ES2303623T3 - Bomba de metal fundido y horno para el uso de la misma. - Google Patents
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Abstract
Un horno de fundición de metal, que comprende: una cámara (22) principal; una cámara (28) de circulación en comunicación operativa con la cámara principal; un crisol (84) de vórtice adaptado para mantener una cantidad máxima de metal fundido en el mismo, teniendo el crisol de vórtice una periferia, una parte superior y una salida (96) para recuperar el metal fundido desde el mismo; un medio (108) de contención, posicionado por encima del crisol (84) de vórtice, y una bomba (48) de metal fundido accionada por burbuja de gas, que se caracteriza porque: un bloque (38) de crisol ha sido situado en el interior de la cámara (28) de circulación; el crisol (84) de vórtice ha sido formado en el interior del bloque de crisol, y la bomba (48) está contenida en el interior de un bloque (36) extremo; encajando el citado bloque extremo con el bloque (38) de crisol, y teniendo un puerto de entrada en comunicación operativa con la cámara (28) de circulación, y un puerto (64) de salida en comunicación operativa con el crisol (84) de vórtice, estando el puerto de salida dispuesto tangencialmente con respecto a la periferia de dicho crisol de vórtice.
Description
Bomba de metal fundido y horno para el uso de la
misma.
La presente invención se refiere a procesos y
aparatos metalúrgicos, y más en particular a procesos y aparatos
metalúrgicos en los que las lascas metálicas son fundidas en un
vórtice de metal derretido, que se alimenta mediante una bomba de
metal fundido accionado por burbuja, de gas inerte.
Las patentes U.S. de mi propiedad que menciono a
continuación, describen varios aparatos y procedimientos
relacionados con la introducción de lascas de metal en el crisol de
carga de un horno de fundición de metal, y con el transporte del
metal derretido desde un lugar a otro por dentro o por fuera del
horno de fundición de metal.
La Patente U.S. núm. 4.710.126 describe un
procedimiento para producir lascas metálicas secas. Este
procedimiento incluye las etapas de arrastrar lascas de metal que
contienen fluido en un gas, introducir el gas en un separador de
ciclón que tiene una pared interna calentada a la temperatura de
vaporización del fluido por combustión en una cámara circundante,
purgar y evaporar el fluido de dichas lascas, dejar escapar los
gases calientes y dejar que salgan las lascas de metal secas desde
dicho separador, conducir los productos gaseosos calientes
procedentes de la combustión desde la cámara de combustión hasta una
centrifugadora continua, extraer el fluido extraíble desde las
lascas metálicas de partida en la centrifugadora, arrastrar las
lascas en los productos de combustión gaseosos calientes
introducidos en la centrifugadora, y conducir los productos gaseosos
con las lascas arrastradas desde la centrifugadora continua hasta
el separador de ciclón, proporcionando con ello un sistema
esencialmente cerrado. La cámara de combustión puede ser parte de un
horno de quemador auxiliar, y los gases calientes que arrastran
aceite vaporizado que se han dejado escapar desde el separador de
ciclón pueden ser reciclados y empleados como combustible para la
cámara de combustión.
La Patente U.S. núm. 4.721.457 describe un
procedimiento para producir lascas de metal limpias y secas mediante
el arrastre de las lascas de metal en un gas, introducir el gas en
un separador de ciclón que tiene una pared calentada a la
temperatura de evaporación del fluido por combustión realizada en
una cámara circundante, purgar el fluido de dichas lascas, dejar
escapar los gases calientes y dejar que salgan las lascas de metal
secas desde dicho separador, conducir los productos gaseosos
calientes de la combustión desde la cámara de combustión hasta una
centrifugadora continua, extraer el fluido extraíble desde las
lascas de metal iniciales, las cuales pueden estar previamente sin
limpiar y/o sin lavar, en la centrifugadora, arrastrar las lascas en
los productos gaseosos calientes de la combustión introducidos en
ha la centrifugadora, y conducir los productos gaseosos con las
lascas arrastradas desde la centrifugadora continua hasta el
separador de ciclón, proporcionando con ello un sistema
esencialmente cerrado. La cámara de combustión puede ser parte de un
horno de quemador auxiliar, y los gases calientes que arrastran
aceite vaporizado que se han dejado escapar desde el separador de
ciclón pueden ser reciclados y empleados como combustible para la
cámara de combustión. La provisión se realiza en el sistema para el
agua caliente y/o vapor procedente ya sea desde una fuente externa o
ya sea desde una camisa exterior de agua situada alrededor del
separador de ciclón, preferentemente junto con solvente y/o
detergente, y un etapa final de secado de lasca en la que el secado
se realiza utilizando productos de combustión que son encaminados
de nuevo hacia la centrifugadora continua.
La Patente U.S. núm. 4.872.907 describe un
aparato y un procedimiento para cargar lascas de metal en un baño
fundido del metal con el que se han formado las lascas, que
comprende un extruido de compactación y un conducto de suministro
que es resistente a la masa de metal derretido y que es pivotable
para sumergirse en el baño de metal derretido cuando las lascas
están siendo cargadas en el mismo, y fuera de contacto con el baño
cuando la carga ha de ser interrumpida, según se describe. Las
lascas son forzadas a través del conducto de suministro en forma de
una masa compactada o densificada que tiene preferentemente una
densidad comprendida entre un 30 y un 60 por ciento de la densidad
del metal sólido, y con preferencia entre alrededor de 879 y 1278 kg
por metro cúbico (entre alrededor de 55 y 80 libras por pie
cúbico). La alimentación continúa mientras el conducto de
suministro se encuentra en el baño de metal derretido y hasta que es
retirado del mismo para impedir que entre metal derretido en el
conducto de suministro. El procedimiento se lleva a cabo, con
preferencia, sobre una continua y se pueden emplear varios sensores
con un cableado apropiado por seguridad y para llevar a cabo el
procedimiento con un funcionamiento sustancialmente automático.
