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ES2662096T3 - Planta y método para fundir materiales metálicos - Google Patents

Planta y método para fundir materiales metálicos Download PDF

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ES2662096T3
ES2662096T3 ES15708317.1T ES15708317T ES2662096T3 ES 2662096 T3 ES2662096 T3 ES 2662096T3 ES 15708317 T ES15708317 T ES 15708317T ES 2662096 T3 ES2662096 T3 ES 2662096T3
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ES
Spain
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metallic materials
opening
container
melting
melting furnace
Prior art date
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Application number
ES15708317.1T
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English (en)
Inventor
Bernard Villemin
Stefano Morsut
Andrea Codutti
Fabio Guastini
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.)
Danieli and C Officine Meccaniche SpA
Original Assignee
Danieli and C Officine Meccaniche SpA
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Abstract

Planta para fundir materiales metálicos que comprende al menos una unidad de calentamiento (11) provista de un recipiente (13) para contener materiales principalmente metálicos y con al menos un dispositivo de calentamiento por inducción (22) configurado para calentar los materiales principalmente metálicos contenidos en dicho recipiente (13) a una temperatura comprendida entre 300 ºC y 800 ºC y en cualquier caso manteniéndolos en un estado sólido, comprendiendo dicha planta también una unidad de transferencia (25) dispuesta aguas abajo de dicha unidad de calentamiento (11) y configurada para mover, de forma sustancialmente continua, dichos materiales principalmente metálicos que salen de la unidad de calentamiento (11) a un horno de fusión (12) situado aguas abajo de dicha unidad de calentamiento (11) y configurado para fundir dichos materiales principalmente metálicos, caracterizada por que dicho recipiente (13) está provisto de un abertura (16) a través de la cual dichos materiales principalmente metálicos, calentados y en estado sólido, se descargan sobre dicha unidad de transferencia (25), estando configurada dicha unidad de transferencia (25) para mover con una velocidad y una temperatura de suministro predeterminadas dichos materiales principalmente metálicos, estando unos elementos de apertura/cierre (17), gobernados por detectores (20) del flujo de dichos materiales principalmente metálicos descargados a través de dicha abertura (16) de dicho recipiente (13), asociados a dicha abertura (16), ordenados mediante un accionador (19) y configurados para abrir, cerrar y estrangular dicha abertura (16) para regular el flujo de dichos materiales metálicos que se descargan sobre dicha unidad de transferencia (25) y se envían a dicho horno de fusión (12) como una función de los requisitos del ciclo de fusión en dicho horno de fusión (12).

Description

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DESCRIPCION
Planta y método para fundir materiales metálicos Campo de la invención
La presente invención se refiere a una planta y a un método para fundir materiales metálicos.
En particular, la planta de acuerdo con la presente invención está provista de elementos de alimentación con medios para calentar el material metálico antes de que se introduzca en un horno de fusión.
La presente invención se puede aplicar, aunque no exclusivamente, para la producción de acero o hierro fundido. Antecedentes de la invención
En el campo de la fabricación de hierro y acero, son bien conocidos los recipientes de fusión, también llamados hornos de fusión, para la producción de metal líquido.
Los hornos de fusión normalmente se alimentan con materiales sólidos que contienen una alta concentración del metal que se va a producir. La composición final del metal líquido se ajusta añadiendo otros compuestos metálicos o no metálicos y muy a menudo con materiales que tienen un alto contenido de carbono.
Los hornos de fusión y refinado en general se pueden dividir en dos tipos:
- hornos eléctricos que utilizan energía eléctrica como fuente de energía adicional a la energía química generada por los procesos de fusión;
- hornos de calentamiento que no usan energía eléctrica y usan solo fuentes de calor; si se requiere energía adicional además de la energía química producida por las reacciones de refinado, por ejemplo, se usan quemadores.
Los tipos de hornos eléctricos utilizados más a menudo pueden comprender hornos de arco eléctrico, hornos de inducción, hornos de resistencia. Una variante de los hornos de arco eléctrico, con respecto a la producción de aleaciones de hierro, es el horno de arco sumergido.
Los hornos de calentamiento pueden comprender convertidores de oxígeno, hornos de Martin-Siemens y hornos de cubilote.
Después de la etapa de fusión primaria del metal, se proporciona una etapa de refinado. Usualmente se añaden diferentes materiales de aleación al material fundido, para obtener la composición química requerida.
En todos estos procesos, durante las etapas de fusión y refinado, todos o solo algunos de los materiales que se funden pueden cargarse. Las etapas de fusión y refinado también se denominan "carga de encendido" y corresponden al tiempo durante el cual se suministra calor/energía eléctrica al horno de fusión.
Durante esta etapa, los materiales pueden cargarse en el horno de fusión mediante un transportador que ajusta la velocidad de suministro de los mismos.
Durante la carga de encendido, la limitación de la velocidad de suministro depende de los requisitos de energía de calentamiento específicos para la fusión: cuanto mayor es la energía de fusión específica necesaria, menor será la velocidad de suministro y la productividad del horno de fusión.
Para reducir la duración del proceso de fusión, también se conoce calentar el material antes de que se cargue en el horno de fusión.
