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ES2258493T3 - Instalacion de fusion directa. - Google Patents

Instalacion de fusion directa.

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Publication number
ES2258493T3
ES2258493T3 ES01106585T ES01106585T ES2258493T3 ES 2258493 T3 ES2258493 T3 ES 2258493T3 ES 01106585 T ES01106585 T ES 01106585T ES 01106585 T ES01106585 T ES 01106585T ES 2258493 T3 ES2258493 T3 ES 2258493T3
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ES
Spain
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converter
slag
gas
bleeding
metal
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
ES01106585T
Other languages
English (en)
Inventor
Andrew Charles Burrow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technological Resources Pty Ltd
Original Assignee
Technological Resources Pty Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technological Resources Pty Ltd filed Critical Technological Resources Pty Ltd
Application granted granted Critical
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Abstract

Instalación de fusión directa para producir metal fundido, a partir de un material metalífero de carga, que comprende: un convertidor de fusión fija (11), para someter un baño fundido que presenta una capa de metal (22) y una capa de escoria (23) sobre la capa de metal, y un espacio para gas por encima de la escoria; unos medios de alimentación de sólidos (27), para suministrar material metalífero de carga y material carbonoso al interior del convertidor (11); unos medios para la inyección de gas (26), que se extienden hacia abajo en el interior del convertidor (11) para inyectar un gas oxidante en el espacio para el gas y/o en la capa de escoria (23) del convertidor; unos medios de conducto en el gas (31) que se extienden desde un lugar de suministro de gas fuera del convertidor (11) hasta un lugar de liberación por encima del convertidor (11) para la liberación de gas oxidante en los medios de inyección de gas (26); unos medios de conducto de gas de descarga (32) para el caudal del gas dedescarga desde la parte superior del convertidor hacia el exterior del convertidor; unos medios de sangrado del metal (19) para el caudal de metal fundido desde el baño durante una operación de fundición en el exterior de una parte inferior del convertidor; un canal de colada para la sangría del metal (34) para recibir el metal fundido de los medios de sangrado del metal (19) y transportar el metal fundido fuera del convertidor.

Description

Instalación de fusión directa.
Campo técnico
La presente invención se refiere a una instalación de fusión directa para producir metal fundido en forma pura o de aleación, a partir de un material metalífero de carga tal como mineral de hierro, minerales parcialmente reducidos y aluviones residuales que contienen metal.
Un conocido proceso de fusión directa que se basa principalmente en una capa de metal líquido como medio de reacción, denominado generalmente proceso HIsmelt, está descrito en la solicitud de patente internacional PCT/AU96/00197 (WO 96/31627) a nombre del solicitante.
El proceso HIsmelt tal como está descrito en la solicitud de patente internacional comprende:
(a)
la formación de un baño de hierro fundido y de escoria en un convertidor;
(b)
la inyección en el baño de:
(i)
un material metalífero de carga, típicamente óxidos metálicos; y
(ii)
un material carbonoso sólido, típicamente carbón, que actúa como reductor de los óxidos metálicos y como fuente de energía; y
(c)
la fusión del material metalífero de carga a metal, en la capa de metal.
La expresión "fusión" se entiende en la presente memoria que significa el proceso térmico en el que se producen unas reacciones químicas que reducen los óxidos metálicos para producir metal líquido.
El proceso HIsmelt comprende asimismo la postcombustión de los gases de la reacción tales como CO y H_{2}, liberados desde el baño, en el espacio comprendido por encima del baño, junto con un gas que contiene oxígeno y la transmisión al baño del calor generado por la postcombustión, para contribuir a la energía térmica requerida para la fusión de los materiales metalíferos de carga.
El proceso HIsmelt comprende asimismo la formación de una zona de transición por encima de la superficie nominalmente inactiva del baño en la que se produce una masa que favorece la aparición de pequeñas gotas, salpicaduras o chorros de material líquido y/o de escoria, que primero ascienden y luego descienden, y que proporcionan un medio efectivo para transmitir al baño la energía térmica generada por la reacción de la postcombustión de los gases de la reacción encima del baño.