La Patente U.S. núm. 5.203.910 describe un
procedimiento para el transporte de metal derretido desde un lugar
a otro, en una balsa de metal derretido a alta temperatura en un
horno de fundición de metal o fuera de dicha balsa de metal
derretido, que emplea al menos un conducto de transporte alargado
parcialmente inclinado y medios de alimentación de gas para
alimentar gas inerte hacia el extremo inferior del conducto de
transporte e inducir con ello un flujo de metal derretido en, y a
través de, dicho conducto de transporte, el cual ha sido descrito
junto con un aparato para llevar a cabo el citado procedimiento, en
el que las partes o elementos que entran en contacto con la balsa
de metal derretido a alta temperatura son de un material refractario
adecuado.
La Patente U.S. núm. 5.211.744 describe un
procedimiento para la utilización de lascas de metal, especialmente
lascas de metal troceado, en particular de latón y de aluminio,
mediante la introducción de las lascas de metal en una balsa de
metal derretido con el que se han formado las mismas, o de una
aleación del mismo. El procedimiento permite minimizar los costes
de combustible, las pérdidas de calor, y una mínima conversión del
metal en la superficie de la balsa de metal derretido en óxido de
metal, así como también un incremento de la producción de metal
utilizable a partir de una operación de refundición o de reciclaje,
manteniendo una atmósfera no oxidante en la superficie de la balsa
de metal derretido y utilizando opcionalmente impurezas residuales
vaporizadas procedentes de las lascas que se están reciclando tal
como aceite, laca o una impureza evaporable similar, para ayudar a
mantener una atmósfera no oxidante. La eliminación de las etapas de
extracción de impurezas requeridas anteriormente para la
preparación de las lascas para el reciclaje mediante la introducción
en dicha balsa de metal derretido, se ha eliminado. La
contaminación ambiental también se ha reducido sustancialmente de
forma conveniente y simultánea respecto a los contaminantes
evaporables, los humos, y los productos de combustión de los
mismos.
La Patente U.S. núm. 5.395.424 describe un
procedimiento para transportar metal derretido desde un lugar a
otro, en una balsa de metal derretido a alta temperatura en un horno
de fundición de metal o fuera de dicha balsa de metal derretido que
emplea al menos un conducto de transporte alargado parcialmente
inclinado, y se emplean medios de alimentación de gas para
alimentar gar inerte hacia el extremo inferior del conducto de
transporte. Se describe un flujo de metal derretido en, y a través
de, dicho conducto, junto con un aparato adecuado para llevar a
cabo el citado procedimiento, en el que las partes o elementos que
entran en contacto con la balsa de metal derretido a alta
temperatura son de un material refractario adecuado. De acuerdo con
la presente invención, se emplea una alimentación intermitente o
pulsante de gas inerte para producir burbujas esencialmente
esféricas o cilíndricas en el interior del conducto de transporte,
lo que da como resultado una mayor eficacia y economía debido a la
posibilidad de reducir la cantidad de gas inerte empleado para
inducir el flujo de una cantidad idéntica de metal derretido.
La Patente U.S. núm. 5.407.462 describe un
cargador para horno de alimentación por gravedad de un flujo de
masa, que comprende un conducto hueco alargado orientado
verticalmente que está asociado a una cubierta de crisol de carga
resistente al calor, dotada de una abertura, adaptada para
extenderse esencialmente en contacto con la superficie superior de
la balsa de metal derretido presente en el crisol de carga de un
horno de fundición de metal. El metal troceado
pre-dimensionado, cargado en el conducto, se acumula
encima de la superficie de la balsa de metal derretido, puesto que
la abertura inferior del conducto comunica con la abertura de la
cubierta de crisol de carga y permite que los trozos de metal
caigan por gravedad directamente en el metal derretido del crisol
de carga. Cuando el peso de un trozo de una columna de trozos de
metal es suficiente para vencer la resistencia de la superficie
superior de la balsa de metal derretido, el peso del fragmento de
metal apilado lo fuerza gravitacionalmente en la masa de metal
derretido, en la que se funde y es asimilado.
El empleo del procedimiento y de la carga de la
invención permite la introducción controlada de trozos de metal por
alimentación de flujo de masa y gravedad en, y por debajo de, la
superficie de la balsa de metal derretido, y supera numerosas
desventajas e inconvenientes de la práctica anterior.
La Patente U.S. núm. 5.468.280 describe un
procedimiento para el transporte de metal derretido desde un lugar
a otro en una balsa de metal fundido a alta temperatura en un horno
de fundición de metal, o fuera de dicha balsa de metal derretido.
Se emplea al menos un conducto de transporte alargado parcialmente
inclinado y medios de alimentación de gas para alimentar gas inerte
hacia el extremo inferior del conducto de transporte. Se induce con
ello un flujo de metal derretido en, y a través de, dicho conducto
de transporte, según se describe, junto con un aparato adecuado
para llevar a cabo el citado procedimiento, en el que las partes o
elementos que entran en contacto con la balsa de metal derretido a
alta temperatura son de un material refractario adecuado. El gas
inerte es alimentado al conducto de transporte a velocidad
supersónica, efectuando con ello simultáneamente una
desgasificación del metal derretido mientras está siendo
transportado.
La Patente U.S. núm. 5.735.935 describe una
bomba de metal fundido accionada por burbujas de gas inerte, que
está situada en un horno de fundición de metal para efectuar la
circulación de metal derretido a través del horno. El gas inerte
empleado para accionar la bomba de metal fundido se encuentra
atrapada por debajo de una cubierta resistente al calor y
resistente a las llamas, por encima del puerto de salida de la bomba
y sobre una porción sustancial del metal derretido, para evitar con
ello las salpicaduras, el esparcimiento y la rotura de una delgada
capa protectora o piel de metal oxidizado de la superficie de metal
fundido, así como también para proporcionar una atmósfera no
oxidante en la superficie del metal derretido, por debajo de dicha
cubierta. De esa manera, el gas inerte se emplea de forma eficiente
y económica.
