Procedimiento para la fundición de material de partida en un cubilote.

Procedimiento para hacer funcionar un horno de cuba (1), especialmente un cubilote,

para la fundición de material de partida, en el que el horno de cuba (1) se calienta mediante la combustión de un combustible sólido, y en el que en el horno de cuba (1) se inyecta un gas de inyección que posee una proporción de oxígeno de más de 21%, en el que el gas de inyección se acelera en una tobera de soplado (3) y un chorro del inyector se aspira por medio de la presión negativa que resulta en la aceleración del gas de inyección y se combina con el gas de inyección en una corriente de tobera de soplado y se introduce en el horno de cuba (1), caracterizado por que el horno de cuba (1) se calienta por medio de al menos un quemador (4), en el que al quemador (4) se aporta un combustible gaseoso o líquido y un oxidante gaseoso que presenta una proporción de oxígeno de más de 21%.

Procedimiento para la fundición de material de partida en un cubilote La invención se refiere a un procedimiento para hacer funcionar un horno de cuba, especialmente un cubilote, para la fundición de material de partida, en donde el horno de cuba es calentado por la combustión de un combustible sólido, y en donde en el horno de cuba se inyecta un gas de inyección que posee un contenido en oxígeno de más de 21%. Además, la invención se refiere a un horno de cuba, especialmente un cubilote, para la fundición de un material de partida, estando prevista un conducto de alimentación para un gas con contenido en oxígeno, en cuyo extremo de aguas abajo está conectada una tobera de soplado, desembocando un conducto de aire del inyector en el conducto de alimentación para el gas de inyección o en la tobera de soplado.

En un cubilote se funde un conjunto de hierro que se compone principalmente de arrabio, chatarra de fundición y chatarra de acero y otras aleaciones de hierro. Como combustible se utiliza en el cubilote normalmente coque de fundición que se quema mediante reacción con el oxígeno, liberando con ello cantidades de energía necesarias para fundir el conjunto de hierro.

Originalmente, el coque se quema con aire como oxidante. Entretanto, sin embargo, el uso de aire enriquecido con oxígeno durante la fundición en el cubilote pertenece a la norma de la técnica. La ventaja frente al uso de aire estriba en que se pueden generar temperaturas de combustión más altas y el proceso de fundición discurre de una forma más rápida.

Por el documento EP 0 762 068 A1 y el documento EP 1 997 915 A1 se conoce un procedimiento para la aportación de aire de combustión en un cubilote, en el que se inyecta oxígeno en el cubilote y la presión negativa que resulta de ello se aprovecha para aspirar aire de combustión adicional en el cubilote.

En el cubilote, el coque sirve, por un lado, como combustible, por otro, para carburizar el hierro fundido. Si se utiliza la inyección de oxígeno arriba descrita, el coque se quema más rápidamente en el cubilote por el oxígeno adicional. La cantidad de coque reducida de esta manera actúa, sin embargo, de forma negativa sobre la carburación del hierro fundido.

Por lo tanto, misión de la presente invención es proporcionar un procedimiento mejorado para la puesta en funcionamiento de un horno de cuba del tipo mencionado al comienzo y un horno de cuba correspondiente.

Este problema se resuelve mediante un procedimiento para hacer funcionar un horno de cuba, especialmente un cubilote, para la fundición de material de partida, en el que el horno de cuba se calienta mediante la combustión de un combustible sólido, y en el que en el horno de cuba se inyecta un gas de inyección, que posee una proporción de oxígeno de más de 21%, y estando el procedimiento caracterizado por que el horno de cuba se calienta por medio de al menos un quemador, en el que al quemador se aporta un combustible gaseoso o líquido y un oxidante gaseoso que presenta una proporción de oxígeno de más de 21%.

El horno de cuba de acuerdo con la invención, en particular cubilote, para la fundición de un material de partida, posee un conducto de alimentación para un gas de inyección con contenido en oxígeno, en cuyo extremo de aguas abajo está conectada una tobera de soplado, desembocando un conducto de aire del inyector en el conducto de alimentación para el gas de inyección o en la tobera de soplado, y en donde el horno de cuba presenta al menos un quemador que está provisto de un conducto de alimentación para un oxidante gaseoso y un conducto de alimentación para un combustible líquido o gaseoso.

Por la expresión "horno de cuba" se entiende, en particular, un cubilote, en particular un cubilote para la fundición de fundición gris y fundición nodular. Sin embargo, también se pueden hacer funcionar, de acuerdo con la invención, otras instalaciones de hornos de cuba para la fundición de otros materiales de partida metálicos tales como, por ejemplo, cobre o aluminio, o también para la fundición de materiales no metálicos, por ejemplo para la producción de lana mineral.

La expresión "material de partida" incluirá, de manera correspondiente, cargas con contenido en metales y no metálicas que son aportadas a un horno de cuba para la fundición. Como ya se mencionó al comienzo, esto incluye, en particular, el denominado conjunto de hierro o conjunto frío que se compone de arrabio, chatarra de fundición y chatarra de acero y/o demás aditivos con contenido en hierro. Dependiendo de la naturaleza del horno de cuba, son concebibles, sin embargo, también como material de partida cargas con contenido en cobre o aluminio o no metálicas.

