MXPA99006008A - Horno electrico con electrodos aislados y proceso para la produccion de metales fundidos - Google Patents

Abstract

Un horno (19) de arco eléctrico, que tiene un electrodo (37) parcialmente aislado, produce un metal fundido (28), tal como hierro de fundición, de una fuente de hierro, donde se produce poca o nada de escoria (39). El horno (10) incluye al menos un electrodo aislado (37), para la inmersión profunda en la carga (26) de metal. Un recubrimiento aislador puede ser una estera fibrosa (48), enrollada alrededor del electrodo, o un recubrimiento (72) por rociado. En una modalidad, el electrodo (156) tiene un acoplamiento (172) en un primer extremo (176), para acoplarse con un miembro (142) conductor eléctricamente y un acoplamiento (172) en el segundo extremo (178) para acoplarse con un electrodo adyacente, para formar una columna de electrodo. Los miembros de acoplamiento (172) pueden ser cavidades (166, 168) roscadas internamente en sus extremos. Un miembro acoplador, (172), roscado externamente, puede ser enroscado en las cavidades (166,169) de los electrodos (157), para el acoplamiento de dos o más electrodos (157) juntos.

Description

HORNO ELÉCTRICO CON ELECTRODOS AISLADOS Y PROCESO PARA LA PRODUCCIÓN DE METALES FUNDIDOS Campo dß la Invención La presente invención se refiere a electrodos aislados, a un horno eléctrico con un electrodo aislado y a un proceso para producir metal fundido, que incluye el hierro de fundición, usando un electrodo aislado. Más particularmente, la invención se dirige a un electrodo aislado que tiene un material aislador que rodea y se une a porciones del electrodo .

Antecedentes dß la Invención Los metales, tal como el hierro de fundición, usado para fundir y obtener el acero, se producen en la industria de metales por un número de diferentes procesos. Un proceso para producir el hierro de fundición utiliza un horno estándar de tipo cubilote. Una variedad de fuentes de hierro se alimenta en un pozo vertical del horno, accionado por la combustión del coque por un chorro de aire. La carga agregada al horno contiene generalmente un número de aditivos, tal como el ferrosilicio, para aumentar el contenido de silicio del hierro y los materiales que forman la escoria, tal como la piedra caliza, para remover impurezas, tal como el azufre. El horno de tipo cubilote es un oxidante de silicio neto, por lo cual, tanto como el 30 por ciento del silicio disponible cargado se pierde por la oxidación y se descarga en la escoria. Típicamente, sólo un 70 por ciento del silicio disponible cargado se presente en el hierro. El silicio es un elemento esencial del hierro de fundición y se agrega típicamente en la forma de ferrosilicio, puesto que tal forma de silicio se puede combinar fácilmente con el hierro. La posibilidad de producir metales es dependiente, en parte, de la eficiencia del proceso usado y el costo de los materiales de carga. El costo del hierro de escoria y el acero de escoria depende de varios factores, que incluyen el contenido del hierro, cantidades de constituyentes de aleaciones, deseados y no deseados, presentes, y el tamaño de partículas. El uso de la escoria ligera tal como de partículas procedentes de barrenar o de tornear en un cubilote requiere la aglomeración o formación de briquetas, puesto que el alto volumen de gases que sale del cubilote, de otra manera lleva un porcentaje inaceptablemente grande de la carga desde el horno. El hierro de fundición es también producido con el horno eléctrico de inducción. Una carga se caliente y luego los aditivos, que incluyen el silicio, carbón y un material que forma la escoria, se introducen para cubrir el hierro. La carga del hierro se calienta por corrientes parásitas, que resultan de la inducción electromagnética de la corriente eléctrica alterna que fluye en la bobina que rodea la carga. El silicio es agregado típicamente como ferrosilicio, y el carbón se agrega en la forma de un material de grafito con bajo contenido de azufre. El hierro resultante tiene generalmente un contenido de silicio de alrededor del 1 al 3 por ciento y un contenido de carbón de aproximadamente el 2 al 4 por ciento. El hierro de fundición se ha producido comercialmente en hornos de arco eléctrico de tipo estándar (EAF) . El EAF consiste típicamente de un recipiente forrado con refractario o casco, con un techo refractario removible, a través del cual tres electrodos, en un horno de corriente alterna (CA) de