La Patente U.S. núm. 5.853.454 describe un
aparato cargador de horno alimentado por gravedad de flujo de masa,
que incluye una cubierta de crisol de carga que tiene una abertura,
y un conducto esencialmente vertical para formar esencialmente una
columna de lascas o trozos de metal orientada de manera
sustancialmente vertical, en el interior y por encima de la
abertura, y una estructura para llevar tanto la cubierta como el
conducto a su posición por encima de un crisol de carga. El
conducto es susceptible de movimiento rápido arriba y abajo para
forzar las lascas o trozos de metal hacia el metal derretido del
crisol de carga incluso cuando el nivel de escoria en la superficie
del metal derretido es considerable, de modo que el aparato y los
procedimientos correspondientes permiten cargar cuando la
alimentación por gravedad solamente no es suficiente, o no es
suficientemente rápida. En una realización preferida, el conducto
tiene una superficie interior provista de medios de agarre para
ayudar al movimiento de descenso de de las lascas o trozos de metal
hacia el metal fundido en el crisol de carga cuando se realiza el
movimiento del conducto hacia arriba y hacia abajo.
La Patente U.S. núm. 5.919.283 describe una
bomba de metal fundido accionada por burbujas de gas inerte, que se
encuentra situada entre una sección de un horno de fundición de
metal y una segunda sección para bombear el metal derretido desde
la primera sección, en la que el metal derretido está a alta
temperatura, hacia la segunda sección, en la que el metal derretido
está a una temperatura más baja, y su efluente es dirigido hacia su
puesta en contacto con las lascas de metal que están siendo cargadas
en la segunda sección, ayudando con ello a una fundición más rápida
de las lascas en la masa de metal derretido de la segundo sección.
El gas inerte empleado para accionar la bomba de metal fundido es
atrapado por debajo de una cubierta resistente al calor y
resistente a las llamas, situada por encima del puerto de salida de
la bomba y sobre una porción sustancial de la masa de metal
derretido existente en la segunda sección, proporcionando con ello
una atmósfera no oxidante en la superficie de la balsa o masa de
metal derretido, por debajo de dicha cubierta. De esta manera, el
gas inerte se emplea no sólo para accionar la bomba de metal fundido
accionada con burbujas de gas inerte, sino también para ayudar a la
rápida fundición de las lascas de metal que se están cargando, así
como también para proporcionar una atmósfera no oxidante en la
superficie del metal derretido.
La Patente U.S. núm. 5.984.999 describe una
disposición en la que el crisol de vórtice de un horno de fundición
de metal ha sido dotado de una cavidad interna que tiene una sección
transversal circular cuando se ve desde arriba, con preferencia una
cavidad de configuración cilíndrica o cónica, y con un puerto de
salida periférico situado tangencialmente con respecto a la citada
cavidad, a un nivel inferior de la misma, para la salida de metal
derretido hacia la cámara principal del horno. Una bomba de metal
fundido accionada por burbuja de gas inerte, lleva metal derretido
desde una sección más caliente del horno, ventajosamente de forma
directa desde la cámara principal, y tiene su puerto de salida
situado tangencialmente respecto a la periferia de la cavidad a un
nivel superior de la misma, creando con ello un flujo vortiginoso de
metal fundido en la misma, y para la circulación de metal derretido
más caliente a través del horno. Se puede crear una cabeza de metal
derretido en el crisol de vórtice, el cual tiene ventajosamente un
puerto de salida con un área restringida en sección transversal
int4rna, para ayudar a alcanzar esos objetivos.
Una cubierta resistente al calor y a las llamas,
puede estar situada por encima de la cavidad, y ventajosamente
dispone de una abertura en la misma para la carga de las lascas o
trozos de metal a través de la misma. Un cargador de lascas de
alimentación por gravedad, puede estar montado en la abertura para
la descarga de nuevas lascas o trozos de metal hacia la cavidad a
través de la citada abertura.
La Patente U.S. núm. 6.068.812 describe una
bomba de metal fundido accionada por burbujas de gas inerte, para
el movimiento del metal derretido en un baño de metal derretido, que
obvia la necesidad de una cubierta de prueba de calor y prueba de
llamas para contrarrestar las salpicaduras y el esparcimiento en la
superficie del baño de metal fundido por encima de la bomba, que
comprende un medio de difusión de gas inerte en un extremo superior
de la misma, teniendo el medio de difusión una superficie superior
que contiene una multiplicidad de pequeñas aberturas que abren
hacia arriba para la respiración de las burbujas grandes y la
difusión de burbujas pequeñas de gas inerte hacia arriba a través
de las mismas. La bomba incluye un bloque refractario que comprende
un conducto de transporte que con preferencia es alargado en
anchura, y una cavidad dispersadora en comunicación tanto con un
paso formado en el bloque para proporcionar una fuente de gas
inerte, como con un extremo inferior del conducto de
transporte.
El propósito de crear un vórtice en el crisol de
vórtice es el de sumergir rápidamente las pequeñas partículas de
metal cuya masa podría impedir, en su caso, que las partículas
penetraran la tensión superficial del baño de metal fundido,
provocando con ello un incremento sustancial del porcentaje de
pérdidas de metal debido a la oxidación. Se ha determinado, sin
embargo, que se deben adoptar otras etapas para reducir la
oxidación, en particular cuando se están usando metales
relativamente más caros, tal como el aluminio.
Un objeto de la presente invención consiste en
proporcionar un medio para reducir aún más las pérdidas de metal
debidas a la oxidación en el baño fundido de vórtice.
Otro objeto de la presente invención consiste en
proporcionar una forma de integrar las funciones de hacer circular
el metal fundido y de sumergir las lascas de metal en el vórtice de
metal derretido para permitir una rápida recuperación de cualquier
caída de temperatura que pueda resultar de la introducción de los
trozos fríos.
