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ES2483441T3 - Procedimiento de control para la fundición de una carga metálica y dispositivo de pesaje utilizado en dicho procedimiento - Google Patents

Procedimiento de control para la fundición de una carga metálica y dispositivo de pesaje utilizado en dicho procedimiento Download PDF

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ES2483441T3
ES2483441T3 ES09705385.4T ES09705385T ES2483441T3 ES 2483441 T3 ES2483441 T3 ES 2483441T3 ES 09705385 T ES09705385 T ES 09705385T ES 2483441 T3 ES2483441 T3 ES 2483441T3
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crucible
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oven
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Stefano Terlicher
Franco Scotti
Romano Sellan
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Danieli and C Officine Meccaniche SpA
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Abstract

Procedimiento de control para la fundición de una carga metálica en un horno (10) que comprende al menos un crisol (11) que contiene la carga metálica y un techo, caracterizado porque proporciona que el crisol (11) se pese por medio de una pluralidad de elementos (16) de pesaje distribuidos a lo largo del perímetro de la base del crisol (11), y porque los valores detectados por dicha pluralidad de elementos (16) de pesaje se envían a una unidad de control para obtener información relativa a la distribución de la carga metálica en el interior del crisol (11).

Description

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DESCRIPCIÓN
Procedimiento de control para la fundición de una carga metálica y dispositivo de pesaje utilizado en dicho procedimiento
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento de control de los parámetros de funcionamiento en un horno de fundición para una carga metálica, utilizando la información y las señales que llegan procedentes de un dispositivo de pesaje asociado con el horno. La invención se refiere también al dispositivo de pesaje utilizado en el procedimiento de control.
Antecedentes de la invención
Son conocidas las plantas para la transformación y fundición de cargas metálicas que comprenden un horno de arco eléctrico adecuado para cooperar con un sistema de carga, que puede ser de tipo continuo, por ejemplo una cinta transportadora, o discontinuo, por ejemplo, con cestas. El horno eléctrico proporciona al menos un contenedor, o crisol, y un techo de cubierta. Los electrodos se introducen a través de orificios presentes en el techo.
También se conoce el uso de sistemas de pesaje, de tipo directo o indirecto, estando este último basado por ejemplo en la medición del nivel del baño de líquido, para obtener la información que se utiliza a continuación para controlar los parámetros de funcionamiento del horno.
Por ejemplo, el documento WO2005/052196, bajo el nombre del presente solicitante, describe un procedimiento en el que el horno se pesa periódicamente para detectar la cantidad de acero presente en el horno; en este procedimiento se controla también la temperatura del baño de líquido, de manera sustancialmente continua, y la velocidad de flujo de la escoria descargada dentro del horno se detecta mediante el pesaje, y se regula de manera que la temperatura se mantiene constante alrededor de un valor deseado y predeterminado.
En otras palabras, el valor detectado del peso de la carga descargada en cada ocasión en el horno se utiliza para regular la velocidad de descarga y/o la cantidad de escoria en la cesta para no crear perturbaciones, más allá de un valor tolerado, en la temperatura del baño de líquido. Este sistema se utiliza también para mantener la cantidad de acero líquido en el horno bajo control.
El documento JP 080 005 248, publicado el 01.12.1996, describe también un procedimiento para controlar el proceso de fundición en un horno eléctrico, en el que el peso de un sistema de horno eléctrico y el peso de la carga introducida en el horno se detectan continuamente y, de acuerdo con las variaciones detectadas en dichos pesos, la velocidad de alimentación de la carga en el horno se ajusta.
El documento RU 2082763 describe también un procedimiento para controlar el proceso de fundición en un horno usando las señales que llegan procedentes de un sensor del peso de la escoria y de un sensor del peso de los materiales adicionales que pasan a través de una unidad de control. El documento JP 1-174888 analiza también el problema de la determinación del peso en los procesos metalúrgicos.
El documento US-A-6.004.504, que proporciona un sistema de alimentación de tipo continuo y pre-calienta la carga antes de que se introduzca en el horno, describe un procedimiento y un aparato que utiliza un detector de la masa de la carga y un detector de la velocidad de carga, asociados con la cinta transportadora para controlar el proceso de descarga de la carga en el horno.