tres fases, o un electrodo en un horno de corriente directa o continua (CD) se proyectan dentro del espacio arriba del material de carga, y el baño contenido dentro del casco del horno. Para hornos de CD, el electrodo de retorno es construido típicamente en el fondo del casco del horno. La operación del horno de arco eléctrico implica típicamente cargar el horno vaciando los cubos de carga, que contienen la escoria y otros materiales, dentro del casco, cerrar el techo y luego bajar los electrodos hasta hacer contacto con la carga y ocurre la formación del arco y la fusión de la carga. Después de fundir, la capa de escoria se establece usualmente para propósitos de refinamiento, y se hacen las adiciones del ferrosilicio y el carbón hasta que la composición llega al punto deseado. El EAF no se ha usado extensamente para la producción de aleaciones del hierro de fundición, debido al costo de producción relativamente alto. Este EAF ha sido limitado en la mayoría por la economía de la producción de hierros de fundición de aleaciones especiales y aceros. El hierro de fundición es también producido fundiendo mineral de hierro en un horno sumergido de arco eléctrico. Los hornos sumergidos de arco tienen una ventaja de fundir directamente los minerales junto con la reducción química carbotérmica simultánea de los óxidos de metal por los agentes reductores carbonosos, tal como el coque y el carbón mineral . Los electrodos se sumergen en la carga y la capa de escoria se forma arriba del hierro fundido para permitir una eficiente transferencia de calor entre el arco y los materiales de carga. La conductividad eléctrica de la carga debe ser controlada para permitir la inmersión simultánea de los electrodos en forma profunda dentro de la carga, mientras evita corrientes excesivas y el sobrecalentamiento de los electrodos . Un ejemplo de un horno de arco sumergido para fundir mineral de hierro, se describe en la patente de E. U. A., No. 4,613,363 de Weinert . La reducción carbotérmica de los minerales para producir el hierro, requiere grandes cantidades de energía eléctrica, aumentando así los costos de producción. Los procesos más ampliamente utilizados para producir hierro de fundición (hornos de cubilote y de inducción) requieren materiales de partida comparativamente más costosos, y carburo de silicio o ferrosilicio. Estas desventajas han limitado estos procesos anteriores para producir hierro de fundición.

El horno de arco eléctrico puede ser un método de costo efectivo para producir metales fundidos. Por ejemplo, la patente de E. U. A., No. 5,588,982 de Hendrix, describe un proceso para producir eficientemente hierro de fundición en un horno de arco eléctrico, fundiendo el metal de escoria mientras se reduce un óxido, tal como la sílice. Cuando se producen metales fundidos de una carga altamente conductiva, los presentes hornos de arco eléctrico son inherentemente no eficientes, como resultado de la construcción del electrodo y particularmente el cátodo. El electrodo es una barra conductiva no aislada de metal o de aleación de metal, grafito o carbón. El electrodo está provisto con extremos roscados para conectar varios electrodos juntos y alimentar los electrodos en el horno de arco eléctrico, durante el proceso de fusión. El arco se produce en la punta del electrodo, donde ocurre el calentamiento más eficiente. Sin embargo, cuando la carga del horno de arco eléctrico es altamente conductiva, se crea una condición de arco abierto, que lleva a un calentamiento no eficiente. Los hornos de arco se han usado para fundir el metal de escoria, como se describe en la patente de E. U. A., No. 5,555,259 de Feuerstache . El horno se forma con un tubo central que rodea el cátodo, para impedir el contacto con la carga. Un arco se forma entre el extremo expuesto del cátodo y el baño de metal, que está en contacto con un ánodo para fundir la carga. El extremo inferior del tubo está ahusado para alimentar la escoria al cátodo. El tubo que rodea el cátodo hace posible que este cátodo sea colocado en forma profunda dentro del lecho de carga. Esta construcción tiene la desventaja de incluir una barrera enfriada con agua, fija, no consumible, entre el electrodo y la carga. Por lo tanto, la industria de metales tiene una necesidad continuada para un proceso económico y eficiente para producir varias aleaciones de metal en un horno eléctrico.