Todavía otro objeto de la presente invención
consiste en proporcionar un medio para quemar eficazmente los
hidrocarburos volátiles que puedan estar presentes con las lascas de
metal que se están fundiendo.
Estos y otros objetos han sido alcanzados
mediante la presente invención, la cual consiste en un horno cerrado
de fundición de metal, que incluye una cámara principal, un crisol
de circulación conectado a la cámara principal mediante un paso de
comunicación, y un crisol de vórtice que tiene una salida para el
metal derretido hacia la cámara principal. Una cubierta u otro
medio de contención adecuado, se ha emplazado por encima del crisol
de vórtice. Se ha previsto una bomba de metal fundido accionada con
gas inerte, en la que existe un puerto de entrada en el crisol de
circulación y un puerto de salida dispuesto tangencialmente con
respecto a la periferia de la cavidad. Este puerto de salida estará
típicamente en, o cerca de, la parte superior del crisol de
vórtice.
Con el fin de reducir la oxidación, las burbujas
de gas inerte son capturadas a partir de esta bomba de metal
fundido y son transportadas hasta una atmósfera o capa de gas
inerte, por encima del vórtice de metal derretido, de modo que esta
atmósfera de gas inerte se rellena de forma continuada o
intermitente.
La presente invención abarca también un
procedimiento para fundir metal en un horno, en el que el metal
fundido se calienta en una cámara principal y después se hace
circular hasta un crisol de circulación. El metal fundido se retira
a continuación del crisol de circulación mediante una bomba
accionada por burbuja de gas inerte, hasta el crisol de vórtice.
Una atmósfera de gas inerte se forma por debajo de la cubierta y es
rellenada de forma continuada o intermitente mediante el gas de las
burbujas existentes en la bomba.
También abarcado por la presente invención, se
ha previsto un horno de fundición de metal que incluye una cámara
principal y un crisol de circulación conectado con la cámara
principal por medio de un paso de comunicación. Existe un crisol de
vórtice que tiene una periferia, una parte superior y una salida
para recuperar metal fundido desde la misma, y una cubierta ha sido
dispuesta sobre el crisol de vórtice. El horno incluye también una
bomba de metal fundido accionada por burbuja de gas inerte, que
tiene un puerto de entrada en el crisol de circulación y un puerto
de salida dispuesto tangencialmente con respecto a la periferia de
dicho crisol de vórtice en, o cerca de, la parte superior del
crisol de vórtice, en el que el puerto de salida se encuentra
situado en una posición vertical que está más alta que el
puerto
de entrada. También existe una atmósfera de gas inerte posicionada en el crisol de vórtice, por debajo de la cubierta.
de entrada. También existe una atmósfera de gas inerte posicionada en el crisol de vórtice, por debajo de la cubierta.
También abarcado por la presente invención, se
encuentra un horno de fundición de metal que incluye una cámara
principal y un crisol de circulación conectado a la cámara principal
por medio de un paso de comunicación. Existe también un crisol de
vórtice que tiene una periferia, una parte superior y una salida en
el fondo para recuperar metal fundido desde el mismo, y una
cubierta emplazada por encima del crisol de vórtice. El horno
incluye también una bomba de metal fundido accionada por burbuja de
gas inerte, que tiene un puerto de entrada en el crisol de
circulación y un puerto de salida dispuesto tangencialmente con
respecto a la periferia de dicho crisol de vórtice en, o cerca de,
la parte superior del crisol de vórtice. Existe también una
atmósfera de gas inerte posicionada en el crisol de vórtice, por
debajo de la cubierta.
También abarcado por la presente invención se ha
previsto un horno de fundición de metal, que incluye una cámara
principal y un crisol de circulación que contiene metal derretido
que tiene un nivel superficial conectado a la cámara principal por
medio de un paso de comunicación. Existe un crisol de vórtice que
tiene una periferia, una parte superior y una salida para recuperar
metal fundido desde el mismo, y se dispuesto una cubierta por
encima del crisol de vórtice. El horno incluye también un sensor
para medir el nivel superficial del metal fundido existente en el
crisol de circulación, y un medio para posicionar verticalmente la
cubierta en una posición elegida en base al nivel superficial
medido del metal fundido.
También abarcado por la presente invención se
encuentra un horno de fundición de metal que incluye una cámara
principal y un crisol de circulación conectado a la cámara principal
por medio de un paso de comunicación. Existe también un bloque de
crisol que tiene un crisol de vórtice, teniendo dicho crisol de
vórtice una periferia, una parte superior y una salida para
recuperar metal fundido desde el mismo. Se ha emplazado una cubierta
sobre el crisol de vórtice, en el que dicha cubierta tiene una
periferia posicionada en relación de separada hacia el interior con
respecto al bloque de crisol para formar un espacio periférico de
liberación de gas entre la citada cubierta y el bloque de crisol.
El horno incluye también una bomba de metal fundido accionada por
burbuja de gas inerte, que tiene un puerto de entrada en el crisol
de circulación y un puerto de salida dispuesto tangencialmente con
respecto a la periferia de dicho crisol de vórtice en, o cerca de,
la parte superior del crisol de vórtice. Una atmósfera de gas
inerte y de gases hidrocarburos volátiles, se encuentra situada en
el crisol de carga por debajo de la cubierta, y esta atmósfera es
liberable a través del citado espacio periférico de liberación de
gas.
También abarcado por la presente invención se
encuentra un horno de fundición de metal que incluye una cámara
principal y un crisol de circulación conectado a la cámara principal
por medio de un paso de comunicación. Existe también un crisol de
vórtice que contiene un vórtice de metal fundido y que tiene una
periferia, una parte superior y una salida para recuperar metal
fundido desde el mismo, y una cubierta ha sido posicionada por
encima del crisol de vórtice adyacente a la superficie del vórtice
de metal fundido. El horno incluye también una bomba de metal
fundido accionada por burbuja de gas inerte que tiene un puerto de
entrada en el crisol de circulación y un puerto de salida dispuesto
tangencialmente con respecto a la periferia de dicho crisol de
vórtice en, o cerca de, la parte superior del crisol de vórtice. Una
atmósfera de gas inerte se encuentra también posicionada en el
crisol de vórtice, por debajo de la cubierta.
