha cámara (18) de expansión durante al menos dicho tiempo deseado mínimo.

3. Aparato según cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque el volumen de la cámara (18) de expansión está dimensionado para que retenga los gases expandidos en su interior durante un tiempo comprendido entre aproximadamente 1,5 segundos y aproximadamente 6 segundos.

4. Aparato según cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque el volumen de la cámara (18) de expansión comprendido entre aproximadamente 2 m3 y aproximadamente 6 m3

5. Aparato según cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque dicha cámara (18) de expansión tiene una sección transversal cuyo tamaño disminuye en la dirección opuesta a la dirección de avance de la carga metálica (13).

6. Aparato según cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque en el interior de la cámara (18) de expansión se proporciona una pluralidad de elementos o de separaciones (16), con capacidad para definir un contraste mecánico y/o una expansión en cascada contra el movimiento longitudinal de los gases.

7. Aparato según cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque al menos una de las superficies internas (19, 2) de la cámara (18) de expansión está aislada.

8. Aparato según cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque al menos una de las superficies (19, 2) de la cámara (18) de expansión está dotada de medios (35) de refrigeración.

9. Aparato según cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque en el interior de la cámara (18) de expansión hay medios (34) para suministrar agua nebulizada.

1. Aparato según cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque las tuberías (25, 26) de succión están conectadas al canal transportador (21), pero son independientes del mismo.

11. Aparato según cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque las tuberías (25, 26) de succión están asociadas con medios (37, 39, 4) de succión.

12. Aparato según cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque hay asociados miembros vibratorios (32, 33) con las tuberías (25, 26) de succión.

13. Procedimiento de precalentamiento de una carga metálica (13) para un contenedor u horno (12) de fusión de una planta (11) de fusión, que comprende una etapa de transporte en la que se hace que avance dicha carga metálica (13) en contracorriente hacia dicho contenedor u horno (12) de fusión a lo largo de al menos un canal transportador (21), mientras se hace que avancen en un túnel (17a) encima de los gases calientes que salen de dicho contenedor (12), caracterizado porque comprende al menos una etapa de expansión de dichos gases calientes en la que se hace que los gases calientes se ralenticen y se expandan en una cámara (18) de expansión que opera sobre al menos una porción de dicha carga metálica (13) longitudinal cerca de dicho contenedor u horno (12) de fusión, expandiéndose y manteniéndose dichos gases en el interior de dicha cámara (18) de expansión durante un tiempo mínimo deseado de al menos 1,5 segundos antes de que

impacten en dicha carga metálica (13) para obtener una reducción en la temperatura de los gases desde aproximadamente 13°C - 14°C cuando entran en la cámara (18) de expansión hasta una temperatura de aproximadamente 8°C - 1°C cuando hacen contacto con la carga metálica (13), y una reducción de la velocidad de los gases desde aproximadamente 4 m/s hasta aproximadamente desde 6 m/s hasta 18 m/s.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque se hace que los gases, al menos en la

entrada a la cámara (18) de expansión, cooperen con la llama de un quemador (34) para quemar los gases no quemados.

15. Procedimiento según la reivindicación 13 o 14, caracterizado porque se hace que los gases en la cámara (18) de expansión cooperen con agua nebulizada mediante medios (34) de suministro.

16. Procedimiento según cualquier reivindicación 13 a 15, caracterizado porque el tiempo que los gases

permanecen en la cámara (18) de expansión también está regulado mediante medios (43, 45) de regulación.

17. Procedimiento según cualquier reivindicación 13 a 16, caracterizado porque los gases en la cámara (18) de expansión son expandidos al menos dos veces por la presencia de separaciones (16).