En el proceso HIsmelt, el material metalífero de carga y el material carbonoso sólido, son inyectados en el interior de la capa de metal mediante un cierto número de lanzas/toberas que están inclinadas con respecto a la vertical, de tal modo que se extienden en sentido descendente y hacia el interior, a través de la pared lateral del convertidor de fusión y hacia la parte inferior del convertidor, de tal modo que suministran los materiales sólidos al interior de la capa de metal del fondo del convertidor. Para favorecer la postcombustión de los gases de la reacción en la parte superior del convertidor, se inyecta un chorro de aire caliente, que puede estar enriquecido en oxígeno, por la parte superior del convertidor, a través de la lanza de de inyección de aire caliente que se prolonga hacia abajo. Los gases de descarga que son el resultado de la postcombustión de los gases de la reacción en el convertidor, son extraídos de la parte superior del convertidor mediante un conducto de aspiración del gas de descarga.
El proceso HIsmelt permite producir grandes cantidades de metal fundido mediante fusión directa en un único convertidor de reducido tamaño. Sin embargo, con el fin de conseguir esto, es necesario transportar los gases calientes desde el convertidor y hasta el mismo, para transportar el material metalífero de carga al convertidor y transportar el metal fundido producido y la escoria fuera del convertidor, todo ello dentro de un área relativamente limitada. Estas funciones deben continuar a lo largo de una operación de fusión que puede prolongarse durante un largo periodo de tiempo. También es necesario proporcionar acceso y facilidades de manipulación para permitir el acceso al convertidor y la elevación de equipos entre operaciones de fusión. La presente invención permite una disposición muy eficaz de la instalación, mediante la cual se facilitan las diversas funciones que están separadas en zonas distintas, dispuestas alrededor del convertidor, de tal modo que se reduce al mínimo la posibilidad de interferencias entre las diversas funciones y para tener la máxima seguridad en las operaciones de
fusión.
Exposición de la invención
Según la invención, se da a conocer una instalación de fusión directa para producir metal fundido a partir de un material metalífero de carga, comprendiendo:
un convertidor de fusión fijo para contener un baño fundido que presenta una capa de metal y una capa de escoria sobre la capa de metal y un espacio de gas por encima de la escoria;
unos medios de alimentación de sólidos para suministrar material metalífero de carga y material carbonoso en el interior del convertidor;
unos medios de inyección de gas que se extienden en sentido descendente en el interior del convertidor para inyectar un gas oxidante en el espacio de gas y/o en la capa de escoria en el convertidor;
unos medios de conducto de suministro de gas que se extienden desde una instalación de suministro de gas fuera del convertidor hasta un punto de entrega por encima del convertidor para el suministro del gas oxidante a los medios de inyección del gas;
unos medios de conducto de gas de descarga para el caudal de gas de descarga, desde la parte superior del convertidor hasta el exterior del convertidor;
unos medios de sangrado del metal por la parte inferior del convertidor, para el caudal de metal fundido del baño durante una operación de fusión;
un canal de colada para el sangrado del metal, desde los medios de sangrado, para la sangría del metal fundido y para su transporte al exterior del convertidor;
unos medios de sangrado de la escoria por una pared lateral del convertidor, para la sangría de la escoria del baño durante una operación de fusión;
unos medios de un canal de colada para la sangría de la escoria para recibir la escoria de los medios de sangrado de la escoria y para transportar dicha escoria al exterior del convertidor;
en la que los medios del conducto de suministro del gas oxidante y los medios del conducto del gas de descarga se extienden por una primera de tres zonas diferenciadas, espaciadas a lo largo de la circunferencia del convertidor y que se extienden hacia el exterior del convertidor;
los medios de sangrado del metal y los medios del canal de colada para la sangría del metal están dispuestos en una segunda de dichas tres zonas; y
los medios de sangrado de la escoria y los medios del canal de colada para la sangría de la escoria están dispuestos en una tercera de dichas zonas.
Preferentemente, la segunda y la tercera zonas están dispuestas en lados mutuamente opuestos del convertidor de fusión, y la primera zona está dispuesta entre la segunda y la tercera zonas del convertidor de manera circunferencial.
Preferentemente, asimismo, la instalación comprende también unos medios para la evacuación de la escoria, para evacuar la escoria por la parte baja del convertidor al finalizar una operación de fusión, estando dichos medios más bajos que los medios de sangrado de la escoria, y que los medios del canal de colada de evacuación de la escoria, para recibir la escoria de los medios de evacuación de la escoria y para transportarla fuera del convertidor.
Además, preferentemente, los medios de evacuación de la escoria y los medios del canal de colada de evacuación de la escoria están dispuestos en una cuarta zona diferenciada que se extiende hacia el exterior del convertidor, entre la segunda y la tercera zonas.
