Como un lavadero, ¡pero mejor!
Una cuba se utiliza para transportar metal fundido. Su construcción básica consiste en una cuba de acero revestida de material refractario para aislar el metal fundido del acero (aislamiento térmico y químico). (Aislamiento térmico y químico). El metal fundido perderá calor a medida que la gravedad lo arrastre por la cuba. Si la pérdida de calor es demasiado rápida, el metal se congelará en la cuba. Hay una serie de factores que influyen en la velocidad de pérdida de calor:
Área de la sección transversal y velocidad del metal - El área de la sección transversal del metal fundido y la velocidad del metal están relacionadas. Las secciones transversales pequeñas están limitadas a 8 a 15 cm/s (centímetros por segundo), mientras que las secciones transversales grandes pueden tener velocidades de hasta 25 cm/s
Perfil (forma de la sección transversal del revestimiento refractario) - Los perfiles de lavaderos planos y anchos provocan una mayor pérdida de calor, pero soportan volúmenes más elevados. Los lavaderos de fondo redondeado más profundos retienen mucho más calor, pero funcionan con volúmenes más bajos.
Conductividad térmica de los refractarios - Las opciones de refractarios se limitan normalmente a los que tienen excelentes propiedades de aislamiento térmico, así como propiedades químicas
Flujo de aire convectivo - Cuanto más aire frío fluya sobre la lavadora, más rápido se enfriará el metal
Normalmente, la aplicación define los requisitos de volumen total y velocidad de transferencia necesarios en el sistema de lavado. En consecuencia, el sistema de lavado debe diseñarse para satisfacer estas necesidades y retener la mayor cantidad de calor posible. Aumentar las temperaturas de la chimenea para compensar un sistema de lavado con pérdidas (térmicas) no es una buena práctica. Las temperaturas más altas de la chimenea significan un mayor consumo de energía, un desgaste acelerado del revestimiento del horno, un desgaste acelerado de la bomba y un desgaste acelerado del lavadero. Un sistema de lavado abierto pierde calor por conducción, radiación y convección. La mayor parte de la pérdida de calor se produce por conducción a través del aislamiento refractario, por lo que es fundamental minimizar la superficie de contacto con el aislamiento refractario en relación con la sección transversal del metal fundido. Esto explica por qué la cuba de fondo redondeado tiene una mayor eficiencia térmica que la cuba de fondo plano. Para reducir las pérdidas tanto por convección como por radiación, el lavadero puede estar cubierto.
Tubos con revestimiento refractario
Una tubería revestida de material refractario al 50% de su capacidad es muy parecida a un sistema de lavado cubierto:
Perfil de fondo redondeado - Minimiza la superficie que está en contacto con el aislamiento refractario y por lo tanto minimiza la pérdida de calor por conducción
Transferencia de calor convectiva y radiativa - Con una cubierta hermética, el enfriamiento por convección se elimina casi por completo
Poca escoria - La atmósfera dentro de la tubería revestida de material refractario es limitada en comparación con un lavadero abierto, por lo que hay menos oportunidades de crear escoria durante la transferencia
Un sistema de tuberías revestidas de material refractario configurado como un sistema de lavado cubierto. Mejora el flujo, reduce la pérdida de calor, minimiza los riesgos de congelación y permite una recuperación más fácil de la congelación.
Como el metal se transporta en un sistema cerrado, la generación de óxido es casi nula.
Normalmente, la mejor práctica es utilizar un diámetro menor de tubería revestida desde el elevador de la bomba hasta el punto más alto del sistema de transferencia. Después del codo que hace la transición de la subida vertical al flujo horizontal, se utiliza un expansor para acoplar la tubería revestida de mayor diámetro. El tubo ascendente de menor diámetro proporciona una mayor velocidad y tiempos de llenado más rápidos, mientras que la tubería de mayor diámetro:
Reduce la pérdida de calor a unos 0,17 °C por metro, a una velocidad de transferencia de 7,5 kg/s.
Minimiza el riesgo de congelación
Mejora la recuperación de la congelación
Algunas aplicaciones también utilizan un "goteo de gas inerte" para desplazar el aire en el tubo revestido de material refractario de mayor diámetro. Esto reduce aún más la generación de escoria al desplazar el oxígeno disponible.
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