Una tecnología bien conocida para calentar el material de metal explota el principio de la inducción magnética.
La técnica de calentamiento por inducción magnética se utiliza normalmente en los campos de la fusión, tratamientos térmicos, moldeado y soldadura.
Una aplicación de ejemplo de la técnica de calentamiento por inducción magnética, con respecto al proceso de fusión de materiales metálicos, es el horno de inducción.
Un horno de inducción puede consistir en un recipiente de fusión, usualmente hecho de material cerámico, con una forma cilíndrica y al que están asociados dispositivos de calentamiento por inducción. Los dispositivos de calentamiento por inducción normalmente comprenden al menos una bobina dispuesta alrededor del recipiente de fusión, que está alimentada por corriente alterna a una frecuencia adecuada. La bobina puede consistir en un tubo
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enrollado en espirales en el que se hace circular un fluido refrigerante, usualmente agua, para preservar las propiedades de resistencia mecánica del mismo.
La corriente eléctrica alterna que circula en la bobina genera un campo magnético alterno inducido en el recipiente de fusión y genera corrientes inducidas en cualquier material de metal conductor que se golpea mediante el campo magnético inducido. Las corrientes inducidas en el material metálico conductor a su vez generan energía térmica debido al efecto Joule.
Con respecto a la técnica de calentamiento de una masa de metal por inducción, el producto de metal se puede calentar por medio de inducción de flujo longitudinal o inducción de flujo transversal.
En el caso de inducción de flujo longitudinal, las bobinas y yugos magnéticos, que forman parte de los dispositivos de calentamiento, están dispuestos de tal manera como para concentrar el campo magnético inducido a lo largo del desarrollo longitudinal del material a calentar. En este caso, el calentamiento del material metálico se produce a lo largo del eje de la bobina. Un ejemplo similar de calentamiento del material metálico, por la acción del campo magnético longitudinal, es el que se produce en un horno de fusión por inducción.
En el caso de inducción de flujo transversal, los componentes del dispositivo de calentamiento están dispuestos en lados opuestos del material de metal para concentrar el campo magnético oscilante a través del material a calentar. En este caso, la acción principal de calentamiento se produce en la superficie del material metálico.
Con respecto al calentamiento del material metálico antes de que se cargue en un horno de fusión, un proceso y una planta son conocidos, por ejemplo, a partir del documento US-A-4.403.327, en el que la chatarra o de otro material metálico primero se calienta por inducción en un primer recipiente y luego se carga en un segundo recipiente para su fusión, explotando nuevamente el principio de inducción.
El material metálico que sale del primer recipiente se encuentra todavía en un estado sólido y se transfiere al segundo recipiente, por ejemplo, mediante cestas de carga.
Las cestas de carga proporcionan una alimentación directa, no controlada e inmediata del material de metal directamente en el segundo recipiente.
Esto es particularmente desventajoso, ya que no es posible controlar adecuadamente y de forma continua las maneras en que se introduce el material metálico, insertado en el horno durante todo el proceso de fusión.
De hecho, un control continuo de la cantidad de material insertado impediría que la masa de metal fundido sea sometida a reducciones drásticas de temperatura.
El documento US-A-7.905.940 describe en cambio un método de refinado continuo para materiales metálicos que proporciona el uso de una bobina inductora para calentar y fundir el material metálico contenido en un recipiente de fusión para reducir los óxidos metálicos y los componentes vítreos. El gas puede inyectarse en la masa de metal sometida al proceso de refinado para producir, en la masa de metal, el efecto de reducción deseado. En este caso, el material metálico se carga, se calienta y se funde en el recipiente de fusión. El proceso y la planta descritos son particularmente complejos y difíciles de gestionar porque, en el mismo recipiente, se generan zonas en las que el material todavía es sólido y zonas en las que el material ya se encuentra en estado fundido. Esto conduce a una distribución diferente de la temperatura en el recipiente y, por lo tanto, diferentes estados críticos pueden producirse en cada zona del recipiente, debido, por ejemplo, a los diferentes tipos de materiales utilizados para fabricar el recipiente, los diferentes tipos de dispositivos de enfriamiento, diferentes fenómenos de desgaste, y operaciones de mantenimiento necesarias no simultáneas en las diversas zonas, o similares.
El documento DE 30 26 720 A1 describe un dispositivo de calentamiento por inducción para material metálico utilizado para fundir el material y equipado con un dispositivo de cierre selectivo que se puede abrir para fundir el metal fundido en un molde de lingote inferior.
El documento WO 2008/087244 describe un dispositivo de precalentamiento para material metálico que usa una pluralidad de silos alimentados por una mezcla de gases calientes. Cada silo está conectado al horno de fusión mediante respectivas tuberías de alimentación. El sistema de refrigeración de gas no es muy controlable y puede conducir a la fusión del material, en particular, para piezas pequeñas.
El documento US 4.403.327 A describe un sistema de potencia eléctrica para un horno de calentamiento por inducción. El horno de inducción tiene un fondo abierto, conectado directamente a un recipiente de chatarra que se desliza sobre un deslizador, por medio del cual se alimenta el horno de fusión eléctrica.