También abarcado por la presente invención se
encuentra un horno de fundición de metal que incluye una cámara
principal y un crisol de circulación conectado a la cámara principal
por medio de un paso de comunicación. Existe también un crisol de
vórtice que tiene una periferia, una parte superior y una salida
para la recuperación de metal fundido desde el mismo, y una
cubierta posicionada por encima del crisol de vórtice. Un tubo de
alimentación se extiende a través de la citada cubierta para
permitir que las lascas de metal sean añadidas tangencialmente al
crisol de vórtice, adyacentemente a la periferia de dicho crisol de
vórtice. El horno incluye también una bomba de metal fundido
accionada por burbuja de gas, que tiene un puerto de entrada en el
crisol de circulación, y un puerto de salida situado
tangencialmente con respecto a la periferia de dicho crisol de
vórtice en, o cerca de, la parte superior del crisol de vórtice.
Una atmósfera de gas inerte se encuentra también posicionada en el
crisol de vórtice, por debajo de la cubierta.
También abarcado por la presente invención, se
encuentra un horno de fundición de metal que incluye una cámara
principal y un crisol de circulación conectado a la cámara principal
por medio de un paso de comunicación. El horno incluye también un
crisol de vórtice que tiene una periferia, una parte superior y una
salida para recuperar metal derretido desde el mismo, y dicho
crisol de vórtice se encuentra posicionado en un bloque de crisol
de vórtice. Una cubierta ha sido coloca también por encima del
crisol de vórtice. Existe una bomba de metal fundido accionada por
burbuja de gas inerte que tiene un puerto de entrada en el crisol de
circulación y un puerto de salida dispuesto tangencialmente con
respecto a la periferia de dicho crisol de vórtice en, o cerca de,
la parte superior del crisol de vórtice. Una atmósfera de gas inerte
se encuentra situada en el crisol de vórtice por debajo de la
cubierta. Un bloque extremo se encuentra situado también en relación
colindante con el bloque de crisol de vórtice.
Estos bloques están conectados por medio de una
proyección extruida desde un bloque que encaja en un rebaje del
otro bloque. El crisol de circulación está contenido en los citados
bloques colindantes.
La presente invención se describe además
mediante los dibujos que se acompañan, en los que:
La Figura 1 es una vista en sección transversal
vertical, de una bomba de metal fundido y de un horno para su uso
con la misma, que comprende una realización preferida de la presente
invención;
La Figura 2 es una vista en perspectiva, en
corte, de la cámara principal de metal fundido, crisol de
circulación, crisol de vórtice, y cámara adyacente de la bomba de
metal fundido y del horno de la Figura 1;
La Figura 3 es una sección transversal a través
de 3-3 de la Figura 2;
La Figura 4 es una vista extrema parcial de la
bomba de metal fundido y del horno que se han representado en la
Figura 1, a través de 4-4;
La Figura 5 es una vista en sección transversal
a través de 5-5 de la Figura 1;
La Figura 6 es una vista extrema, a partir de
6-6, de la bomba de metal fundido y del horno que se
han mostrado en la Figura 1;
La Figura 7 es una vista detallada de una zona 7
de la Figura 1;
La Figura 8 es una vista en sección transversal,
a través de 8-8 de la Figura 1;
La Figura 9 es una vista superior parcial del
bloque de crisol y del bloque extremo a partir de
9-9 de la Figura 1;
La Figura 10 es una vista en sección transversal
vertical similar a la Figura 1, en la que el tubo de alimentación y
la cubierta de crisol de vórtice están en sus posiciones
elevadas;
La Figura 11 es una vista detallada similar a la
Figura 7, en la que el tubo de alimentación y la cubierta de crisol
de vórtice están en posición elevada intermedia cubriendo aún el
crisol de vórtice, y
La Figura 12 es una vista en planta superior de
la fijación de crisol de vórtice y de la parte del bloque extremo
desde 12-12- de la Figura 11, en la que se muestra
una cubierta de crisol de vórtice alternativa.
Con referencia a las Figuras
1-9, el horno que se ha designado en general con 10,
posee una pared 12 inferior, paredes 14 y 16 laterales, una pared
18 delantera y una pared 19 trasera. El horno 10 posee también una
pared 20 transversal intermedia que define, junto con la pared
trasera, una cámara 22 principal. Las paredes 14, 16 laterales, la
pared 18 delantera, la pared 19 trasera y la pared 20 transversal,
se extienden todas ascendentemente desde la pared 12 inferior, y
terminan en un borde 21 superior. El borde 21 superior se extiende a
una primera altura "X" por encima de la pared 12 inferior
(Figura 7). Según es convencional, se utilizan quemadores (no
representados) de combustibles fósiles para mantener un baño 24 de
metal derretido en esta cámara principal. La cámara 22 principal
tiene también una cubierta mostrada de forma fragmentada, indicada
con el número 26. Adyacente a la cámara 22 principal se encuentra
una cámara 28 de circulación que tiene también un baño 30 de metal
derretido, que está conectada a la cámara 22 principal por medio de
un paso 32 de comunicación. El metal derretido puede ser aluminio,
magnesio, zinc, cobre, latón o acero. Adyacente a la cámara 28 de
circulación existe una bomba de metal fundido señalada en general
con 34, que incluye un bloque 36 extremo. Adyacente al bloque 36
extremo existe un bloque 38 de crisol. Con preferencia, el bloque 38
de crisol es un bloque separado y reemplazable, de material
refractario. Alternativamente, sería posible integrar el bloque 36
extremo y el bloque 38 de crisol en una misma unidad. El bloque 36
extremo y el bloque 38 de crisol tienen bordes 36a y 38a superiores
que se extienden a una segunda altura "Y" por encima de la
pared 12 inferior del horno 10 (Figura 7). La segunda altura
"Y" es mayor que la primera altura "X", de modo que los
bordes 36a, 38a superiores del bloque 36 extremo y del bloque 38 de
crisol, se extienden verticalmente por encima el borde 21 superior
de las paredes 14, 16, 18, 19 laterales, delantera y trasera, en
relación con la pared 12 inferior.