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Por lo tanto, un objeto primario de la presente invención es suministrar un método y aparato para producir aleaciones de metal en un horno eléctrico, particularmente un horno de arco eléctrico, usando un electrodo aislado, sin reducir el voltaje de este electrodo. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un electrodo para un horno eléctrico, particularmente un horno de arco eléctrico, que pueda ser sumergido profundamente dentro del material de carga en el horno, mientras opera a altos voltajes y substancialmente independiente- de la resistividad del material de carga en el horno . Otro objeto de la presente invención es suministrar un horno eléctrico, particularmente un electrodo de un horno de arco eléctrico, que sea cubierto, al menos parcialmente, con un material aislador eléctricamente, para limitar el área superficial del electrodo en contacto con los materiales de carga. Aún otro objeto de la presente invención es proporcionar un soporte de electrodo para conectar un electrodo aislado a una fuente de potencia. Un objeto más de la presente invención es proporcionar un electrodo para un horno eléctrico, particularmente un horno de arco eléctrico, que tenga un material aislador consumible, que rodea al menos una porción del electrodo. Otro objeto de la presente invención es suministrar un proceso, eficiente y económico, para producir metales fundidos y aleaciones de metal, tal como el hierro de fundición, usando materiales de carga fácilmente disponibles y baratos, tal como el metal de escoria, en un horno de arco eléctrico. Un objeto más de la presente invención es proporcionar un proceso eficiente para usar el hierro de escoria o el acero de escoria como la fuente primaria del hierro, para producir aleaciones de hierro. Todavía otro objeto de la presente invención es proporcionar un proceso eficiente para fundir hierro de escoria, acero de escoria, hierro reducido directo o hierro caliente en briquetas, en un horno eléctrico, particularmente un horno de arco eléctrico. Un objeto más de la presente invención es proporcionar un proceso para refinar simultáneamente compuestos de metal contenidos en los materiales de carga, al igual que los aditivos contenidos en un material aislador consumible en un electrodo, para fundir un material de carga para producir un metal fundido. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un proceso para producir aleaciones de hierro, tal como el hierro de fundición, donde substancialmente no se forme escoria. Un objeto más de la presente invención es suministrar un proceso para fundir una fuente de hierro o acero en un horno eléctrico, particularmente un horno de arco eléctrico, mientras se refina o reduce un compuesto, para producir aleaciones de hierro. Otro objeto de la invención es proporcionar un proceso para producir aleaciones de metal desde una fuente primaria de metal, en tanto reduce los óxidos de silicio y los óxidos de metales, tal como el cobre, hierro, magnesio, manganeso, cromo, níquel, calcio, aluminio, boro, circonio, metales de tierras raras, y sus mezclas, en un horno eléctrico, particularmente un horno de arco eléctrico. Éstos y otros objetos de la presente invención son logrados básicamente por la provisión de un electrodo para un horno eléctrico, que comprende un núcleo eléctricamente conductivo que tiene un primer extremo, un segundo extremo y una sección media longitudinal entre los extremos. En una modalidad, el primer extremo del núcleo conductivo tiene un primer miembro acoplador, para conectarse a._una fuente de potencia, y el segundo extremo tiene un segundo miembro acoplador, para acoplarse con un primer miembro acoplador de un electrodo adyacente. Un material aislador eléctricamente rodea y se une a la sección media. El segundo extremos está libre del material aislador. Estos objetos son logrados además por la provisión de un conjunto de electrodo para un horno eléctrico, que comprende un miembro conductor eléctricamente, para conectarse a una fuente de potencia eléctrica, y al menos un electrodo acoplado al miembro conductor eléctricamente. El miembro conductor eléctricamente tiene un primero y segundo extremos. El electrodo tiene un núcleo eléctricamente conductivo, con un primer extremo, un segundo extremo y una sección media longitudinal entre los extremos. Un material aislador eléctricamente rodea y se une a la sección media. El primer extremo del electrodo se acopla al segundo extremo del miembro conductor eléctricamente .

