procedimiento y dispositivo de introduccion directa de metal

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OFICINA ESPAÑOLA DE
PATENTES Y MARCAS
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kInt. Cl. : C21C 5/52
11 Número de publicación:
2 124 541
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ESPAÑA
F27D 3/14
F27B 3/18
B22D 41/12
B61D 3/16
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TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA
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kNúmero de solicitud europea: 95914284.5
kFecha de presentación : 21.03.95
kNúmero de publicación de la solicitud: 0 767 843
kFecha de publicación de la solicitud: 16.04.97
T3
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54 Tı́tulo: Procedimiento y dispositivo de introducción directa de metal lı́quido de un caldero de colada
en un horno eléctrico.
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73 Titular/es: Paul Wurth S.A.
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72 Inventor/es: Kaell, Norbert y
30 Prioridad: 29.06.94 LU 88505
32 Rue D’Alsace
1122 Luxembourg, LU
45 Fecha de la publicación de la mención BOPI:
ES 2 124 541 T3
01.02.99
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45 Fecha de la publicación del folleto de patente:
01.02.99
Aviso:
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Petry, Rudy
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74 Agente: Ungrı́a López, Javier
En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletı́n europeo de patentes,
de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina
Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar
motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de
oposición (art◦ 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas).
Venta de fascı́culos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid
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ES 2 124 541 T3
DESCRIPCION
La presente invención describe un procedimiento y un dispositivo de introducción directa
de metal lı́quido de un caldero de colada en un
horno eléctrico.
Una gran parte del reciclado de la chatarra se
efectúa mediante hornos eléctricos tales como hornos de arco. Estos hornos permiten fundir y reutilizar la chatarra ası́ tratada para fabricar nuevos
productos de acero.
Cierto número de elementos residuales contenidos en la chatarra tales como el cobre, el nı́quel,
etc., no pueden separarse del acero y vuelven a
encontrarse, por consiguiente, en los productos
acabados. Cuantas más operaciones de reciclado
haya sufrido la chatarra, más importante será la
concentración de estos elementos residuales. Estos últimos constituyen un obstáculo para la fabricación de ciertos productos tales como chapas,
etc.
Un medio para disminuir la concentración en
elementos residuales en el acero obtenido a partir de chatarra consiste en añadir hierro colado
lı́quido al horno eléctrico.
Sin embargo, cuando se vierte metal lı́quido
desde un caldero de colada en un horno eléctrico
por medio de una grúa o de un puente rodante,
es muy difı́cil regular el caudal de hierro colado
procedente del caldero de colada. En efecto, el
volumen no es constante y varı́a en función del
ángulo de inclinación del caldero. Además, resulta muy difı́cil regular el ángulo de inclinación
de un caldero de colada suspendido de un puente
rodante o de una grúa. En el curso del vertido incontrolado de metal lı́quido en el horno, una parte
de este metal lı́quido o del acero parcialmente fundido contenido en el horno es proyectada fuera del
horno y el impacto del hierro colado presenta el
riesgo de dañar los paneles de enfriamiento que
revisten el interior del horno.
El documento DE-B-1284576 describe un carro que comprende un bastidor de soporte para
el transporte de un caldero de colada que contiene metal lı́quido. El caldero de colada puede
elevarse y hacerse descender mediante un primer
gato y puede inclinarse lateralmente mediante un
segundo gato independiente del primero para verter metal lı́quido del caldero de colada en un
horno eléctrico.
Los documentos DE-B-1180764, FR-A-648530
y DE-B-1210970 describen unos dispositivos de
introducción en horno en los cuales se levanta el
caldero de colada y se hace bascular en un solo
movimiento mediante un solo gato.
La finalidad de la presente invención consiste
en encontrar un procedimiento y un dispositivo
que permitan verter de manera regulada metal
lı́quido en un horno eléctrico.