Más preferentemente, la cuarta zona está dispuesta generalmente opuesta a la primera zona con respecto al convertidor.
Los medios de sangrado del metal pueden comprender un antecrisol para el caudal de metal, que sobresale hacia el exterior desde la parte inferior del convertidor.
La instalación puede comprender además unos medios de retención del metal dispuestos fuera del convertidor, y el canal de colada para la sangría del metal puede prolongarse hasta los medios de retención del metal para suministrar metal fundido a los medios de retención.
Preferentemente, la instalación comprende además unos medios de calentamiento del gas en el punto de suministro del gas para suministrar gas caliente a los medios del conducto de suministro de gas caliente para su inyección en el convertidor.
Los medios del conducto de suministro del gas pueden comprender un único conducto de gas que se extiende desde el punto de suministro del gas hasta el punto de entrega.
Los medios de alimentación de sólidos pueden comprender una(s) lanza(s) de inyección de sólidos.
Más particularmente, puede existir una pluralidad de lanzas de inyección de sólidos, espaciadas circunferencialmente, a lo largo del convertidor. Cada una de las lanzas puede extenderse en sentido descendente y hacia el interior del convertidor a través de una pared lateral del convertidor.
Los medios de sangrado de la escoria pueden comprender un par de ranuras para el sangrado de la escoria, en la pared lateral del convertidor.
El convertidor puede estar dispuesto alrededor de un eje vertical central, y dichas zonas pueden presentar una dirección radial, apartándose del eje central hacia el exterior del convertidor.
Breve descripción de los dibujos
Para una mejor comprensión de la invención, se describirá en detalle a continuación una forma de realización particular, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 es una sección transversal vertical a través de un convertidor de fusión directa comprendido en una Instalación de fusión diseñada según la presente invención;
la Figura 2 es una vista en planta del convertidor que presenta cuatro zonas operacionales separadas, espaciadas circunferencialmente alrededor del convertidor y en sentido radial hacia el exterior del mismo;
la Figura 3 es una vista en instalación del convertidor de fusión y de las instalaciones de manipulación del metal fundido y de la escoria de la instalación;
la Figura 4 es una vista en instalación similar al de la Figura 3, pero que presenta unas instalaciones de manipulación de la escoria ligeramente modificadas para la evacuación de la escoria;
la Figura 5 es una vista en instalación de unas instalaciones de manipulación del metal ligeramente modifica-
das;
la Figura 6 ilustra una campana de contención de erupciones sobre el antecrisol;
la Figura 7 es una vista en instalación de un orificio de colada del antecrisol, y del canal de colada;
la Figura 8 es una sección esquemática a través del convertidor y de las instalaciones de manipulación del metal y de la escoria;
la Figura 9 es un plano esquemático de las instalaciones del orificio de colada para la evacuación de la escoria;
la Figura 10 es una vista en instalación de la ranura de la escoria y del canal de colada de la instalación; y
la Figura 11 es una sección transversal esquemática de las instalaciones de contención para las roturas de la instalación.
Descripción detallada de la forma de realización preferida
La Figura 1 ilustra un convertidor de fusión directa adecuado para trabajar con el proceso HIsmelt, tal como se describe en la solicitud de patente internacional PCT/AU96/00197. El convertidor metalúrgico se denomina globalmente como 11 y comprende una solera con una base 12 y unos costados 13 formados de ladrillos refractarios; unas paredes laterales 14 que forman un cuerpo generalmente cilíndrico que se prolonga en sentido ascendente desde los costados 13 de la solera y que comprenden una sección superior del cuerpo y una sección inferior del cuerpo; un techo 17; una salida 18 para los gases de descarga; un antecrisol 19 para la descarga de metal fundido de forma continua; y un orificio de colada 21 para la descarga de la escoria fundida.
Durante su utilización, el convertidor contiene un baño de hierro y escoria fundidos que comprende una capa 22 de metal fundido, y una capa 23 de escoria fundida sobre la capa de metal 22. La flecha marcada con el número de referencia 24 indica la posición de la superficie nominalmente inactiva de la capa de metal 22 y la flecha marcada con el número de referencia 25 indica la posición de la superficie nominalmente inactiva de la capa de escoria 23. La expresión "superficie inactiva" significa la superficie cuando no existe inyección de gas ni de sólidos en el
convertidor.