Uno de los propósitos de la presente invención es obtener una planta para fundir materiales metálicos que permita reducir los tiempos de ciclo de producción.
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Otro objetivo de la presente invención es obtener una planta para fundir materiales metálicos que permita reducir la complejidad de la planta y su fabricación.
Otro objetivo de la presente invención es perfeccionar un método para fundir materiales metálicos que permita reducir los tiempos de ciclo de fusión.
Otro objetivo de la presente invención es obtener un aparato para calentar productos metálicos, instalable en una planta de fusión, que garantice alimentar los materiales metálicos al recipiente de fusión en modos predeterminados.
El solicitante ha ideado, probado y realizado la presente invención para superar los inconvenientes del estado de la técnica y obtener estos y otros propósitos y ventajas.
Sumario de la invención
La presente invención se expone y se caracteriza en las reivindicaciones independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la invención o variantes de la idea inventiva principal.
De acuerdo con los propósitos anteriores, una planta para la fusión de materiales metálicos según la presente invención comprende al menos una unidad de calentamiento en el que se calientan los materiales metálicos principalmente. La unidad de calentamiento está provista de un recipiente para contener los materiales principalmente metálicos y con al menos un dispositivo de calentamiento por inducción configurado para calentar los materiales principalmente metálicos contenidos en el recipiente, manteniéndolos en un estado sólido.
La planta según la presente invención también comprende una unidad de transferencia configurada para mover los materiales principalmente metálicos de manera sustancialmente continua desde la unidad de calentamiento a un horno de fusión, situado aguas abajo de la unidad de calentamiento y configurado para fundir los materiales principalmente metálicos.
De acuerdo con una característica de la presente invención, el recipiente está provisto de una abertura a través de la cual se descarga el material principalmente metálico. Elementos de apertura/cierre están asociados a la abertura, ordenada por un accionador y configurado para abrir, cerrar y estrangular la abertura para regular el flujo de los materiales metálicos al horno de fusión.
Con la presente invención, por lo tanto, es posible precalentar los materiales principalmente de metal antes de que se introduzcan en el horno de fusión, reduciendo así los tiempos de cada ciclo de fusión.
Los elementos de apertura/cierre a su vez permiten suministrar un suministro controlado a la unidad de transferencia en cada ocasión, dependiendo del proceso de fusión que tiene lugar en el horno de fusión.
En algunas formas de realización, los elementos de apertura/cierre comprenden una válvula deslizante conectada al accionador y capaz abrirse, cerrarse, y estrangularse selectivamente por la acción del accionador. Los elementos de apertura/cierre están gobernados por detectores proporcionados para controlar el flujo de los materiales principalmente metálicos descargados a través de la abertura del recipiente.
De acuerdo con otras formas de realización, los detectores y el accionador están conectados a una unidad de control y gestión configurada para correlacionar al menos los datos detectados por el detector y los datos de proceso del horno de fusión y para ordenar la activación del accionador y controlar la entidad de apertura de la válvula deslizante.
De acuerdo con una forma de realización, el dispositivo de calentamiento por inducción comprende una o más bobinas dispuestas fuera del recipiente. Ventajosamente, dichas una o más bobinas están dispuestas alrededor de un eje que coincide con el eje de desarrollo axial del recipiente.
Breve descripción de los dibujos
Estas y otras características de la presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción de algunas formas de realización, dada como un ejemplo no restrictivo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 es una representación esquemática de una planta de fusión para materiales metálicos de acuerdo con una forma de realización de la presente invención;
- la figura 2 es una representación esquemática de una unidad operativa de la planta de la figura 1;
- la figura 3 es una representación esquemática de una planta de fusión para materiales metálicos de acuerdo con otra forma de realización;
- la figura 4 es una representación esquemática de una unidad operativa de la planta en la figura 3 de acuerdo con una posible forma de realización.
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Para facilitar la comprensión, los mismos números de referencia se han utilizado, cuando sea posible, para identificar elementos comunes idénticos en los dibujos. Se entiende que los elementos y las características de una forma de realización se pueden incorporar convenientemente en otras formas de realización, sin más aclaraciones.
Descripción detallada de algunas formas de realización
Con referencia a la figura 1, una planta para fundir materiales metálicos, indicado en su totalidad mediante el número de referencia 10, está configurado para fundir principalmente materiales metálicos y para obtener productos metálicos con una composición determinada.
Los materiales principalmente de metal, en lo sucesivo citados genéricamente como materiales, pueden comprender, por ejemplo, chatarra fragmentada por cizallamiento o molienda y separados de contaminantes no metálicos y posibles metales exógenos.
Los materiales pueden fragmentarse en piezas con un tamaño comprendido aproximadamente entre 50 mm y 100 mm. Este nivel de fragmentación facilita el transporte y la dosificación del material metálico.
La chatarra fragmentada tiene una alta densidad de grumos, una alta concentración de metal de base y tamaños uniformes de pieza a pieza. Estas propiedades hacen que la chatarra fragmentada sea adecuada para calentamiento por inducción.