Con los términos y expresiones "chorro", "chorro residualâ?? y "chorro del inyector" se entienden en el marco de esta solicitud las corrientes de gas con contenido en oxígeno aportadas al horno de cuba, especialmente corrientes de aire aportadas a presión elevada.

La expresión "gas de inyección" designa una corriente de gas con contenido en oxígeno la cual se incorpora en el horno de cuba a través de una lanza, un tubo, una tobera de soplado o similares. En contraposición con un quemador, el gas de inyección se aporta al horno de cuba sin participante en la reacción. El gas de inyección reacciona sólo con las sustancias sólidas y líquidas que se encuentran en el horno, así como con la atmósfera en el horno de cuba. Sin embargo, también es posible introducir en el horno de cuba el gas de inyección junto con otras sustancias o fluidos, con los que no reacciona el gas de inyección en las condiciones que reinan en la lanza o tobera.

La expresión "quemador de oxígeno" designa en lo que sigue a un quemador que se hace funcionar con un combustible líquido o gaseoso y un gas con contenido en oxígeno que posee una concentración de oxígeno de más de 21%. En particular, se utiliza como oxidante oxígeno puro o bien oxígeno técnicamente puro o aire enriquecido con oxígeno.

De acuerdo con la invención, la tecnología de la inyección de oxígeno en un cubilote descrita al comienzo, se perfeccionó empleando adicionalmente quemadores de oxígeno para la fundición. El empleo de quemadores de oxígeno en cubilotes es ciertamente en sí conocido. Así, por ejemplo, en la memoria de publicación alemana DE 1 583 213 OS o el documento EP 0 793 071 A2 se describe el uso de quemadores de combustible de oxígeno en hornos de cuba. Sin embargo, la combinación de acuerdo con la invención de las dos técnicas, cada una en sí conocidas, muestra ventajas sorprendentes.

De acuerdo con la invención, si se combinan las dos tecnologías de la inyección de oxígeno y del calentamiento con quemadores en un horno de cuba conforme a la reivindicación 1, se evitan en gran medida las respectivas desventajas y se alcanza una clara mejora del procedimiento de fundición. Así, en el caso de la inyección de oxígeno puro existe el riesgo de una combustión demasiado rápida del coque cuando se utilizan quemadores de oxígeno, por el contrario, los gases de combustión, en particular vapor de agua y dióxido de carbono, y el gas de combustión no quemado pueden provocar un efecto de enfriamiento indeseable en el horno de cuba. El uso de ambas tecnologías de acuerdo con la invención evita estos inconvenientes y permite una mayor flexibilidad en la realización del procedimiento.

De acuerdo con la invención, el proceso de fundición en el horno de cuba se puede regular a través de la cantidad de coque, las cantidades de combustible líquido o gaseoso y la cantidad aportada de gas de inyección con contenido en oxígeno. A través de un correspondiente ajuste de estos parámetros se puede controlar, por ejemplo la estequiometría en el horno de cuba, es decir, por ejemplo, se puede ajustar una atmósfera reductora o neutra. En el procedimiento de fundición con inyección de oxígeno conocido de la técnica anterior existe el riesgo de una atmósfera demasiado oxidante, cuando el proceso de fundición se acelera mediante la inyección de oxígeno. De acuerdo con la invención, este riesgo se contrarresta debido a que la velocidad de fusión es controlada no sólo por la inyección de oxígeno, sino, en particular, también a través de la potencia del quemador.

A través de la aportación del gas de inyección con contenido en oxígeno se puede optimizar la combustión de coque y, con ello, la carburación del hierro fundido en el horno de cuba. Además, mediante el oxígeno adicional se influye sobre reacciones secundarias en el horno de cuba, por ejemplo reacciones endotérmicas de exceso de combustible con los componentes de la atmósfera del horno.

La energía necesaria para la fundición del... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para hacer funcionar un horno de cuba (1) , especialmente un cubilote, para la fundición de material de partida, en el que el horno de cuba (1) se calienta mediante la combustión de un combustible sólido, y en el que en el horno de cuba (1) se inyecta un gas de inyección que posee una proporción de oxígeno de más de 21%, en el que el gas de inyección se acelera en una tobera de soplado (3) y un chorro del inyector se aspira por medio de la presión negativa que resulta en la aceleración del gas de inyección y se combina con el gas de inyección en una corriente de tobera de soplado y se introduce en el horno de cuba (1) , caracterizado por que el horno de cuba (1) se calienta por medio de al menos un quemador (4) , en el que al quemador (4) se aporta un combustible gaseoso o líquido y un oxidante gaseoso que presenta una proporción de oxígeno de más de 21%.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que al horno de cuba (1) se le aporta adicionalmente un chorro residual.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que el chorro del inyector y el chorro residual se retiran de un conducto de chorro común.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que como gas de inyección se utiliza

oxígeno con una pureza de más de 90%, preferiblemente de más de 95%, de manera particularmente preferida de más de 99%.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que se emplea coque como combustible sólido.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que como oxidante se utiliza oxígeno

con una pureza de más de 90%, preferiblemente de más de 95%, de manera particularmente preferida de más de 99%.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que al horno de cuba (1) se aporta, a través del o de los quemadores (4) , entre 10% y 50% de toda la energía aportada al horno de cuba (1) .