Se logra este objeto por un procedimiento de
introducción directa en el horno de metal lı́quido
de un caldero de colada en un horno eléctrico, que
comprende esencialmente las etapas siguientes:
- avance de un carro que transporta un caldero de
colada lleno de metal en fusión hasta una posición
inicial a proximidad del horno eléctrico;
- descenso y traslación horizontal coordinada del
caldero de colada hasta que el borde superior
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del mismo quede situado por encima del horno
eléctrico;
- basculación, elevación progresiva y traslación
gradual horizontal coordinada del caldero de colada para que el borde superior del mismo se mantenga en una posición que permita verter el metal
lı́quido en el horno;
- vertido del metal lı́quido en el horno;
- basculación, descenso y traslación horizontal
coordinada del caldero de colada para volver a
la posición inicial.
El metal lı́quido deja de verterse en el horno
por medio de una grúa o de un puente rodante,
sino que el caldero de colada se manipula por medio de un carro que le permite efectuar un movimiento complejo y regulado. El borde superior del caldero de colada que está de preferencia
equipado con un pico vertedor, se mantiene permanentemente a poca distancia por encima del
borde del horno. La altura de la caı́da del metal
lı́quido se reduce ası́ considerablemente comparada con un vertido del metal lı́quido desde un
caldero de colada mediante una grúa o un puente
rodante. Por consiguiente, es pequeño el riesgo
de que se dañen los paneles de enfriamiento y/o
el refractario.
Las proyecciones de metal lı́quido y de acero
fundido se reducen, puesto que se puede determinar el volumen de vertido del metal lı́quido para
reducir al mı́nimo estas proyecciones.
De preferencia, el carro y/o el caldero de colada se pesan de modo continuo antes de llenarse
el caldero y durante toda la operación de vertido
del metal lı́quido del caldero. De este modo, es
posible determinar y documentar eventualmente
el caudal de metal lı́quido vertido en cada operación. Esto permite adaptar permanentemente
el movimiento complejo efectuado por el caldero
de colada durante el vertido. Se podrá ası́ calcular un movimiento óptimo que deba efectuar el
caldero.
Se ha observado, en el curso de los trabajos
que han dado como resultado esta invención, que
pueden variar los volúmenes de metal lı́quido sensiblemente de un caldero de colada a otro, en
función por ejemplo de la forma de su vertedor
y del desgaste del revestimiento refractario de los
calderos, etc. Marcando los diferentes calderos,
se puede establecer un movimiento óptimo de vertido para cada caldero, mediante la medición del
caudal utilizando la pesada en continuo del caldero durante el vertido del metal lı́quido en el
horno.
Si en un momento el caudal fuera demasiado
grande, la velocidad de basculación o incluso
el ángulo de inclinación podrán disminuirse momentáneamente hasta que se estabilice de nuevo
el volumen. La automatización del control y de
la adaptación permite efectuar la regulación del
caudal en tiempo real.
La presente invención propone también un
dispositivo para la realización del procedimiento.
Este dispositivo de introducción en el horno directamente del metal lı́quido de un caldero de colada
en un horno eléctrico se caracteriza esencialmente
por:
- un carro que comprende un bastidor de soporte
- dos brazos de mordaza maniobrables sobre un
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primer eje, que permiten la subida y el descenso
de un caldero de colada situado mediante unos
tirantes en los brazos de mordaza
- un segundo doble brazo maniobrable sobre un
segundo eje cuyo centro de rotación coincide con
un eje que pasa por unos gorrones montados sobre los tirantes, permitiendo un movimiento de
rotación del caldero de colada
- unos medios para accionar los brazos de mordaza y los dobles brazos.
Una de las ventajas de este carro es que el
caldero de colada puede levantarse o bajarse y
hacerse bascular al mismo tiempo o de modo independiente. Es pues posible levantar el caldero
de colada o hacerlo descender, respectivamente,
sin tener necesariamente que cambiar su ángulo
de inclinación.
La elevación y el descenso, respectivamente, y
la basculación del caldero de colada pueden accionarse por unos medios hidráulicos tales como
gatos o por unos medios electromecánicos. Debemos hacer notar que uno de los movimientos
puede realizarse por medios hidráulicos, mientras
que el otro movimiento se puede realizar por medios electromecánicos.
El peso del caldero de colada puede determinarse permanentemente por los medios hidráulicos y/o por los medios electromecánicos utilizados
para efectuar los movimientos del caldero.