La planta 10 según la presente invención comprende al menos una unidad de calentamiento 11 para calentar el material y un horno de fusión 12 situado aguas abajo de la unidad de calentamiento 11.
La unidad de calentamiento 11 está configurado para calentar el material antes de que se introduzca en el horno de fusión 12. La entidad del calentamiento a la que se somete el material en la unidad de calentamiento 11 es tal que lo mantiene en estado sólido. Simplemente a modo de ejemplo, si el material que se calienta es chatarra, la unidad de calentamiento 11 está configurada para calentarlo a una temperatura comprendida entre 300 °C y 800 °C.
La unidad de calentamiento 11 comprende al menos un recipiente 13 o silo, adecuadamente diseñado para contener una cantidad determinada de material.
Las paredes internas del recipiente 13, en el que está contenido el material metálico, pueden comprender una capa externa hecha, por ejemplo, de acero inoxidable austenítico para reducir el efecto de pantalla magnética y la carga térmica, y una capa interna, o revestimiento, hecha de materiales de aislamiento eléctrico o térmico.
En algunas soluciones, los materiales de aislamiento eléctrico y térmico pueden ser de cerámica, refractario o materiales compuestos.
En otra forma de realización, la capa externa del recipiente 13 puede estar hecho de acero inoxidable austenítico con materiales de fibra y de aislamiento térmico, enrollados externamente para reducir las pérdidas de calor.
En otras formas de realización, la capa externa del recipiente 13 puede estar hecha de materiales no magnéticos y materiales con baja conductividad. Sin embargo, no se excluye que, en otras formas de realización, se puedan usar otros tipos de material para fabricar las paredes del recipiente 13.
El recipiente 13 puede comprender un cuerpo tubular 14, cilindrica o en forma de caja, en el que se inserta el material metálico y, hacia la parte inferior, una porción de extremo 15 con una configuración afilada, cónica o piramidal, para definir una tolva para descargar el material.
La inclinación y los tamaños de las paredes del recipiente 13, en particular, en su porción de extremo 15, se eligen en función de la temperatura que alcanza el material y los tamaños de los fragmentos de metal. Esto permite reducir los problemas de obstrucciones o fenómenos de adherencia contra las paredes.
El recipiente 13 está provisto, en la proximidad de la parte inferior, de una abertura 16 a través de la cual se descarga el material contenido en el mismo.
De acuerdo con una posible forma de realización, la unidad de calentamiento 11 puede comprender sensores de nivel 43 configurados para controlar la plenitud del recipiente 13.
Los sensores de nivel 43 pueden comprender sensores de ultrasonidos, cámaras de televisión, fotocélulas, sensores ópticos, sensores inductivos, sensores capacitivos.
Según un aspecto de la presente invención, la abertura 16 puede estar provista de elementos de apertura/cierre 17 ordenados por un accionador 19 y configurados para abrir, cerrar y estrangular la abertura 16, ajustando el flujo de material descargado.
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En una posible forma de realización, los elementos de apertura/cierre 17 pueden comprender una válvula deslizante 18, o válvula de guillotina, conectada al accionador 19 y se puede abrir, cerrar o estrangular de manera selectiva mediante el accionador 19.
Los elementos de apertura/cierre 17 también pueden ser gobernados por detectores 20 proporcionados para controlar el flujo de material que pasa a través de la abertura 16 del recipiente 13.
En algunas formas de realización, puede estar previsto que los detectores 20 y el accionador 19 están conectados a una unidad de control y gestión que, correlacionando al menos los datos detectados por los detectores 20 y los datos de proceso del horno de fusión 12, ordena la activación del accionador 19 y controla la entidad de apertura de la válvula deslizante 18.
En algunas formas de realización, los elementos de apertura/cierre 17 pueden comprender un alimentador vibratorio 21 para facilitar la extracción del material contenido en el recipiente 13.
De acuerdo con posibles formulaciones de la invención, que se muestran, por ejemplo, en las figuras 1 y 2, el alimentador vibratorio 21 puede tener una configuración de embudo o tolva y estar conectado a una unidad vibratoria, por ejemplo. La unidad vibratoria puede ser, meramente a modo de ejemplo, del tipo con masas excéntricas.
La unidad de calentamiento 11 comprende al menos un dispositivo de calentamiento por inducción 22 montado en el recipiente 13.
De acuerdo con posibles variantes, un ejemplo del cual se muestra en la figura 2, se puede prever que la unidad de calentamiento 11 comprenda varios dispositivos de calentamiento por inducción 22, como se describirá a continuación.
Cada dispositivo de calentamiento por inducción 22 puede comprender una o más bobinas 23 montadas externamente al recipiente 13.
De acuerdo con una posible solución, las bobinas 23 pueden enrollarse en espirales periféricamente y alrededor de las paredes del recipiente 13.
En particular, una posible solución prevé que las bobinas 23 se enrollen alrededor de un eje de bobinado X correspondiente al eje de desarrollo axial del recipiente 13.
De acuerdo con posibles formulaciones de la presente invención, las bobinas 23 pueden estar hechas de un material eléctricamente conductor, por ejemplo, cobre.