El convertidor puede estar provisto de una lanza de inyección 26 que se extiende en sentido descendente para suministrar un chorro de aire caliente a una zona superior del convertidor y ocho lanzas 27 de inyección de sólidos, que se extienden en sentido descendente y hacia el interior, a través de las paredes laterales 14 y hacia la capa de escoria 23 para inyectar mineral de hierro, materiales carbonosos sólidos y fundentes que son arrastrados por un gas portador de bajo contenido en oxígeno hasta la capa de metal 22. La posición de las lanzas 27 está escogida de tal modo que sus salidas extremas 28 están por encima de la superficie de la capa de metal 22 durante el funcionamiento del proceso. Esta posición de las lanzas reduce el riesgo de daños debidos al contacto con el metal fundido y hace posible también enfriar las lanzas mediante una refrigeración interna forzada con agua, sin un riesgo significativo de que el agua entre en contacto con el metal fundido en el interior del convertidor.
La lanza 26 de inyección de gas recibe un caudal de aire caliente enriquecido con oxígeno a través de un conducto 31 de suministro de gas caliente que se extiende desde un punto de suministro de gas caliente situado a una cierta distancia del convertidor de reducción 11. El equipo de suministro de gas caliente comprende una serie de estufas de calentamiento del gas y una instalación de oxígeno para permitir que un chorro de aire enriquecido con oxígeno circule a través de las estufas de calentamiento del gas hacia el conducto 31 de suministro del gas caliente que se extiende hasta una conexión con la lanza de inyección de gas 26 dispuesta por encima del convertidor de reducción 11. Como alternativa, el oxígeno puede añadirse al chorro de aire después de que el chorro de aire haya sido calentado mediante las estufas.
La salida 18 del gas de descarga está conectada a un conducto 32 del gas de descarga que transporta el gas de descarga al exterior del convertidor de reducción 11 hasta un puesto de tratamiento en el que puede ser depurado y pasar a continuación a través de intercambiadores de calor para precalentar los materiales alimentados al convertidor de reducción 11.
El conducto 31 de suministro de gas caliente, y el conducto 32 del gas de descarga se prolongan hacia el exterior de la parte superior del convertidor, hasta unos puntos dispuestos a distancia y, por consiguiente, pueden interferir en el funcionamiento de las grúas puente o de los equipos móviles de manipulación necesarios para el mantenimiento del convertidor y para el transporte del metal caliente y de la escoria caliente fuera del convertidor durante las operaciones de fundición. El metal caliente procedente del convertidor es suministrado a través del antecrisol 19 y debe ser extraído mediante un sistema de un canal de colada para el metal caliente que preferentemente comprende un canal de colada ascendente y un canal de colada para la evacuación del antecrisol. Debe haber también un sistema de sangrado de la escoria que comprenda una o varias ranuras para la escoria y canales de colada, y asimismo un sistema de evacuación de la escoria para evacuar la escoria de la parte baja del convertidor al finalizar una operación de fusión. La presente invención permite la instalación y el funcionamiento de todos estos equipos alrededor del convertidor de reducción de tamaño reducido 11, de una forma que separa las diversas funciones operativas en zonas independientes alrededor del convertidor, reduciendo de esta manera al mínimo las interferencias entre las diversas operaciones y el funcionamiento de los equipos de manipulación, y según ello, incrementando al máximo la seguridad
operativa.
Las Figuras 2 y 3 ilustran la manera como el diseño de la instalación está dividido en cuatro zonas funcionales espaciadas circunferencialmente alrededor del convertidor 11 y en sentido radial, hacia el exterior del eje central vertical del convertidor. Estas zonas son las siguientes:
Zona 1
Acceso general y servicios
Esta zona contiene:
\bullet
las "huellas" o zonas de apoyo del conducto elevado 31 de suministro de gas caliente y del conducto 32 del gas de descarga;
\bullet
la ruta de acceso directo a una puerta de entrada lateral 33 al convertidor de reducción 11.
Zona 2
Sangrado del metal
Esta zona contiene:
\bullet
el antecrisol 19 y un canal de colada 34 para la sangría del antecrisol;
\bullet
un horno de mantenimiento 35 y una espita 36 para la sangría;
\bullet
un orificio de colada 63 en el extremo, el perforador y el canal de colada 38;
\bullet
una desviación 39 del canal de colada del horno de mantenimiento;
\bullet
un canal de colada ascendente 41 y una rampa de caída 42;
\bullet
un orificio de colada 43 para la evacuación del antecrisol, y el canal de colada 44.