Ventajosamente, el caldero de colada está cerrado con una cubierta, de preferencia por una cubierta hecha con un material refractario, durante
su transporte, con el fin de limitar las pérdidas
calorı́ficas. Se quita esta cubierta antes de que
el carro llegue a la posición inicial que precede al
vertido del metal lı́quido.
Este procedimiento y este dispositivo pueden
utilizarse con todos los tipos de hornos eléctricos.
Resulta, sin embargo, particularmente ventajoso utilizarlos en combinación con un horno
eléctrico que comprenda un espacio libre lateral
de introducción. En efecto, este procedimiento y
este dispositivo de introducción en el horno permiten reducir las dimensiones de dicho espacio,
puesto que es posible verter con una precisión
muy grande el metal lı́quido en el horno desde
un caldero de colada. Como se puede mantener
el caudal en un valor predeterminado, el espacio
libre lateral de introducción en el horno puede
adaptarse en sus dimensiones al volumen del caudal del caldero. Si no se utilizase este procedimiento y este dispositivo, se tendrı́a necesariamente que dar mayor dimensión al citado espacio
libre lateral de entrada al horno. Toda la construcción del horno deberı́a pues adaptarse en consecuencia. Éste es sobre todo el caso tratándose
de un horno de tipo EBT (con orificio de colada
excéntrico), giratorio sobre un asiento oscilante;
es preciso entonces unir unos contrapesos al costado del horno opuesto al espacio libre de entrada
con el fin de permitir que el horno regrese automáticamente a su posición horizontal tras haber basculado en el curso de la colada del acero
lı́quido. Si se puede reducir el tamaño del espacio
libre de entrada lateral para el horno, gracias a la
presente invención, los contrapesos podrán ser de
menores dimensiones y la construcción del horno
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eléctrico saldrá menos cara.
Se desprenderán ventajas y caracterı́sticas suplementarias de la descripción detallada de las
formas de realización ventajosa de la invención,
presentadas a continuación a tı́tulo de ilustración
exclusivamente, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
- la figura 1 es un esquema de la variación del
peso de un caldero de colada que contiene metal
lı́quido en función de su ángulo de inclinación;
- las figuras 2A, 2B y 2C muestran una vista
lateral del carro de introducción de metal lı́quido
en un horno eléctrico, ası́ como de los medios que
sustentan el caldero de colada en el carro;
- las figuras 3A, 3B y 3C muestran una secuencia de introducción de metal lı́quido en un horno
eléctrico;
- la figura 3A muestra el carro en su posición
inicial a proximidad de un horno eléctrico;
- la figura 3B muestra el carro y el caldero de
colada al iniciarse el vertido;
la figura 3C muestra el carro en la posición que
ocupa al término del vertido propiamente dicho.
La figura 1 es un esquema de la variación del
contenido de un caldero de colada determinado
con relación a su ángulo de inclinación. Este
esquema muestra que la cantidad vertida no es
constante en función del ángulo de inclinación
del caldero, sino que pasa por un máximo para
un ángulo bien determinado. Puede verse que
este máximo depende también de la variación del
ángulo de inclinación del caldero de colada. Si
la variación del ángulo es menos importante, tal
como la representada en la curva inferior (2◦ en
lugar de 5◦ ), el máximo es menos pronunciado.
Es evidente que este esquema se ha realizado para
un caldero de colada de forma bien determinada.
Este esquema varı́a considerablemente en función
de la geometrı́a del caldero de colada y varı́a
también, para un mismo caldero, en función del
progresivo desgaste del revestimiento del refractario interior del caldero.
Las figuras 2A, 2B y 2C muestran un dispositivo de introducción directa de metal lı́quido de
un caldero de colada en un horno eléctrico. El carro 10 comprende un bastidor de soporte 12 equipado con tres ejes 14, 16, 18.