De acuerdo con una de las características de la
presente invención, en el bloque 36 extremo se ha formado una
proyección 40 de bloque extremo que encaja en el rebaje 42 formado
en el bloque 38 de crisol. Entre el bloque 36 extremo y el bloque
38 de crisol, existe también un espacio 44 vertical. Según puede
verse en la Figura 7, en el bloque 36 extremo existe también un
paso 46 vertical que tiene una abertura 48 inferior y una salida 50
intermedia. El bloque 36 extremo está soportado por el bloque 38 de
crisol, de modo que la abertura 48 se extiende a una altura
"Z" por encima de la pared 12 inferior del horno 10 (Figura 7).
El metal derretido del baño 30 de metal fundido es arrastrado hacia
la abertura 48 desde la zona entre el extremo 36b inferior del
bloque 36 extremo y la pared 12 inferior del horno 10. Existe una
conducción 52 de gas inerte que se extiende desde un tanque 54 que
contiene nitrógeno, argón, u otro gas inerte, hasta controles 56, y
después hasta la salida 58 de gas en el paso 46. Adyacente a la
salida 50 intermedia del paso 46 vertical, existen unos medios de
sellado 60 y 62 en cuyo punto se conecta el paso 48 vertical con el
paso 64 horizontal del bloque 38 de crisol. Este paso 64 horizontal
tiene una abertura 66 y una salida 68 adyacente a una placa 70
dotada de una pluralidad de aberturas del tipo de la abertura 72.
Según es convencional en una bomba de metal fundido, tal como la
bomba 34 de metal fundido, existe una pluralidad de burbujas 74, 76
y 78 de gas inerte en el paso 46 vertical y en el paso 64
horizontal, que suben para mover masas de metal derretido como en 80
y 82, desde la cámara 28 de circulación hasta el crisol de vórtice
señalado en general con 84. Por encima de la placa 70 existe un
rebaje 86 de acumulación de gas inerte en el bloque 38 de crisol. El
crisol 84 de vórtice posee una región 88 superior, una región 90
intermedia y una región 92 inferior con un forro 94 circundante. En
el fondo de la región 92 inferior existe una salida 96 inferior que
comunica con un rebaje 98 del fondo, formado en el bloque 38 de
crisol. Un paso 100 horizontal se extiende a través del crisol 102
intermedio. En este crisol 102 intermedio existe otro baño 104 de
metal derretido que recircula hacia atrás hasta la cámara 22
principal por medio del paso 106 de comunicación. Por encima del
crisol 84 de vórtice existe una cubierta 108 refractaria. Otros
medios adecuados de contención de crisol de vórtice, que han sido
indicados en general con el número de referencia 109 en la Figura
7, pueden ser sustituidos respecto a la cubierta 108. La cubierta
108 podrá estar equipada con un sensor 110 que se extiende sobre un
vórtice 112 de metal derretido del crisol 84 de vórtice. El sensor
110 detecta el nivel 109 superficial del vórtice 112 de metal
fundido para permitir que la cubierta 108 sea subida o bajada según
se describe en lo que sigue. Entre la cubierta 108 y el vórtice 112
de metal fundido existe una atmósfera de gas inerte o capa 114 que
se rellena de forma continuada o intermitente con gas inerte
procedente de las burbujas de gas inerte presentes en la bomba 34,
que entran en el rebaje 86 a través de aberturas tales como las
aberturas 72 de la placa 70. Entre la cubierta 108 y el bloque 38
de crisol existe un espacio 116 periférico que permite la formación
de una zona 118 de combustión para permitir que los aceites,
pinturas, lacas, así como otros hidrocarburos volátiles, puedan
salir desde por debajo de la cubierta 108 y ser quemados. Se
apreciará que el espacio 116 periférico permitirá también el escape
de gas inerte desde la atmósfera de gas inerte o capa 114, según
son añadidos otros gases inertes adicionales a este espacio. La
cubierta 108 de crisol dispondrá de espacio suficiente alrededor de
su periferia como para permitir que los aceites, pinturas, lacas o
el nitrógeno, así como cualesquiera otros hidrocarburos volátiles,
que hayan sido portados en la corriente de metal fundido sobre el
material de carga fragmentada, salgan desde debajo de la cubierta
108. Esta cubierta 108 resistente al calor será ajustable en altura,
pero normalmente podrá proporcionar algunas pulgadas de holgura por
encima de la superficie del baño de metal fundido para la
contención del suministro de relleno de gas inerte. Según se aprecia
en la Figura 1, por encima de la zona 118 de combustión existe un
aspirador 120 de recogida de humos, con tomas 124 y 126 de aire que
tienen respectivamente puertas 128 y 130 de cierre. Desde el
aspirador 120 de recogida de humos se extiende una conducción 132
hasta un equipo (no representado) de apilamiento o de recopilación
de partículas. Extendiéndose hacia abajo a través del aspirador 120
de recogida de humos, existe un tubo 134 de alimentación de
fragmentos, en el que los fragmentos, en forma de lascas 136 de
metal, son alimentados hacia el vórtice 112 de metal fundido
existente en el crisol 84 de vórtice. Se apreciará que los
fragmentos de metal pueden ser sustituidos por lascas de metal y, a
los efectos de esta descripción, el término "lascas de metal"
debe ser entendido como que incluye tanto lascas de metal como
fragmentos de metal. Las lascas 136 de metal se alimentan, con
preferencia, tangencialmente hacia el vórtice 112 de metal fundido,
adyacentes a la periferia del crisol 84 de vórtice. El tubo 134 de
alimentación está sujeto a la cubierta 108 por medio de una pestaña
138. Por su extremo superior, el tubo 134 de alimentación recibe
las lascas de metal procedentes de una tolva 140 que es alimentada,
a su vez, por un transportador 142 de husillo que recibe las lascas
136 de metal desde una abertura 144 de alimentación.