\newpage
Zona 3
Sangrado de la escoria
Esta zona contiene:
\bullet
dos ranuras para la escoria 45 y los canales de colada 46;
\bullet
tapones especiales refrigerados por agua y perforadores (ilustrados en la Figura 9);
\bullet
una tapa mecanizada compartida para el canal de colada (asimismo ilustrada en la Figura 9).
Zona 4
Evacuación de la escoria
Esta zona contiene:
\bullet
un orificio primario 47 para la evacuación de la escoria, el cañón para tapar la sangría, el perforador y el canal de colada 48;
\bullet
la ruta de acceso a una segunda puerta de entrada 49 al convertidor de reducción 11.
El convertidor de reducción 11 y el equipo auxiliar mencionado anteriormente, incluyendo el convertidor de mantenimiento 35, están instalados encima de un suelo con drenaje 51 que evacúa a un foso de contención 52 en caso de rotura. También está dispuesto un foso de evacuación de escorias 53 para recibir la escoria del canal de colada 48 de evacuación de escorias.
En la Figura 4 aparece un esquema alternativo para el foso de evacuación de escorias 53. Esta opción podría ser preferible cuando existen limitaciones de acceso a la instalación baja. También presenta la ventaja de un trayecto más directo al foso de evacuación de escorias para el canal de colada 54 para una evacuación de emergencia de la
escoria.
El esquema ilustrado de la instalación según la presente invención, permite un acceso directo de la grúa puente a la mayor parte del suelo de la nave de colada y a su equipo como es deseable. Pueden disponerse dos o más grúas. Por ejemplo, una grúa para "metal caliente", de una elevada capacidad de elevación, puede estar instalada para circular por encima del foso de contención 52 para casos de rotura, por encima del antecrisol 19 y del horno de mantenimiento 35 para permitir el traslado de la cuchara de metal caliente (para cargar el convertidor 11), para la manipulación del crisol del foso de contención para roturas, para el cambio del canal de colada y para actividades generales de mantenimiento. Puede instalarse una grúa independiente de mantenimiento para el servicio del resto de la instalación de la nave de fundición y para el convertidor de reducción 11. Esta grúa puede utilizarse para el transporte de consumibles, para el cambio del canal de colada y de la cubierta del canal de colada, para la manipulación de las lanzas de inyección y de gas caliente y para el desplazamiento de pequeños equipos móviles y para maniobras de elevación en general. El acceso a la puerta de entrada lateral 33 del convertidor está situado entre las huellas de los puentes de las grúas elevadas para el conducto de suministro de aire caliente 31 y el conducto de gas de descarga 32. Esto permite en todo momento un acceso rápido mediante la grúa de mantenimiento del convertidor. El acceso a la puerta lateral 49 de entrada a la Zona 4 requiere desmontar el canal de colada de evacuación de la escoria y la instalación de cubiertas temporales sobre cualquier agujero correspondiente del suelo de la nave de colada.
A continuación se describirán las diversas funciones que se realizan durante la operación de fusión.
Sangrado del metal
El canal de colada para la sangría del antecrisol 34 se extiende directamente desde la mitad posterior del antecrisol 19 (el más próximo al convertidor) y por encima de la parte superior del horno de mantenimiento 36. La entrada del canal de colada está situada lejos de la parte delantera del antecrisol en la que es probable que sea más acusada cualquier repentina elevación del metal debida a un aumento de presión. El extremo de descarga del canal de colada 34 presenta un orificio de caída 55 para garantizar que el metal líquido caiga directamente en la balsa del horno de mantenimiento. Así se evita la erosión producida por el choque del chorro del metal al caer sobre el revestimiento de refractario.
El canal de colada es accesible directamente desde encima mediante una grúa, facilitando un fácil cambio, y el horno de mantenimiento es asimismo fácilmente accesible mediante la misma grúa.
Las Figuras 3 y 4 muestran una desviación del canal de colada 39 del horno de mantenimiento provista de una entrada exclusiva 57 situada en la mitad delantera del antecrisol 19. Esto permite desviar todo el canal de colada de sangría del antecrisol.