Estos objetos son logrados también por la provisión de un horno eléctrico, que comprende un recipiente que tiene una zona de fusión y una entrada para alimentar una carga dentro del recipiente. Al menos un conjunto de electrodo se coloca en el recipiente. Este conjunto de electrodo incluye un miembro conductor eléctricamente, que tiene un primero y segundo extremos, y al menos un electrodo, que tiene un núcleo de electrodo, con un primer extremo acoplado al primer miembro. Un material aislador eléctricamente rodea y se une a una porción del núcleo del electrodo. El conjunto de electrodo tiene un extremo inferior substancialmente exento del material aislador, el cual está colocado en la zona de fusión, y tiene un primer extremo de un miembro conductor eléctricamente, acoplado a una fuente de potencia eléctrica. Al menos un segundo electrodo.se coloca en el recipiente, para producir calor en la zona de fusión con el conjunto del electrodo. Estos objetos son también logrados por un proceso de producir metal fundido en un horno eléctrico, que comprende alimentar continuamente una carga en un horno eléctrico, para formar un lecho de carga. El horno tiene al menos un primer electrodo, con un extremo inferior para cooperar con un segundo electrodo . El primer electrodo puede incluir un miembro conductor eléctricamente, que tiene un primero y segundo extremos, donde el primer extremo se acopla a una estructura de montaje móvil para elevar y bajar el electrodo con respecto a un lecho de carga en el horno. El electrodo tiene un núcleo de electrodo, con un primero y segundo ex emos, donde el primer extremo puede ser acoplado, en forma removible, al miembro conductor eléctricamente. Un material aislador eléctricamente cubre una porción del núcleo del electrodo y aisla el electrodo del lecho de carga. La carga comprende al menos un metal, compuesto de metal, o sus mezclas. El conjunto de electrodo se sumerge en el lecho de carga. Se suministra energía eléctrica a los electrodos para transportar esta energía eléctrica entre ellos. El lecho de carga se calienta en el horno por la energía eléctrica transportada entre los electrodos, para producir el metal fundido . El proceso de la presente invención es capaz de utilizar hierro o acero de escoria barato en el horno eléctrico, para producir aleaciones de hierro, tal como el hierro de fundición, mientras controla el contenido de carbón y de silicio y substancialmente en la ausencia de la formación de escoria. Se puede incluir un material que contenga silicio en la carga o por el uso de un electrodo aislado. Las fuentes de silicio se reducen al silicio en la presencia de un agente reductor carbonoso, para aumentar y modificar el contenido de silicio de la aleación de metal. El electrodo aislado hace posible que el electrodo sea sumergido más profundo en la carga que un electrodo no aislado, sin reducir el voltaje o la corriente. El agente reductor carbonoso también suministra el carbón para la refinación, y este carbón se disuelve en la aleación del metal fundido. Los objetos son también logrados suministrando un proceso para producir hierro de fundición, que comprende las etapas de: alimentar una carga dentro de un horno de acero, alrededor de sus electrodos, esta carga comprende una mezcla de una fuente de silicio, una fuente de hierro, y un agente reductor carbonoso, la fuente de hierro comprende mineral, incrustaciones de molinos, DRI, HBI , hierro de escoria o acero de escoria. Al menos uno de los electrodos ..está parcialmente rodeado con un material aislador para proteger una porción del electrodo del material de carga. La energía eléctrica se suministra a los electrodos para generar un arco eléctrico entre ellos y calentar la carga por este arco eléctrico entre los electrodos, para fundir la carga y reducir los óxidos de metal y la sílice (que incluye el material aislador) , para producir el hierro de fundición. Este hierro de fundición puede tener un contenido de