Las bobinas 23 pueden definirse mediante uno o más tubos, enrollados en espiral, en los que se hace que un fluido refrigerante fluya para controlar la temperatura que el material de las bobinas 23 puede alcanzar.
La bobina 23 puede estar formada por una única capa de espirales, como se muestra, por ejemplo, en la figura 2, o puede comprender varias capas, enrolladas una encima de la otra, alrededor del eje de bobinado X.
De acuerdo con posibles formulaciones de la presente invención, las espirales de las bobinas 23, o al menos algunas de las mismas, se pueden unir mecánicamente a una estructura fija, por ejemplo, contra paredes del recipiente 13, para contener las fuerzas de repulsión electromagnéticas que actúan sobre la bobina 23.
De acuerdo con posibles formas de realización, las espirales de las bobinas 23 pueden estar aisladas eléctricamente.
De acuerdo con posibles formulaciones de la presente invención, el dispositivo de calentamiento por inducción 22 puede comprender dispositivos de concentración de campo magnético que pueden comprender al menos uno de cualquiera de los concentradores o yugos magnéticos, hechos con chapas laminadas de acero y configurados para reducir la resistencia eléctrica del circuito magnético.
Cada unidad de calentamiento por inducción 22 también comprende al menos un generador de energía eléctrica 24 conectado eléctricamente a una o más de las bobinas 23 para suministrarles la energía eléctrica necesaria para generar el campo magnético.
El generador de energía eléctrica 31 puede comprender un convertidor de frecuencia adecuado para variar la frecuencia y controlar la corriente de las bobinas 23.
De acuerdo con posibles formas de realización, el generador de energía eléctrica 24 puede configurarse para suministrar una corriente eléctrica alternativa con una frecuencia comprendida entre 300 Hz y 1.500 Hz. De acuerdo
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con una forma de realización variante, el generador de energía eléctrica 24 puede configurarse para suministrar una corriente eléctrica alternativa de menos de 3.000 Hz.
De acuerdo con posibles formulaciones de la presente invención, y como se mencionó anteriormente, la unidad de calentamiento 11 puede comprender varias unidades de calentamiento por inducción 22 asociadas al recipiente 13 en diferentes posiciones a lo largo de la extensión longitudinal de este último. De este modo, es posible diferenciar la acción de calentamiento sobre el material en el recipiente 13 para diferentes alturas de este último.
Esto permite diferenciar la entidad del calentamiento a lo largo de la extensión longitudinal, también dependiendo de la cantidad de materiales contenidos en el recipiente 13, o para determinar un calentamiento gradual de los materiales.
De acuerdo con las posibles formas de realización, para controlar la temperatura de los materiales en el recipiente 13, los sensores de temperatura 33 están asociados a este último.
Los sensores de temperatura 33 pueden instalarse a lo largo de las paredes del cuerpo tubular 14, posiblemente que sobresalen hacia el interior de la pared revestida. Esto permite controlar la temperatura del material calentado en diferentes zonas a lo largo de la extensión longitudinal del recipiente 13.
De acuerdo con posibles formas de realización, la unidad de calentamiento 11 se puede conectar a una unidad de succión 41 configurada para generar en el recipiente 13 una depresión adecuada para descargar los gases producidos durante el calentamiento del material. La unidad de succión 41 puede conectarse a su vez a una planta de tratamiento de gas para purificarla.
La conexión de la unidad de succión 41 a la unidad de calentamiento 11 puede comprender tubos para la recogida, el filtrado y la entrada de los humos.
Según una posible variante de la realización, entre la unidad de calentamiento 11 y el horno de fusión 12 se puede interponer una unidad de transferencia 25, configurada para transferir el material, con una velocidad de suministro y temperatura predeterminadas, a partir de la unidad de calentamiento 11 al horno de fusión 12.
Mediante la coordinación adecuada de la apertura, cierre o estrangulación de los elementos de apertura/cierre 17 y la activación del dispositivo de transferencia 25, es posible garantizar la alimentación del material ya calentado al horno de fusión 12 de forma continua o de acuerdo a las necesidades dictadas por el ciclo de fusión individual. De esta manera, es posible controlar adecuadamente el proceso de fusión, por ejemplo, evitando variaciones repentinas en la temperatura del baño de líquido en el horno de fusión 12.
La unidad de transferencia 25 puede comprender al menos uno de una cinta transportadora, un transportador de tipo copa, una cinta transportadora de placas o un transportador similar y comparable adecuado para el propósito.
De acuerdo con posibles variantes de realización, y si las distancias entre la unidad de calentamiento 11 y el horno de fundición 12 son limitadas, la unidad de transferencia 25 puede comprender también un transportador de placas vibrantes.
Según las formas de realización mostradas en las figuras 1 y 2, la unidad de transferencia 25 comprende una cinta transportadora 26 que se extiende entre la unidad de calentamiento 11 y el horno de fusión 12.
La cinta transportadora 26 está diseñada para resistir las temperaturas del material que sale de la unidad de calentamiento 11. La cinta transportadora 26 puede comprender una correa metálica, por ejemplo, de acero.