En la Figura 5 aparece una configuración alternativa. Durante el funcionamiento normal, la entrada de la desviación a la entrada del canal de colada debe ser taponada tal como aparece. Durante la operación de desviación este tapón debe ser sustituido por otro inmediatamente después de la curva. Las ventajas de esta disposición alternativa suponen:
\bullet
una reducción del número de salidas del antecrisol;
\bullet
una retención de la entrada en el extremo posterior del antecrisol;
\bullet
una mejor accesibilidad al antecrisol; y
\bullet
una reducción de los atascos entre el antecrisol y el horno de mantenimiento.
Las Figuras 3 y 4 ilustran asimismo un canal de colada ascendente 41 y una rampa de caída 42. Esto sirve para desviar la mayor parte del metal hacia abajo al foso de contención 52 para emergencias en caso de rotura, a causa de un importante incremento de la presión, a través del suelo en pendiente 51 de la instalación baja. Podría colocarse una barrera de arena o de escoria triturada desde la base de la rampa de caída para canalizar el flujo hacia el foso.
Las Figuras 3 y 4 ilustran también un orificio de extracción para la evacuación del antecrisol 43 y el canal de colada 44. Están dispuestos a un lado del antecrisol para:
\bullet
proporcionar el máximo de acceso libre;
\bullet
reducir al mínimo la longitud del canal de colada; y
\bullet
reducir al mínimo los giros y las curvas en el canal de colada.
En la Figura 6 aparece una campana 50 para las erupciones del antecrisol. Su objeto es retener las pequeñas gotas volantes de metal y los gases calientes/llamas en caso de una violenta erupción en el antecrisol. Los gases calientes y las llamas son evacuados por la parte superior de dicha campana. La campana está soportada sobre espigas de posicionado 60, fijadas a los lados de la estructura de soporte del convertidor 11 y es fácilmente accesible mediante la grúa del "metal caliente" de tal modo que puede ser fácilmente 
\hbox{levantada de las
espigas  60 del soporte para su extracción.}
El sangrado final se realiza mediante la utilización de un orificio de colada extremo 63, del perforador 64 y del canal de colada 38, tal como se aprecia en las Figuras 3, 4 y 7, que presentan una disposición de evacuación ligeramente modificada del antecrisol con una conexión al extractor del extremo del canal de colada 38. El perforador está realizado con una columna fija, ya que es un elemento del equipo robusto y fiable. Un canal de colada 65 de desvío está previsto para permitir que el convertidor pueda ser evacuado directamente al foso de contención 52 para roturas en caso de emergencia, si los recipientes de transporte del metal caliente no estuvieran disponibles.
Ranuras de sangrado de la escoria
La configuración y la posición de las ranuras para la escoria y del canal de colada se muestran en las Figuras 3, 4, 10 y 11. Las posiciones 66 de los tapones de piquera de las ranuras de la escoria, de los punzones y de las tapas mecanizadas de los canales de colada 68, se muestran en la Figura 11. El esquema ilustrado presenta las siguientes características:
\bullet
La tapa mecanizada compartida del canal de colada está situada entre los canales de colada ya que no requiere mucha accesibilidad por parte del operario.
\bullet
Es preferible que la tapa del canal de colada esté montada sobre una mesa giratoria para simplificar y acelerar el cambio a las otras ranuras de escoria.
\bullet
Los tapones de piquera y los punzones (o los cañones para tapar la sangría y los perforadores) están dispuestos en el "exterior" de los canales de colada para disponer del máximo espacio de acceso sin obstrucciones para el operador (lo cual es más frecuente que en el caso de la tapa del canal de colada).
\bullet
Los tapones de piquera de la escoria y los punzones (o los cañones para tapar la sangría y los perforadores) están realizados según un diseño de montaje sobre columna "por encima y por debajo", dispuestos cerca del extremo de las ranuras de la escoria de los canales de colada. Esto permite reducir al mínimo sus "áreas de huella" combinadas y disponer así del máximo espacio libre para acceder a los equipos móviles (utilizados para la limpieza de los canales de colada).
\bullet
Son preferibles los tapones de piquera de la escoria y los punzones (o los cañones para tapar la sangría y los perforadores) montados sobre columnas que las máquinas montadas sobre carriles. Esto es debido a que se considera que las catenarias posteriores de estas últimas son más vulnerables a los daños producidos por el calor radiante y, en particular, a la escoria volante y a las pequeñas gotas de metal. Dichos daños son inevitables, en particular durante el taponado de las ranuras para la escoria, porque el convertidor está presurizado.