El documento WO-A-03087688 describe un procedimiento para la producción de metal fundido en un horno eléctrico que se proporciona para controlar al menos tres parámetros, es decir, el peso del material de metal cargado en el horno, el volumen de gas que contiene oxígeno alimentado en el horno y la cantidad de energía eléctrica suministrada al horno, para optimizar el proceso de fundición.
El documento WO-A-2006/108691 trata también el problema de mantener un proceso de fundición bajo control, en un horno eléctrico con un sistema de carga continuo, utilizando la información en relación con el peso del sistema de horno eléctrico. El documento WO-A-2006/108691 describe el uso de rodillos asociados con los elementos de soporte del crisol en el que se disponen los sensores de peso, que por tanto miden solo el peso del crisol y de su contenido, y no el de los otros equipos y/o equipos asociados que soportan el horno.
El documento WO-A-2006/108691, como el documento WO-A-2006/108196, establece también que las señales relacionadas con el peso del crisol, después de cada ciclo para descargar la escoria, se correlacionan con la cantidad de energía alimentada al horno para mantener la temperatura sustancialmente constante y cerca del valor ideal para el ciclo de fundición.
En el campo de la transformación de material ferroso en acero fundido se sabe también que hay una búsqueda continua destinada a garantizar cada vez más características de alta calidad del material fundido, junto con un menor desgaste y menores riesgos de daño a las piezas y componentes, menor consumo de energía con la misma cantidad de metal fundido, tiempos de ciclo más cortos y menor incidencia de los costes de mano de obra.
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La finalidad de la presente invención es, por tanto, conseguir un dispositivo de pesaje optimizado para mejorar y hacer la medición obtenida más fiable y precisa, y de esta manera hacer que el control del proceso de fundición sea incluso más eficaz, en base a la información detectada por los dicho dispositivo de pesaje.
En este sentido, y con base en estudios y experimentos largos y exhaustivos, el solicitante ha perfeccionado las tecnologías existentes, incluyendo las descritas en los documentos antes descritos, superando algunos inconvenientes del estado de la técnica y consiguiendo la presente invención.
Sumario de la invención
La presente invención se expone y caracteriza esencialmente en las reivindicaciones principales, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características innovadoras de la invención.
La invención se refiere a un procedimiento para controlar el proceso de fundición en un horno eléctrico que utiliza un dispositivo de pesaje asociado con el crisol del horno eléctrico.
De acuerdo con una característica de la invención, el dispositivo de pesaje comprende una pluralidad de elementos de pesaje, en particular, células de carga u otros elementos de pesaje análogos o comparables, dispuestos alrededor de la base del crisol en la posición y número deseados, de acuerdo con el peso y el tamaño del horno.
Una realización preferente de la invención proporciona que dichos elementos de pesaje se distribuyan de forma sustancialmente simétrica, con respecto a al menos un eje del horno, a lo largo del perímetro de la base del crisol.
De acuerdo con la invención, cada uno de dichos elementos de pesaje se asocia con un elemento de soporte relativo, sólido, por ejemplo soldado o anclado de alguna otra forma, a la pared lateral o la parte inferior del crisol del horno.
Una pluralidad de dichos elementos de soporte sólidos con el crisol se distribuyen a lo largo del perímetro de la parte inferior del crisol y se conectan a los correspondientes elementos de soporte, sólidos, por ejemplo soldados o anclados de alguna otra manera, a una plataforma de soporte con respecto a la que se dispone suspendido sustancialmente el crisol del horno.
El elemento sensible de cada elemento de pesaje se dispone de manera que, con cada variación en el peso del crisol, por ejemplo derivada de la descarga de una cantidad de carga, en forma de escoria de metal, briquetas, esponja de hierro o mezclas de los mismos, el elemento sensible se carga bajo tracción y registra con considerable precisión y sensibilidad el valor de variación en peso.
Por tanto, cada elemento sensible funciona como una varilla que se pone bajo tracción para una unidad correlacionada con la variación en el peso lo que determina el movimiento relativo del crisol y de la plataforma de soporte.