silicio de aproximadamente el 0.05 hasta el 9.5 por ciento en peso y un contenido de carbón de aproximadamente el 0.01 al 4.5 por ciento en peso. substancialmente en la ausencia de escoria. El proceso puede ser continuo, alimentando continuamente la carga . Otros objetos, ventajas y características sobresalientes de la presente invención, llegarán a ser evidentes de la siguiente descripción detallada, la cual, tomada en conjunto con los dibujos anexos, describe modalidades preferidas de la presente invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Haciendo referencia a los dibujos, que forman parte de esta descripción original : la Figura 1 es una vista en elevación lateral, en sección -transversal, de un horno de arco sumergido, para su uso en un proceso de acuerdo con una modalidad de la presente invención; la Figura 2 es una vista en elevación lateral de un electrodo recubierto con un material aislador, de acuerdo con una segunda modalidad de la invención; la Figura 3 es una vista en elevación lateral, en sección, de un horno de arco eléctrico, para su uso en un proceso de acuerdo con una modalidad de la presente invención; la Figura 4 es una vista en elevación lateral, con piezas separadas, parcialmente en sección, de un conjunto de electrodo recubierto con un material aislador, de acuerdo con una primera modalidad de la presente invención la Figura 5 es una vista en elevación lateral, parcial, en sección, de un miembro de electrodo aislado, de acuerdo con .una segunda modalidad de la presente invención; y la Figura 6 es una vista en elevación lateral de un miembro de electrodo aislado, de acuerdo con una modalidad más de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a un electrodo aislado, un horno eléctrico (particularmente un horno de arco eléctrico) , que tiene un electrodo cubierto, al menos parcialmente, con un aislamiento eléctrico. La invención se dirige asimismo a un proceso para producir metal fundido, tal como hierro de fundición, con el uso del horno. El aislamiento cubre substancialmente los costados del electrodo, que deja la punta expuesta para conducir energía eléctrica y producir un arco en el horno. El aislamiento hace posible que el electrodo sea sumergido más profundo en un lecho de .carga conductivo eléctricamente, a un voltaje y entrada de energía dados, comparado con los electrodos estándar o convencionales sin aislar. En modalidades de la presente invención, el aislamiento que cubre el electrodo puede incluir un material que contiene un compuesto no de metal o de metal . Un material aislador, adecuado particularmente, es un material que contiene sílice. El aislamiento se consume gradualmente junto con el electrodo, durante el uso. Este aislamiento sirve como una fuente para un material de aleación para el metal primario en la carga. El compuesto de metal se reduce al metal en el horno, en la presencia de un agente reductor adecuado. Este agente reductor puede ser, por ejemplo, un agente reductor carbonoso. El aislamiento _ se hace preferiblemente de un material inorgánico, tal como la sílice o un óxido de metal, que se puede reducir en el horno para suministrar un metal de aleación u otro componente al metal primario de la carga. La producción eficiente de las aleaciones de los materiales de carga, que son buenos conductores de la electricidad en un horno de arco eléctrico, se logra por la penetración profunda del electrodo en el lecho de carga. La penetración del electrodo mejora la eficiencia del proceso, puesto que la eficiencia de la transferencia de calor desde el arco eléctrico se relaciona con la profundidad del arco debajo de la superficie de la carga. La eficiencia aumentada de la transferencia de calor reduce el requisito de energía, disminuye el consumo de refractarios, reduce el consumo del electrodo, mejora las eficiencias de recuperación y produce rendimientos mayores . La presente invención además se dirige a procesos para producir metales y aleaciones