\bullet
El esquema del canal de colada permite una "zona de captación de la trayectoria de la escoria" aproximadamente igual a la longitud de la tapa mecanizada del canal de colada. De esta manera se limita la pendiente máxima del canal de colada en esta área y se evita la erosión del revestimiento refractario de la tapa.
\bullet
La "dispersión más ancha" del esquema del canal de colada proporciona más espacio para acomodar las posibles necesidades de canales de colada bifurcados y de los correspondientes fosos de escoria.
Sangrado de la evacuación de escoria
En la Zona 4 está dispuesto un primer orificio de la sangría 47 para la evacuación de la escoria y un canal de colada 48 para reducir al mínimo el abarrotamiento y la complejidad. La situación y configuración de estos componentes, se muestra en las Figuras 3, 4, 8 y 9. Un segundo orificio de sangrado para la evacuación de la escoria situado a distancia, permite que pueda accederse a este último independientemente del primero, reduciendo al mínimo la exposición del personal a las salpicaduras, al calor radiante y a los humos. El orificio de sangrado 47 para la evacuación de la escoria está integrado en una de las puertas laterales 49 de acceso al convertidor para utilizar de forma efectiva el espacio disponible en el suelo de la nave de fundición.
La Figura 9 ilustra un cañón especial 71 para tapar la sangría y un perforador 72. El cañón y el perforador pueden ser de un diseño de montaje sobre columna "por encima y por debajo", permitiendo que estén montados en el mismo lado del orificio de extracción/canal de colada, en el lado de la ranura de la escoria del primer canal de colada/orificio de sangría de la escoria. De esta manera existe la máxima distancia entre ellos y el antecrisol, reduciendo al mínimo el riesgo de exposición en caso de una erupción del antecrisol.
Contención para roturas
El sistema de contención para roturas se ilustra en las Figuras 3, 4 y 11. Comprende el suelo de evacuación en pendiente 57 situado debajo del convertidor de reducción 11, del antecrisol 19 y del horno de mantenimiento 35. El suelo 51 está inclinado descendiendo hacia el foso de contención para roturas 52. El suelo de evacuación 51 recubre las huellas de apoyo de las unidades mencionadas y está limitado mediante una combinación de muros de contención 73 y por las paredes del foso de evacuación de la escoria 74. El suelo de las instalaciones para roturas puede ser de tierra compactada (arena) recubierta por una capa de escoria triturada, piedra u otro material adecuado. Esto permite reducir al mínimo el contacto directo entra la escoria y el metal que se esparce ya que el suelo (arena) es probable que tenga una cierta humedad. De este modo, se dispone también de una barrera permeable para que el agua se filtre a través del mismo y para que se escape el vapor de agua en caso de una fuga de agua producida de forma simultánea debido a una rotura; alternativamente puede instalarse un compuesto de hormigón.

Claims (17)

1. Instalación de fusión directa para producir metal fundido, a partir de un material metalífero de carga, que comprende:
un convertidor de fusión fija (11), para someter un baño fundido que presenta una capa de metal (22) y una capa de escoria (23) sobre la capa de metal, y un espacio para gas por encima de la escoria;
unos medios de alimentación de sólidos (27), para suministrar material metalífero de carga y material carbonoso al interior del convertidor (11);
unos medios para la inyección de gas (26), que se extienden hacia abajo en el interior del convertidor (11) para inyectar un gas oxidante en el espacio para el gas y/o en la capa de escoria (23) del convertidor;
unos medios de conducto en el gas (31) que se extienden desde un lugar de suministro de gas fuera del convertidor (11) hasta un lugar de liberación por encima del convertidor (11) para la liberación de gas oxidante en los medios de inyección de gas (26);
unos medios de conducto de gas de descarga (32) para el caudal del gas de descarga desde la parte superior del convertidor hacia el exterior del convertidor;
unos medios de sangrado del metal (19) para el caudal de metal fundido desde el baño durante una operación de fundición en el exterior de una parte inferior del convertidor;
un canal de colada para la sangría del metal (34) para recibir el metal fundido de los medios de sangrado del metal (19) y transportar el metal fundido fuera del convertidor (11);
unos medios de sangrado de la escoria (45) en una pared lateral del convertidor para el sangrado de la escoria del baño durante una operación de fundición; y
unos medios de un canal de colada para el sangrado de la escoria (46) para recibir la escoria de los medios de sangrado de la escoria (45) y para transportar dicha escoria fuera del convertidor (11);
en la que los medios de conducto de liberación del gas oxidante (31) y los medios de conducto del gas de descarga (32) se extienden en una primera zona (1) de tres zonas diferenciadas (1, 2, 3) espaciadas circunferencialmente alrededor del convertidor (11) y que se extienden hacia el exterior desde el convertidor;
los medios de sangrado del metal (19) y el canal de colada para el sangrado del metal (34) están dispuestos en una segunda zona (2) de dichas tres zonas; y
los medios de sangrado de la escoria (45) y los medios del canal de colada para la sangría de la escoria (46) están dispuestos en la tercera zona (3) de dichas zonas.