La unidad de transferencia 25 puede comprender un cuerpo de protección 27, o alojamiento, en el que la cinta transportadora 26, o al menos parte de la misma, se inserta y se mantiene sustancialmente herméticamente cerrada.
De hecho, de acuerdo con las posibles soluciones, puede preverse que el cuerpo de protección 27 encierre dentro de sí mismo solo el segmento activo de la cinta transportadora 26 configurado para transferir el material metálico.
La función del cuerpo de protección 27 es eliminar, o al menos limitar, la oxidación excesiva del material transferido a través de la cinta transportadora 26.
De acuerdo con una posible forma de realización, el cuerpo de protección 27 puede estar provisto de al menos una abertura de introducción 28 y al menos una abertura de descarga 29 a través de la cual se carga el material calentado por la unidad de calentamiento 11 y respectivamente descargado al horno de fusión 12.
De acuerdo con posibles formas de realización, el cuerpo de protección 27 puede comprender materiales de aislamiento térmico para contener las pérdidas de calor del material calentado mediante la unidad de calentamiento 11.
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De acuerdo con posibles formas de realización, un dispositivo de inyección 30 está conectado a la unidad de transferencia 25, configurado para introducir en el cuerpo de protección 27 un fluido o gas, inerte o reductor, adecuado para acondicionar las condiciones ambientales en este último. Esto permite evitar la oxidación del material metálico calentado que se hace transitar a través de la unidad de transferencia 25. De acuerdo con posibles soluciones, el dispositivo de inyección 30 puede comprender una pluralidad de inyectores, instalados en el cuerpo de protección 27 en diferentes posiciones a lo largo de su extensión longitudinal.
De acuerdo con una variante de realización, que posiblemente se puede combinar con las formas de realización descritas aquí, la unidad de transferencia 25 puede estar provisto de un aparato de succión 31 configurado para generar una depresión en el cuerpo de protección 27 y para contener los efectos de oxidación del metal calentado transportado.
De acuerdo con posibles formulaciones, el aparato de succión 31 puede comprender un ventilador configurado para controlar la depresión dentro del cuerpo de protección 27.
La unidad de transferencia 25 puede ser servida mediante dispositivos de monitorización 32 proporcionados para detectar al menos una condición de bloqueo del material transportado, avería de los componentes mecánicos de monitorización, cantidad volumétrica del material transportado, peso del material transportado.
Los dispositivos de monitorización 32 pueden comprender fotocélulas, cámaras de TV, sensores ópticos, inductivos, magnéticos o similares, posiblemente controlados y gestionados por una unidad de control.
Entre la unidad de transferencia 25 y el horno de fusión 12 se interpone un elemento de introducción 34, configurado para permitir la introducción del material calentado en el horno de fusión 12.
El elemento de introducción 34 puede comprender por ejemplo una corredera, situada por encima del horno de fundición 12 y que permite que el material que se calienta se descargue por gravedad al horno de fusión 12.
De acuerdo con posibles formas de realización, el elemento de introducción 34 puede conectarse a un dispositivo selector 35 proporcionado para tomar el elemento de introducción 34 al menos en una primera posición operativa para descargar el material en el horno de fusión 12 y una segunda posición operativa.
La segunda posición operativa del elemento de introducción 34 puede corresponder a una posición de no interferencia de este último con partes móviles del horno de fusión 12, tal como, por ejemplo, el techo que cubre la carcasa de un horno eléctrico.
De acuerdo con una forma de realización variante, por ejemplo, que se muestra en la figura 1, la segunda posición operativa del elemento de introducción 34 corresponde a una posición de descarga del material en un recipiente auxiliar 36.
Si no es posible descargarlo en el horno de fusión 12, por ejemplo, debido a requisitos o condiciones del proceso conectados a la suspensión momentánea del proceso de fusión, el material calentado se descarga en el recipiente auxiliar 36 para permitir que sea posiblemente reintegrado más tarde en el proceso de fusión, por ejemplo, en la unidad de calentamiento 11.
El horno de fusión 12 puede comprender, simplemente a modo de ejemplo, un horno de fundición.
De acuerdo con la forma de realización mostrada en las figuras 1 y 3, el horno de fusión 12 comprende un horno de arco eléctrico 37 provisto de electrodos 38 para suministrar energía eléctrica y lanzas para introducir gas, preferiblemente oxígeno, mediante dispositivos de inyección 39 y para promover las reacciones de fusión y refinado.
El horno de arco eléctrico 37 puede estar provisto de medios de introducción 40 configurados para permitir la inserción del material calentado.
En particular, los medios de introducción 40 pueden comprender un tubo, una tolva, dispositivos vibradores o combinaciones de los mismos.
De acuerdo con posibles formas de realización, que posiblemente se pueden combinar con las formas de realización descritas aquí, la planta 10 de acuerdo con la presente invención puede comprender también una unidad de carga 42 situada aguas arriba de la unidad de calentamiento 11 y configurada para alimentar a esta última el material que se ha de calentar.
La unidad de carga 42 puede comprender al menos uno de o bien una cinta transportadora, cinta transportadora de placas, cesta de carga, tolva, grúa de sujeción, grúa puente o posibles combinaciones de los mismos.