Con referencia a la Figura 10, se puede apreciar
que el tubo 134 de alimentación y la cubierta 108 pueden ser
arrastrados ascendentemente desde el crisol 84 de vórtice con la
ayuda de medios convencionales bien conocidos.
Con referencia a la Figura 11, se puede apreciar
que el tubo 134 de alimentación puede ser también ajustado en
altura de modo que la cubierta 108 se sitúe en la parte superior del
crisol 84 de vórtice. La altura de la capa 114 de gas inerte puede
ser así ajustada. La posición vertical de la cubierta 108 se elige
con preferencia con referencia al nivel superficial del metal
derretido en el crisol 84 de vórtice, el cual se mide mediante el
sensor 110.
Con referencia a la Figura 12, se muestra una
realización alternativa de la cubierta. En esta realización, se
muestra un bloque de crisol, así como también el bloque 148 extremo
en forma fragmentada. Un espacio 150 vertical se encuentra
interpuesto entre el bloque 146 de crisol y el bloque 148 extremo.
Una cubierta 152 alternativa se encuentra situada sobre la parte
superior del bloque 146 de crisol por medio de soportes 154, 156,
158 y 160 periféricos radiales. Entre la cubierta 158 y el bloque
148 de crisol existen espacios 162, 164, 166 y 168 periféricos, y
por encima de estos espacios periféricos se encuentran posicionadas
zonas 170, 172, 174 y 176 de combustión, respectivamente. Un tubo
180 de alimentación conectado a la cubierta 152 por medio de un
soporte 182, permite que las lascas de metal sean alimentadas hacia
el vórtice 184 de metal fundido.
Durante el funcionamiento de la bomba de metal
fundido y del horno de la presente invención, las lascas de metal
son alimentadas a la abertura 144 de alimentación del transportador
132, el cual transporta estas lascas de metal hasta la tolva 140,
desde la que descienden por el tubo 134 hasta el crisol 84 de
vórtice donde son añadidas al vórtice 112 de metal derretido.
Al mismo tiempo, se arrastra nitrógeno u otro
gas inerte desde el tanque 54, a través de la conducción 52 y de
los controles 56, para formar burbujas, del tipo de la burbuja 48,
en el paso 46 de la bomba 34 de metal fundido. Estas burbujas de
aire inerte mueven masas de metal fundido, del tipo de la masa 64,
desde el baño 30 de metal fundido presente en la cámara 20 de
circulación, hasta el vórtice 112 de metal fundido presente en el
crisol 84 de vórtice. Cuando estas burbujas, tales como la burbuja
74, entran en el paso 64 horizontal de la bomba 34 de metal
fundido, pasan a través de aberturas tales como la abertura 72 de la
placa 70, para entrar en el rebaje 86, y a continuación entrar en
el crisol 84 de vórtice entre el vórtice 112 de metal fundido y la
cubierta 108, para formar la atmósfera de gas inerte o capa 114.
Alternativamente, la capa de gas inerte puede ser contenida por
paredes extendidas hacia arriba del crisol 84 de vórtice. Así, se
comprenderá que tales medios de contención pueden ser tanto una
cubierta del tipo de la cubierta 108, como ser paredes extendidas
del crisol 84 de vórtice. La capa 114 de gas inerte reduce la
formación de oxidación sobre las lascas de metal que entran en el
vórtice 112 de metal fundido. El aceite, las pinturas, las lacas y
otros hidrocarburos volátiles que puedan estar presentes en el
interior de las lascas de metal, son volatilizados y se hacen pasar
a través del espacio 116 periférico entre la cubierta 108 y el
bloque 38 de crisol, para ser quemados en la zona 176 de
combustión. Las lascas de metal fluyen junto con el resto del
vórtice 116 de metal fundido por una trayectoria turbulenta
descendente hasta la salida 96 y el rebaje 90 del fondo, donde se
cambia la dirección del metal fundido hasta una trayectoria de
flujo lateral a través del paso 110 horizontal hacia el crisol 102
intermedio. Desde el crisol 102 intermedio, el metal derretido
presente en el baño 104 de metal fundido va a través del paso 106
hasta la cámara 22 principal. Después de calentarse en la cámara 22
principal, el metal fundido pasa a través del paso 32 hacia la
cámara 38 de circulación. Desde el baño 30 de metal fundido presente
en la cámara 28 de circulación, el metal derretido es bombeado de
nuevo a través de la bomba 34 de metal fundido hacia atrás, hasta
el crisol 84 de vórtice, donde se añaden de nuevo lascas de metal
adicionales bajo la capa 114 de gas inerte, de la misma manera. Se
comprenderá que, alternativamente, sería posible extraer metal
fundido desde el paso 32 adyacente a la cámara 28 de circulación,
hasta el crisol de vórtice. A los efectos de esta descripción, la
extracción de metal fundido desde la cámara de circulación hasta el
crisol de vórtice será considerada también como que incluye la
realización de extraer metal fundido desde el paso adyacente.
Se apreciará que se ha descrito una bomba de
metal fundido y un horno para su uso con la misma, y un
procedimiento para su operación, en los que se reduce
sustancialmente la oxidación de las lascas de metal que entran en
el vórtice de metal fundido.
También se apreciará que la presente invención
permite la combinación de las funciones de circulación de metal
fundido en un horno de reverberación de combustible fósil, y la
inmersión de lascas de metal en una cámara de crisol lateralmente
abierta, para provocar que el volumen de material fundido alimentado
sea circulado rápidamente de nuevo hacia la cámara principal del
horno. Cualquier pérdida de temperatura resultante debida a la
introducción de los fragmentos fríos, puede ser recuperada
rápidamente en presencia de los quemadores de combustión situados en
la cámara principal cerrada del horno.