La presencia de una pluralidad de elementos de pesaje adecuadamente distribuidos, ventajosamente uniformemente y/o simétricamente, alrededor del perímetro de la base del crisol, permite obtener un número correspondiente de valores que se pueden comparar para obtener información, no solo del peso del material de carga, sino también de su distribución dentro del propio crisol. De esta manera, es posible dirigir los medios de descarga para evitar acumulaciones localizadas y/o distribución no óptima del material descargado en el horno.
Una realización de la presente invención proporciona una unidad de control que recibe la información relativa a la pluralidad de valores de peso detectados por los elementos individuales de pesaje, los procesa, y en consecuencia condiciona la dirección de descarga de la carga metálica dentro del horno, si bien es continua en una cinta transportadora o similar, o discontinua.
Por otra parte, gracias a la información sobre las variaciones localizadas en peso, es posible reducir el riesgo de que el material descargado en el horno golpee y dañe los elementos estructurales y operativos, al menos parcialmente presentes en el interior del horno, tales como electrodos, quemadores, lanzas, toberas u otros. También es posible evitar que la carga metálica se distribuya de forma incorrecta en el interior del horno, lo que reduciría la eficacia energética del proceso de fundición y aumentaría el consumo y los tiempos de ciclo.
Los elementos de pesaje configurados de este modo, de acuerdo con otra característica de la invención, son también de auto-regulación en el caso de una desalineación de la base del crisol debido a la expansión de calor no uniforme del propio crisol, de los soportes y/o de la plataforma de soporte.
De acuerdo con una variante, la nivelación del crisol se puede conseguir mediante el uso de varillas de unión asociadas con los medios de ajuste motorizados gobernados por un sistema de control automático.
Breve descripción de los dibujos
Estas y otras características de la presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción de una forma preferida de realización, proporcionada como un ejemplo no restrictivo con referencia a los dibujos adjuntos en
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los que:
 La Figura 1 es una vista esquemática de un horno eléctrico para fundir una carga metálica en el que se aplica la
presente invención;  La Figura 2 muestra un elemento de pesaje que se utiliza en la presente invención;  La Figura 3 muestra un detalle de la Figura 2.
Descripción detallada de una forma preferente de realización
Con referencia a la Figura 1, un horno de arco eléctrico para fundir una carga metálica se denota en su totalidad con el número de referencia 10 y comprende, como elementos esenciales, un crisol 11 para contener la carga metálica y un techo de cubierta, no mostrado en los dibujos.
De manera conocida, el horno 10 está equipado con quemadores, lanzas de oxígeno e inyectores de polvos de carbono y cal, capaces de promover la formación de la escoria, ninguno de los que se muestra aquí.
El crisol 11, en este caso, se monta sobre una pluralidad de soportes 12 en forma de caja, dispuestos sustancialmente en vertical. En este caso hay cuatro soportes 12, distribuidos de manera sustancialmente uniforme alrededor de la base del crisol 11. En particular, los soportes 12 se disponen de dos en dos, sustancialmente simétricos con respecto a un eje 13 sustancialmente mediano del crisol 11.
Los soportes 12 soportan el crisol 11, en forma sustancialmente suspendida, por medio de cartelas 20 de anclaje, con respecto a una plataforma 14 de soporte, que también tiene soportes 15 sustancialmente verticales en los que se anclan las cartelas 20.
A cada uno de dichos soportes 12 conectados al crisol 11 se asocia un elemento 16 de pesaje relativo, de manera que cuatro elementos 16 de pesaje se disponen de manera sustancialmente uniforme e igualmente distribuidos alrededor del perímetro del crisol 11.
Cada elemento 16 de pesaje tiene una célula 17 de carga (Figuras 2 y 3) conectada a un soporte 12 relativo sólido con el crisol 11 y asociado con una varilla 18 de unión de ajuste, equipada con una varilla 19 relativa y los elementos 21 de ajuste del terminal.
La varilla 18 de unión de ajuste permite pre-fijar un valor equilibrado del peso del crisol 11 y corregir posibles desalineaciones debidas a los pesos desequilibrados, posiblemente detectados por las células 17 de carga individuales.
Como alternativa, la varilla 18 de unión se puede asociar también con medios de accionamiento (no mostrados) para ajustar de forma automática y corregir posibles desalineaciones del crisol 11.
