Procedimiento para la fusión de metales.

La invención proporciona un procedimiento para la fusión de una carga de metal en un horno de fusión de estructura tubular y disposición vertical donde la energía calorífica generada en la combustión al aire del combustible característico del horno se transfiere a dicha carga principalmente por convección,

donde dicha combustión al aire comprende la inyección de oxígeno puro a un caudal de oxígeno que varía con la temperatura de salida de humos en un punto de chimenea, siendo dicha temperatura de salida de humos en chimenea la única variable para la corrección del caudal de oxígeno inyectado en el aire para la combustión.

Con dicho procedimiento se obtiene la fusión de metales con elevado rendimiento y mayor calidad, independientemente de las variaciones en la morfología y composición de la carga o material a fundir, e independientemente de las variables que intervienen en un horno de fusión de estas características

Procedimiento para la fusión de metales.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento para la fusión de metales en un tipo de hornos donde el material a fundir se introduce por la parte superior del mismo, presentando dicho horno una estructura tubular y una disposición vertical.

En particular, con el procedimiento de la invención se obtiene la fusión de metales con elevado rendimiento y mayor calidad, independientemente de las variaciones en la morfología y composición de la carga o material a fundir, e independientemente de las variables que intervienen en un horno de fusión de estas características.

Antecedentes de la invención

Se conocen distintos tipos de hornos de fusión con estructura tubular y disposición vertical entre los cuales pueden destacarse:

- TORRES FUSORAS U HORNOS DE TORRE en al aluminio.

- TORRES FUSORAS O CUBILOTES en el caso del hierro.

- HORNOS WATER JACKET en el caso del plomo y el cobre.

Todos los hornos citados tienen el denominador común de que el material a fundir se introduce por la parte superior del horno, el cual es tubular y está en disposición vertical. En dichos hornos, los gases de combustión ascienden por el horno atravesando la carga fría y cediendo la energía necesaria para llevar el material sólido de temperatura ambiente a temperatura de fusión y el material líquido de temperatura de fusión a temperatura de elaboración, también denominada temperatura de colada.

Cada tipo de torre fusora dispone de un tipo de combustible y, en definitiva, de un sistema de aporte de energía que es característico de la máquina de fusión.

Así, la torres fusoras u hornos de torre para la fusión de aluminio están equipadas con quemadores de aire y un combustible seleccionado entre gas natural, fuel oil, propano y butano, entre los más habituales.

Por otro lado, también existen torres fusoras o cubilotes que se caracterizan por el hecho de que la carga comprende material ferroso, carbón de coke y fundentes, y por el hecho de que dicha carga se introduce en el horno por la parte superior del mismo en capas alternadas. Este tipo de torres utiliza como combustible carbón de coke. Los gases de combustión resultantes ascienden por el horno atravesando la carga fría y cediendo, al igual que en el caso anterior, la energía necesaria para llevar el metal de temperatura ambiente a la temperatura de fusión del metal. En este caso particular, el aire que acompaña al combustible se inyecta a la torre fusora mediante un sistema de "toberas".

Los hornos Water jacket en la metalurgia del plomo y del cobre también funcionan de la misma manera que el cubilote, en cuanto al hecho de que la carga a fundir se introduce en el horno por la parte superior en capas alternadas de carbón de coke y carga metálica, y también en el hecho de que se inyecta el aire en el interior del horno mediante un sistema de toberas.

Puntualmente, en determinadas circunstancias, se ha llevado a cabo la inyección de oxígeno puro a caudal fijo al aire de combustión con el fin de aumentar el contenido de oxígeno del aire de combustión del 20,8% hasta, por ejemplo, un máximo del 27% con el fin de obtener un aumento determinado de la productividad y, por lo tanto, del rendimiento de la torre fusora.

La inyección puntual de oxígeno puro al aire de combustión se ha aplicado porque es sabido que una combustión rica en oxígeno produce una llama con mayor poder comburente y, en consecuencia, ello conlleva un aumento del rendimiento del proceso de fusión. Sin embargo, dicho rendimiento está sujeto a las variaciones en la morfología y composición de la carga del horno de fusión y a las variaciones en las variables que influyen en un equipo de fusión de metales de estas características.

Por lo tanto, no existe todavía en el estado de la técnica un procedimiento de fusión de metales con rendimiento elevado con independencia de la morfología y composición de la carga que se introduce en el horno de fusión y a su vez con independencia de las variaciones en las variables que influyen en una torre fusora.

Descripción de la invención

Con la presente invención se proporciona un procedimiento que permite llevar a cabo la fusión de metales en hornos con características estructurales comunes con elevado rendimiento, cuyo rendimiento es independientemente de las variaciones en la morfología y composición de la carga a fundir que se introduce en el horno o torre fusora, e independiente de las variables que intervienen en un horno de fusión.