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Si la unidad de carga 42 comprende uno o más cestos de carga, éstos se llenan en cada ocasión con el material, se transportan al recipiente 13 y finalmente se descargan en este último.
De acuerdo con posibles formas de realización, por ejemplo, mostradas en las figuras 1 y 4, la unidad de carga 42 comprende una cinta transportadora 44 y una tolva de carga 45 configurada para cargar una determinada cantidad de chatarra sobre la cinta transportadora 44.
La cinta transportadora 44 se puede disponer con su desarrollo longitudinal sustancialmente horizontal, como se muestra en la figura 1, o inclinado como se muestra en la figura 4.
La tolva de carga 38, posiblemente, se puede proporcionar en correspondencia con una abertura de descarga, con un alimentador vibratorio 46 para medir la cantidad de material descargado sobre la cinta transportadora 44 y, por lo tanto, para controlar el suministro de material cargado en la unidad de calentamiento 11.
La tolva de carga 47 puede ser servida posiblemente mediante dispositivos de apertura/cierre 49, tal como, por ejemplo, una válvula de guillotina.
La velocidad de alimentación del material puede controlarse modificando la frecuencia de vibración del alimentador vibratorio 46, también de acuerdo con posibles detecciones que pueden realizarse en la cinta transportadora 44. En particular, se puede proporcionar para controlar el peso y/o el volumen, mediante detectores adecuados instalados en la cinta transportadora 44.
La unidad de carga 42 está configurada para descargar el material a través de una abertura de carga 47 prevista en la parte superior del recipiente 13.
En posibles formulaciones de la presente invención, la cinta transportadora 44 puede estar contenida al menos parcialmente en un cuerpo de contención 49, o alojamiento, para contener la cantidad de material que se transfiere.
El cuerpo de contención 48 se puede conectar directamente a la abertura de carga 47, de manera que los humos posiblemente generados en el recipiente 13, que emergen desde la abertura de carga 47, se recogen y se contienen en el cuerpo de contención 48.
Para este fin, los dispositivos de succión y retención de humos también pueden estar asociados al cuerpo de contención 48, para evitar su emisión no deseada al medio ambiente.
Con referencia a la figura 3, se muestra otra forma de realización de una planta de fusión para materiales metálicos que, a diferencia de la planta mostrada en la figura 1, comprende una pluralidad de unidades de calentamiento 11, cada una independiente de la otra y cada una servida por sus propias unidades de carga 42, comparables a las descritas previamente.
El material que se ha de calentar se carga en cada unidad de calentamiento 11 mediante la respectiva unidad de carga 42.
En cada uno de los recipientes 13 de las unidades de calentamiento 11 se genera una reserva de material calentado que puede ser suministrada posteriormente, por ejemplo, como se describe anteriormente, a la unidad de transferencia 25.
La presencia de varias unidades de calentamiento 11 permite mejorar los tiempos de calentamiento del material metálico en el recipiente 13, que son más largos que los tiempos de fusión del horno de fusión 12 situado aguas abajo. Esto garantiza un suministro rápido de material al horno de fusión 12 situado aguas abajo.
Es evidente que modificaciones y/o adiciones de piezas se pueden realizar en la planta 10 y con el método para fundir materiales metálicos como se ha descrito hasta ahora, sin apartarse del campo y del alcance de la presente invención.
Por ejemplo, como se muestra en la forma de realización de las figuras 2 y 3, la unidad de transferencia 25 puede estar provista, en el lado opuesto con respecto a la abertura de descarga 29, de otra abertura de descarga 50, posiblemente asociada a medios selectivos de cierre/apertura 51, a través de los cuales se descarga el material calentado.
Esto es particularmente ventajoso si es necesario interrumpir la alimentación de material al horno de fusión 12 situado aguas abajo.
La abertura de descarga 50 puede estar dispuesta en un primer extremo de la cinta transportadora 26, mientras que la abertura de descarga 29 puede estar dispuesta en el extremo opuesto de la misma.
Al ordenar adecuadamente la rotación de la cinta transportadora 26, en una dirección u otra, es posible determinar la descarga selectiva del material a través de la abertura de descarga 29 o la abertura de descarga 50.
En correspondencia con la abertura de descarga 50 se pueden proporcionar medios 52 para recoger el material, tal 5 como, por ejemplo, una cesta.
También es evidente que, aunque la presente invención se ha descrito con referencia a algunos ejemplos específicos, una persona experta en la técnica ciertamente será capaz de conseguir muchas otras formas equivalentes de la planta 10 y del método para fundir materiales metálicos, teniendo las características como se 10 exponen en las reivindicaciones y, por lo tanto, todos estando en el ámbito de la protección definido por las mismas.