En la figura 2B se ve claramente uno de los dos
brazos de mordaza 20 articulado sobre un eje 21
situado sobre el bastidor de soporte 10 fuera del
caldero de colada 22. El brazo 20 es maniobrable
por un émbolo 23, fijado en disposición giratoria
por un primer extremo sobre el bastidor de soporte 12 y por un segundo extremo sobre el brazo
20, permitiendo ası́ la subida y la bajada del caldero de colada 22 situado mediante unos tirantes
26 en los brazos de mordaza 20. El caldero de
colada 22 queda fijado al bastidor de soporte 12
por un dispositivo de anclaje 19. Este dispositivo
impide que el caldero de colada 22 gire sobre su
eje en los brazos de mordaza 20 durante el transporte.
La figura 2C muestra un segundo doble brazo
30 maniobrable cuyo centro de rotación coincide
con el eje de los gorrones 24, permitiendo que el
caldero de colada 22 efectúe un movimiento de
rotación. Un extremo del doble brazo 30 queda
fijado a los gorrones 24 del caldero de colada 22.
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En su base, el caldero de colada 22 está equipado
con una espiga 25 que va a alojarse en una ranura
27 dispuesta en el otro extremo del doble brazo
30. Un émbolo 29, fijado en disposición giratoria
sobre su eje por un extremo sobre el brazo de
mordaza 20 y por su otro extremo sobre el doble
brazo 30, permite inclinar el caldero de colada 22
sobre un eje que pasa por los gorrones 24.
Las figuras 3A, 3B y 3C muestran una secuencia de vertido de hierro colado lı́quido en un
horno eléctrico. En la figura 3A, puede verse un
dispositivo 12 de introducción directa de metal
lı́quido en el horno, dispositivo montado en un
carro 10 en la posición inicial a proximidad de un
horno eléctrico 30. El horno 30 comprende, en
este ejemplo, un espacio libre lateral de entrada
en el horno, 32, espacio por el cual se introduce
el metal lı́quido en el horno 30. El espacio de entrada 32 está recubierto, en su interior, de una
espesa capa de refractario 34. Se ha construido
una placa de choque 36 en refractario especial sobre el fondo del citado espacio abierto 32, con
el fin de proteger dicho refractario 34 contra los
choques del impacto del hierro colado lı́quido. Un
caldero de colada 22 que comprende un pico vertedor 38, caldero lleno de hierro colado lı́quido
queda depositado sobre el carro 10.
La figura 3B muestra la segunda fase de vertido justamente antes de iniciarse el vertido del
hierro colado lı́quido por la abertura de entrada
al horno. Se ha bajado el caldero de colada 22
por un movimiento del émbolo 23 y se ha inclinado para que el vertedor 38 quede por encima
del espacio abierto 32. Como el caldero de colada 22 se encuentra fijo por su extremo inferior
al bastidor de soporte 12 por el dispositivo de anclaje 19, se inclina el caldero de colada sin intervención directa del doble brazo 30. Se observará
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la pequeña distancia existente entre el pico vertedor 38 y el espacio abierto 32, lo cual permite
reducir la energı́a del impacto del hierro colado
lı́quido en la abertura de entrada 32 sobre el refractario 34, 36. Debido a esta pequeña altura
de caı́da, son limitadas las proyecciones de hierro colado lı́quido, lo cual aumenta la seguridad
del personal que trabaje a proximidad del horno
eléctrico.
La figura 3C muestra el caldero de colada en
posición al término del vertido del hierro colado
lı́quido en el horno eléctrico 30. El caldero de colada 32 queda ahora en posición horizontal y todo
el hierro colado puede fluir del caldero de colada
22. Es importante subrayar que el caldero de colada 22 no debe necesariamente vaciarse por completo. Puede ocurrir, en efecto, si no se quiere introducir más que una cantidad bien determinada
de hierro colado en el horno 30, que no deba vaciarse el caldero de colada 22 más que hasta la
mitad, por ejemplo. Es evidente que en tal caso,
el caldero de colada 22 no será inclinado hasta la
posición horizontal.
Para inclinar el caldero de colada 22 hasta una
posición predeterminada, se desprende el dispositivo de anclaje 19 del bastidor de soporte 13 y accionando el émbolo 29 se impone un movimiento
de basculación al caldero de colada 22 sobre el
eje que pasa por los gorrones 24. Accionando el
émbolo 23, es posible levantar y bajar el caldero
de colada 22 independientemente del ángulo de
inclinación del caldero de colada 22, para reducir
al mı́nimo la altura de caı́da del hierro colado.