Un objetivo de la presente invención es resolver los inconvenientes de la técnica anterior, desarrollando un procedimiento que permita mantener un rendimiento óptimo del sistema de fusión con independencia de las condiciones de la carga a fundir y con independencia de los factores que influyen en la transferencia de la energía calorífica a la carga.

De acuerdo con el primer aspecto de la presente invención se proporciona un procedimiento para la fusión de una carga de metal en un horno de fusión de estructura tubular y disposición vertical donde la energía calorífica generada en la combustión al aire del combustible característico del horno se transfiere a dicha carga principalmente por convección, caracterizado por el hecho de que dicha combustión al aire del combustible característico comprende la inyección de oxígeno puro a un caudal de oxígeno que varía con la temperatura de salida de humos en un punto de chimenea, siendo dicha temperatura de salida de humos en chimenea la única variable para la corrección del caudal de oxígeno inyectado en el aire para la combustión.

Con el procedimiento de la invención puede modificarse el caudal de oxígeno de manera interactiva y variable en función de la temperatura de humos en chimenea, modificándose ventajosamente dicho caudal a "tiempo real" e inyectándose en el horno el caudal adecuado de oxígeno en coherencia con los criterios productivos de calidad, económicos y medio-ambientales deseados en cada momento.

Con el procedimiento se consigue un alto rendimiento en la fusión de una carga de metal de manera simple y eficaz ya que la variación del caudal de oxígeno inyectado al aire de combustión depende de una única variable.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra un esquema de los distintos tipos de hornos de fusión con estructura tubular y disposición vertical, entre los cuales puede destacarse una torre fusora de aluminio (referencia 1), un cubilote (referencia 2) y un horno water jacket para metalurgia del plomo o del cobre (referencia 3).

En dicha figura puede observarse que en los tres casos mostrados la carga a fundir (C): Aluminio (referencia 1-(A1 F.)), hierro + coke + fundente (referencia 2-(Fe F.)) o plomo o cobre + coke (referencia 3-(Pb o Cu F.)) se introduce por la parte superior de la torre y en todos los casos los gases de combustión ascienden a través de la carga hasta salir por la chimenea en forma de humos (H), por lo que la transferencia de energía se realiza principalmente por convección, es decir, parte de la energía de una masa de gases a una temperatura superior a la temperatura de la carga del horno es transferida a dicha carga al chocar con ella. En los hornos cubilote (referencia 2) y water jacket (referencia 3) el aire (A) se inyecta a través de toberas situadas a los laterales del horno.

La figura 2 muestra un esquema de una torre fusora u horno de fusión de acuerdo con la presente invención. Dicha figura muestra un termopar de temperatura (1) situado en la chimenea, un medidor de caudalímetro másico (2), un quemador aire-combustible (3), la carga de alimentación al horno (4) y la tubería de aire (5). Dicha figura 2 se describirá con más detalle en el apartado de una realización de la invención.

La figura 3 muestra con más detalle una torre fusora de acuerdo con la invención, donde se refleja la entrada de aire parásito en chimenea por efecto venturi (1) y por lo tanto una temperatura de gases de combustión T1 siempre superior a la temperatura de humos + aire parásito T2 y la dirección de los gases de combustión (2).

La figura 4 muestra el rendimiento de la llama en combustión al aire de acuerdo con los antecedentes de la invención, es decir, sin inyección de oxígeno puro al aire de combustión (Posición 0 - Véase más adelante Tabla 2). En dicha figura puede observarse que, a combustible constante, un bajo rendimiento de la llama (%) conduce...

1. Procedimiento para la fusión de una carga de metal en un horno de fusión de estructura tubular y disposición vertical donde la energía calorífica generada en la combustión al aire del combustible característico del horno se transfiere a dicha carga principalmente por convección, caracterizado por el hecho de que dicha combustión al aire del combustible característico comprende la inyección de oxígeno puro a un caudal de oxígeno que varía con la temperatura de salida de humos en un punto de chimenea, siendo dicha temperatura de salida de humos en chimenea la única variable para la corrección del caudal de oxígeno inyectado en el aire para la combustión.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho caudal de oxígeno varía de forma proporcional con la temperatura de salida de humos en un punto de chimenea.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicha carga de metal se selecciona entre una carga de aluminio, hierro, plomo o cobre.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que dicha carga de metal comprende una carga orgánica que puede estar presente en la carga de metal o puede adicionarse de forma separada.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por el hecho de que se lleva a cabo en un horno de torre o torre fusora que comprende por lo menos un sistema de aporte de energía de combustión al aire con un sistema de aporte de oxígeno puro a dicho aire.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho caudal de oxígeno 5 varía con la temperatura de salida de humos a tiempo real.

7. Procedimiento según la reivindicación 1 y 2, caracterizado por el hecho de que dicha variación proporcional permite seleccionar distintos aumentos productivos en función del caudal de oxígeno inyectado en el aire para la combustión.