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    REIVINDICACIONES
    1. Planta para fundir materiales metálicos que comprende al menos una unidad de calentamiento (11) provista de un recipiente (13) para contener materiales principalmente metálicos y con al menos un dispositivo de calentamiento por inducción (22) configurado para calentar los materiales principalmente metálicos contenidos en dicho recipiente (13) a una temperatura comprendida entre 300 °C y 800 °C y en cualquier caso manteniéndolos en un estado sólido, comprendiendo dicha planta también una unidad de transferencia (25) dispuesta aguas abajo de dicha unidad de calentamiento (11) y configurada para mover, de forma sustancialmente continua, dichos materiales principalmente metálicos que salen de la unidad de calentamiento (11) a un horno de fusión (12) situado aguas abajo de dicha unidad de calentamiento (11) y configurado para fundir dichos materiales principalmente metálicos, caracterizada por que dicho recipiente (13) está provisto de un abertura (16) a través de la cual dichos materiales principalmente metálicos, calentados y en estado sólido, se descargan sobre dicha unidad de transferencia (25), estando configurada dicha unidad de transferencia (25) para mover con una velocidad y una temperatura de suministro predeterminadas dichos materiales principalmente metálicos, estando unos elementos de apertura/cierre (17), gobernados por detectores (20) del flujo de dichos materiales principalmente metálicos descargados a través de dicha abertura (16) de dicho recipiente (13), asociados a dicha abertura (16), ordenados mediante un accionador (19) y configurados para abrir, cerrar y estrangular dicha abertura (16) para regular el flujo de dichos materiales metálicos que se descargan sobre dicha unidad de transferencia (25) y se envían a dicho horno de fusión (12) como una función de los requisitos del ciclo de fusión en dicho horno de fusión (12).
  2. 2. Planta según la reivindicación 1, caracterizada por que dichos elementos de apertura/cierre (17) comprenden una válvula deslizante (18) conectada a dicho accionador (19) y que puede abrirse, cerrarse o estrangularse selectivamente por la acción de dicho accionador (19).
  3. 3. Planta según la reivindicación 2, caracterizada por que dichos detectores (20) y dicho accionador (19) están conectados a una unidad de control y gestión configurada para correlacionar al menos los datos detectados por dicho detector (20) y los datos de proceso de dicho horno de fusión (12) para ordenar la activación de dicho accionador (19) y para controlar la entidad de la abertura de dicha válvula deslizante (18).
  4. 4. Planta según cualquier reivindicación anterior, caracterizada por que dicha unidad de transferencia (25) comprende al menos una de una cinta transportadora, un transportador de tipo copa, una cinta transportadora de placas.
  5. 5. Planta según la reivindicación 4, caracterizada por que dicha unidad de transferencia (25) comprende una cinta transportadora (26), que se extiende entre la unidad de calentamiento (11) y el horno de fusión (12), y un cuerpo de protección (27), o alojamiento, en el que se inserta la cinta transportadora (26) y se mantiene sustancialmente cerrada de manera hermética.
  6. 6. Planta según cualquier reivindicación anterior, caracterizada por que dichos elementos de apertura/cierre (17) comprenden un alimentador vibratorio (21) configurado para facilitar la extracción de dichos materiales principalmente metálicos de dicho recipiente (13).
  7. 7. Planta según cualquier reivindicación anterior, caracterizada por que dicho dispositivo de calentamiento por inducción (22) comprende una o más bobinas (23) montadas externamente a dicho recipiente (13).
  8. 8. Planta según la reivindicación 7, caracterizada por que dichas bobinas (23) están enrolladas alrededor de un eje de bobinado (X) que se corresponde con el eje de desarrollo axial de dicho recipiente (13).
  9. 9. Planta según cualquier reivindicación anterior, caracterizada por que dicha unidad de calentamiento (11) comprende una pluralidad de dispositivos de calentamiento por inducción (22) asociados a dicho recipiente (13) en diferentes posiciones a lo largo de la extensión longitudinal de este último.
  10. 10. Método para fundir materiales metálicos que comprende calentar materiales principalmente metálicos en al menos un recipiente (13) de una unidad de calentamiento (11) usando un dispositivo de calentamiento por inducción (22) que calienta dichos materiales principalmente metálicos a una temperatura comprendida entre 300 °C y 800 °C y en cualquier caso manteniéndolos en un estado sólido, comprendiendo también dicho método la transferencia, sustancialmente continua, de dichos materiales principalmente metálicos por medio de una unidad de transferencia (25) dispuesta aguas abajo de dicha unidad de calentamiento (11), desde la unidad de calentamiento (11) a un horno de fusión (12) situado aguas abajo de dicha unidad de calentamiento (11) y en el que se funden dichos materiales principalmente metálicos, caracterizado por que dichos materiales principalmente metálicos, calentados y en estado sólido, se descargan de dicho recipiente (13) a dicha unidad de transferencia (25) a través de una abertura (16) de dicho recipiente (13) y se mueven, en dicha unidad de transferencia (25), con una velocidad y una temperatura de suministro predeterminadas de dichos materiales principalmente metálicos, y por que unos elementos de apertura/cierre (17), gobernados por detectores (20) del flujo de dichos materiales principalmente metálicos descargados a través de dicha abertura (16) de dicho recipiente (13), están asociados a dicha abertura (16) para regular la velocidad de suministro de dicho materiales metálicos a dicho horno de fusión (12), abriendo,
    cerrando y estrangulando dicha abertura (16) como una función de los requisitos del ciclo de fusión en dicho horno de fusión (12).
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