Cuando el caldero de colada 22 está vacı́o o
cuando se ha vertido en el horno 30 la cantidad
deseada de hierro colado, el caldero de colada 22
vuelve a su posición inicial, efectuando los mismos
movimientos pero en el orden inverso.
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REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de introducción directa de
metal lı́quido de un caldero de colada (22) en un
horno eléctrico (30), que comprende las etapas
siguientes:
- avance de un carro (10) que transporta un caldero de colada (22) el cual comprende un borde
superior y un borde inferior, estando lleno de metal en fusión, hasta una posición inicial a proximidad del horno eléctrico (30);
- descenso y traslación horizontal coordinada del
caldero de colada (22) hasta que el borde superior
de este caldero (22) queda situado por encima del
horno eléctrico (30);
- basculación, elevación progresiva y traslación
gradual horizontal coordinada del caldero de colada (22) para que el borde superior del caldero
de colada (22) quede mantenido en una posición
que permita verter el metal lı́quido en el horno
(30);
- vertido del metal lı́quido en el horno (30);
- basculación, descenso y traslación horizontal
coordinada del caldero de colada (22) a fin de
volver a la posición inicial.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el caudal de metal lı́quido
se determina pesando el carro (10) en continuo
durante toda la operación de vertido y porque la
variación del ángulo de inclinación del caldero de
colada se regula en función del caudal de metal
lı́quido.
3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque
- se hace descender el caldero de colada (22) por
medio de dos brazos de mordaza (20) en la cual
queda suspendido el caldero de colada (22) y que
están articulados sobre un primer eje,
- se hace bascular el caldero de colada (22) por
medio de un segundo doble brazo (30) maniobrable sobre un segundo eje cuyo centro de rotación
coincide con un eje que pasa por unos gorrones
(24) montados sobre los tirantes (26) y que permiten dar un movimiento de rotación al caldero
de colada (22), y porque el caldero de colada (22)
es levantado progresivamente por medio de dichos
dos brazos de mordaza (20).
4. Procedimiento de introducción directa de
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metal lı́quido en un horno según la reivindicación
3, caracterizado porque el primer eje de rotación queda situado fuera del caldero de colada
(22) sobre el bastidor de soporte.
5. Dispositivo de introducción directa de metal lı́quido de un caldero de colada (22) en un
horno eléctrico, que comprende un carro (10), el
cual a su vez comprende un bastidor de soporte,
caracterizado por:
- dos brazos de mordaza (20) maniobrables sobre
un primer eje, que permiten la subida y la bajada
de un caldero de colada (22) situado mediante
unos tirantes (26) en los brazos de mordaza (20)
- un segundo doble brazo (30) maniobrable sobre
un segundo eje cuyo centro de rotación coincide
con un eje que pasa por unos gorrones (24) montados sobre los tirantes (26) y que permite conceder
un movimiento de rotación al caldero de colada
(22),
- unos medios para accionar los brazos de mordaza (20) y los dobles brazos.
6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque el primer eje de rotación
queda situado fuera del caldero de colada (22)
sobre el bastidor de soporte (12).
7. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado por cuando menos un primer gato
hidráulico (23) que acciona los dos brazos de mordaza (20).
8. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado por lo menos por un gato hidráulico
(29) que acciona el segundo doble brazo (30).
9. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque los dos brazos de mordaza
(20) son accionados por medios electromecánicos.
10. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque el segundo doble brazo (30)
es accionado por medios electromecánicos.
11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10, caracterizado por unos
medios para pesar el caldero de colada (22) en
continuo durante toda la operación de vertido.
12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 11, caracterizado por una cubierta hecha con un material refractario, que cubre el caldero de colada (22) en posición de transporte hasta la posición inicial.
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NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva
del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD
2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicación
del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del
7-10-1992, no producirán ningún efecto en España
en la medida en que confieran protección a productos quı́micos y farmacéuticos como tales.
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Esta información no prejuzga que la patente esté o
no incluı́da en la mencionada reserva.
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