2. Instalación de fusión directa según la reivindicación 1, caracterizada además porque la segunda y la tercera zonas (2, 3) están dispuestas en lados mutuamente opuestos del convertidor de fusión (11), y la primera zona (1) está dispuesta entre la segunda y la tercera zonas (2, 3) de manera circunferencial respecto al convertidor.
3. Instalación de fusión directa según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada además porque la instalación comprende unos medios para la evacuación de la escoria (47) para la evacuación de la escoria desde la parte inferior del convertidor al final de una operación de fundición, estando dichos medios (47) dispuestos por debajo de los medios de sangrado de la escoria (45), y unos medios del canal de colada para el sangrado de la escoria (48) para recibir la escoria de los medios de evacuación de la escoria (47) y para transportarla fuera del convertidor (11).
4. Instalación de fusión directa según la reivindicación 3, caracterizada además porque los medios de evacuación de la escoria (47) y el canal de colada para el sangrado de la escoria (48) están dispuestos en una cuarta zona diferenciada (4) que se extiende hacia el exterior del convertidor (11) entre la segunda y la tercera zonas (2, 3).
5. Instalación de fusión directa según la reivindicación 4, caracterizada además porque la cuarta zona (4) está generalmente dispuesta opuesta a la primera zona (1) con respecto al convertidor (11).
6. Instalación de fusión directa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada además porque los medios de sangrado del metal (19) comprenden un antecrisol para el caudal de metal que sobresale hacia fuera desde la parte inferior del convertidor (11).
7. Instalación de fusión directa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada además por unos medios de retención del metal (35) dispuestos fuera del convertidor (11) y extendiéndose el canal de colada para el sangrado del metal (34) hacia los medios de retención (35) para liberar el metal fundido en los medios de retención.
8. Instalación de fusión directa según la reivindicación 7, caracterizada además porque los medios de retención del metal (35) son un horno de mantenimiento.
9. Instalación de fusión directa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada además por unos medios de calentamiento del gas en el lugar de suministro del gas para suministrar gas caliente a los medios de conducto de liberación del gas (31) con el fin de inyectarlo en el convertidor (11).
10. Instalación de fusión directa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada además porque los medios de conducto de liberación del gas (31) comprenden un único conducto de gas que se extiende desde el lugar de suministro de gas hasta el lugar de liberación.
11. Instalación de fusión directa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada además porque los medios de alimentación de sólidos (27) comprenden una más lanzas de inyección de sólidos.
12. Instalación de fusión directa según la reivindicación 11, caracterizada además porque está dispuesta una pluralidad de lanzas de inyección de sólidos (27) espaciadas circunferencialmente respecto al convertidor (11).
13. Instalación de fusión directa según la reivindicación 11 ó 12, caracterizada además porque en la o cada una de las lanzas (27) se extienden hacia abajo y hacia el interior en el convertidor (11) a través de una pared lateral (14) del convertidor.
14. Instalación de fusión directa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada además porque los medios de sangrado de la escoria (45) comprenden un par de ranuras para el sangrado de la escoria en la pared lateral (14) del convertidor.
15. Instalación de fusión directa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada además porque el convertidor (11) está dispuesto alrededor de un eje vertical central y dichas zonas (1, 2, 3, 4) están dispuestas de forma radial hacia fuera del eje central en el exterior del convertidor.
16. Instalación de fusión directa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada además porque el convertidor de reducción (11) está dispuesto por encima de un suelo para la evacuación en pendiente (51) que conduce a un foso de contención para roturas (52).
17. Instalación de fusión directa según la reivindicación 3, en la que está dispuesto un foso para la evacuación de escorias (53) para recibir la escoria de unos medios de un canal de colada para la evacuación de la escoria (48).
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