También se podrá apreciar que la presente
invención se presta también a la utilización de materiales de
fundición tales como USC (latas de bebidas usadas) desprovistas de
lacas o barnices, con un rendimiento de fundición sustancialmente
mejorado, sin requerir la etapa anterior de deslacar la UBC con
anterioridad a estos procesos de fundición.
En la descripción que antecede, se han utilizado
algunos términos por razones de brevedad, claridad y facilidad de
comprensión. No se deben interpretar limitaciones innecesarias de
los mismos más allá de los requisitos de la técnica anterior,
puesto que tales términos han sido utilizados con fines ilustrativos
y está previsto que sean interpretados de la manera más amplia.
Además, la descripción e ilustración de la
invención constituyen un ejemplo, y la invención no está limitada a
los detalles exactos que se han descrito o representado, sino que
únicamente está definida por el alcance de las reivindicaciones
anexas.
\vskip1.000000\baselineskip
La lista de referencias citadas por el
solicitante se proporciona únicamente por conveniencia para el
lector. Ésta no forma parte del documento de Patente Europea.
Incluso aunque se ha puesto un gran cuidado en el listado de las
referencias, no se excluyen los errores u omisiones y la EPO declina
toda responsabilidad en ese sentido.
- - US 4710126 A
- - US 5468280 A
- - US 4721457 A
- - US 5735935 A
- - US 4872907 A
- - US 5853454 A
- - US 5203910 A
- - US 5919283 A
- - US 5211744 A
- - US 5984999 A
- - US 5395424 A
- - US 6068812 A
- US 5407462 A
Claims (12)
1. Un horno de fundición de metal, que
comprende:
una cámara (22) principal;
una cámara (28) de circulación en comunicación
operativa con la cámara principal;
un crisol (84) de vórtice adaptado para mantener
una cantidad máxima de metal fundido en el mismo, teniendo el
crisol de vórtice una periferia, una parte superior y una salida
(96) para recuperar el metal fundido desde el mismo;
un medio (108) de contención, posicionado por
encima del crisol (84) de vórtice, y
una bomba (48) de metal fundido accionada por
burbuja de gas,
que se caracteriza porque:
un bloque (38) de crisol ha sido situado en el
interior de la cámara (28) de circulación;
el crisol (84) de vórtice ha sido formado en el
interior del bloque de crisol, y
la bomba (48) está contenida en el interior de
un bloque (36) extremo; encajando el citado bloque extremo con el
bloque (38) de crisol, y teniendo un puerto de entrada en
comunicación operativa con la cámara (28) de circulación, y un
puerto (64) de salida en comunicación operativa con el crisol (84)
de vórtice, estando el puerto de salida dispuesto tangencialmente
con respecto a la periferia de dicho crisol de vórtice.
2. El horno de fundición de metal de la
reivindicación 1, en el que el bloque (36) extremo está dispuesto
en el interior de la cámara (28) de circulación, adyacente al bloque
(38) de crisol.
3. El horno de fundición de metal de la
reivindicación 2, en el que el bloque (38) de crisol ha sido dotado
de un rebaje (42), y el bloque (36) extremo ha sido dotado de una
proyección (40) dimensionada y conformada de manera complementaria,
y en el que el rebaje y la proyección encajan cada uno con el
otro.
4. El horno de fundición de metal de la
reivindicación 3, que incluye además un paso (46) vertical formado
entre el bloque (38) de crisol y el bloque (36) extremo,
encajados.
5. El horno de fundición de metal de la
reivindicación 4, que comprende además al menos un medio de sellado
dispuesto en el paso (46) vertical entre el bloque (38) de crisol y
el bloque (36) extremo, impidiendo dicho medio de sellado que el
metal derretido que fluye desde la bomba (48) de metal hacia el
crisol (84) de vórtice escape hacia el paso vertical.
6. El horno de fundición de metal de la
reivindicación 5, que comprende además un reborde formado en uno de
entre el bloque (38) de crisol y el bloque (36) extremo, estando el
reborde dispuesto por fuera de dicho al menos un medio de sellado
para retener el medio de sellado en su posición en el paso
vertical.
7. El horno de fundición de metal de la
reivindicación 3, en el que se ha formado un espacio de separación
entre la proyección (40) formada en el bloque (36) extremo y el
bloque (38) de crisol cuando el bloque extremo está encajado con el
bloque de crisol.
8. El horno de fundición de metal de la
reivindicación 3, en el que el bloque (36) extremo posee una
superficie de fondo, y la cámara (28) de circulación posee un
fondo, y el bloque (36) extremo encaja con, y soporta, el bloque
(38) de crisol de modo que la superficie de fondo del bloque extremo
se dispone a una distancia (Z) de separación por encima del fondo
de la cámara de circulación.
9. El horno de fundición de metal de la
reivindicación 8, en el que el bloque (36) extremo incluye un puerto
(48) de entrada en su superficie inferior, y el metal fundido entra
en la bomba a través del puerto de entrada existente en la
superficie inferior.
10. El horno de fundición de metal de la
reivindicación 9, en el que el bloque (38) de crisol posee una
superficie (38a) superior, y el bloque (36) extremo posee una
superficie (36a) superior, y la superficie superior y el borde
superior son sustancialmente coplanares cuando el bloque (38) de
crisol y el bloque (36) extremo están encajados uno con el otro.
11. El horno de fundición de metal de la
reivindicación 1, en el que el medio de contención consiste en una
cubierta (108).
\newpage
12. El horno de fundición de metal de una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además
una atmósfera (114) de gas inerte, rellenada de forma continuada o
intermitente, situada por encima del crisol (84) de vórtice y por
debajo del medio (108) de contención.
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