Las cuatro células 17 de carga, que trabajan bajo tracción debido al movimiento de la varilla 19 cuando se somete a tensión durante los pasos de descarga de la carga metálica, permiten detectar cada variación en el peso del crisol 11, por ejemplo debido a la descarga de una cantidad de carga metálica, en forma de escoria de metal, briquetas, esponja de hierro o mezclas de los mismos.
Los valores de peso detectados por los elementos 16 de pesaje se envían a una unidad de mando y control, no mostrada en los dibujos, que los procesa, en relación con su posición con respecto al crisol 11, para obtener información relativa a la distribución del peso del material descargado en el interior del crisol 11.
Gracias a esta información, la unidad de mando y de control puede intervenir en los medios de descarga, ya sean continuos o discontinuos, para dirigir la salida y evitar acumulaciones localizadas y/o distribución no óptima del material descargado dentro del horno.
De esta manera, es posible optimizar la distribución de la carga metálica dentro del crisol 11, obtener un ahorro considerable en términos de eficiencia de energía y reducir los tiempos de ciclo, así como una reducción en los riesgos de daños a los elementos y dispositivos tales como quemadores, lanzas, boquillas y toberas presentes en el interior del crisol 11.
Las modificaciones y variantes se pueden hacer al procedimiento y dispositivo de acuerdo con lo descrito hasta ahora, todas las cuales entrarán dentro del campo de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.
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Claims (8)

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    REIVINDICACIONES
    1.
    Procedimiento de control para la fundición de una carga metálica en un horno (10) que comprende al menos un crisol (11) que contiene la carga metálica y un techo, caracterizado porque proporciona que el crisol (11) se pese por medio de una pluralidad de elementos (16) de pesaje distribuidos a lo largo del perímetro de la base del crisol (11), y porque los valores detectados por dicha pluralidad de elementos (16) de pesaje se envían a una unidad de control para obtener información relativa a la distribución de la carga metálica en el interior del crisol (11).
  2. 2.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque proporciona que dicha unidad de control condicione la dirección de descarga de la carga metálica en el interior del crisol (11) de acuerdo con los valores detectados por dicha pluralidad de elementos (16) de pesaje.
  3. 3.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque se proporcionan al menos cuatro de dichos elementos (16) de pesaje distribuidos simétricamente con respecto a al menos un eje (13) del crisol (11).
  4. 4.
    Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque proporciona que a cada uno de dichos elementos (16) de pesaje se asocie al menos un elemento (18) de nivelación para nivelar la posición del crisol (11), y porque dicho elemento (18) de nivelación se ajusta de acuerdo con el valor de peso detectado por el elemento (16) de pesaje relativo.
  5. 5.
    Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se proporciona al menos un paso para ajustar automáticamente la posición del crisol (11), realizado utilizando los valores de peso detectados por cada uno de dichos elementos (16) de pesaje.
  6. 6.
    Dispositivo de pesaje utilizado en un procedimiento de control para la fundición de una carga metálica en un horno
    (10) que comprende al menos un crisol (11) que contiene la carga metálica, en el que dicho crisol (11) está equipado con una pluralidad de soportes (12) sustancialmente verticales cada uno de los cuales está asociado a una respectiva cartela (20) de anclaje, estando cada una de dichas cartelas (20) de anclaje conectada a un soporte (15) relativo montado sobre una plataforma (14) de soporte, en el que dicho crisol (11) está montado sustancialmente suspendido en dichos soportes (15) de dicha plataforma (14), caracterizado porque dicho dispositivo (16) de pesaje comprende un elemento (17) de pesaje, montado sólido con uno relativo de dichos soportes (12) y asociado a medios de varillas (18) de unión, medios de varillas (19) y a un elemento (21) de ajuste orientado hacia dicha plataforma (14), en el que dicha célula (17) de carga es capaz de cargarse bajo tracción por el movimiento de dicha varilla (19) cuando está bajo tensión durante los pasos de descarga de la carga metálica para detectar las variaciones en el peso de dicho crisol (11) al menos durante las operaciones de descarga de la carga metálica en el interior del crisol (11).
  7. 7.
    Dispositivo de pesaje de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque dicho medio de varilla (18) de unión está asociado con medios de ajuste y nivelación automáticos.
  8. 8.
    Dispositivo de pesaje de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicho elemento de pesaje es una célula (17) de carga.
    5
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