de metal, con el uso de un horno eléctrico, particularmente un horno de arco sumergido, que tiene un electrodo protegido o aislado parcialmente. El proceso de la presente invención es particularmente dirigido a producir metales fundidos que incluyen, por ejemplo, el hierro, hierro de fundición, aluminio, aleaciones de aluminio, acero, cobre, aleaciones de cobre, magnesio, manganeso, cromo, níquel, zinc, plomo, cadmio, metales preciosos y similares. El proceso de la presente invención es particularmente adecuado para producir hierros de fundición al igual que otros metales fundidos. El proceso de la presente invención .comprende básicamente alimentar una fuente de metal primario, tal como hierro o acero de escoria, y materiales carbonosos, que sirven tanto como una fuente de carbón para el hierro y como un agente reductor, en un horno de arco eléctrico. En modalidades de la presente invención, un compuesto, tal como la sílice o una fuente de sílice, se puede agregar con la carga, como una fuente de un material de aleación. En otras modalidades, al menos uno de los electrodos del horno eléctrico incluye una capa aisladora que contiene un compuesto, el cual se puede reducir en el horno, para suministrar una matriz de aleación para la mezcla con el metal primario. El compuesto puede ser un compuesto de metal, tal como un óxido de metal. El compuesto puede también ser un óxido, tal como la sílice o materiales que contengan sílice, tal como la fibra de vidrio . El compuesto o el material de óxido de metal se refina por el arco eléctrico para suministrar una fuente de metal u otro material de aleación a la carga. El calor producido por el arco eléctrico u otra energía eléctrica en el horno, reduce el compuesto de aleación, en la presencia de _un agente reductor carbonoso al material de aleación u otro componente, que se toma por el metal primario junto con el carbón de los agentes reductores. En modalidades preferidas, el proceso se lleva a cabo como un proceso continuo de fundir simultáneamente las fuentes del metal primarias y reducir las fuentes de óxido de metal, en la presencia del agente reductor carbonoso.

Según se usa aquí, el hierro de fundición se utiliza para definir el producto de hierro resultante que tiene al menos aproximadamente el 0.05 por ciento en peso de silicio y al menos un 0.01 por ciento en peso de carbón. La clase de hierro de fundición incluye varias composiciones de hierro, que incluyen, por ejemplo, el hierro dulce, hierro gris, hierro dúctil, hierro maleable y hierro fundido. El hierro de fundición producido por la invención se puede usar directamente sin un proceso ulterior, para producir el producto deseado, dependiendo del uso intentado del hierro. En otras modalidades, el hierro de -fundición resultante puede ser procesado ulteriormente para modificar la composición y naturaleza del hierro para producir un acero. En modalidades de la invención para producir el hierro de fundición, este hierro de fundición resultante contiene aproximadamente del 0.05 al 12.0 por ciento de silicio y aproximadamente del 0.01 al 4.5 por ciento de carbón, con el resto siendo de hierro y cantidades menores de impurezas, tal como el azufre, fósforo, manganeso, aluminio, cromo, titanio y otros metales. Según se usa aquí, los porcentajes son en peso, a no ser que se indique de otra manera. En modalidades preferidas de la invención, el hierro de fundición comprende preferiblemente alrededor del 0.05 al 12.0 por ciento de silicio y, más preferiblemente, alrededor del 0.5 al 4.0 por ciento de silicio y aproximadamente del 2.0 al 4.0 por ciento de carbón. Típicamente, el hierro de fundición contiene menos del 3.0 por ciento de silicio, alrededor del 2.0 por ciento al 4.0 por ciento de carbón y menos de aproximadamente el 1.0 por ciento de azufre, fósforo, aluminio, manganeso, cromo y otras impurezas. Preferiblemente, el hierro de fundición contiene el 0.10 por ciento en peso o menos de azufre. En modalidades, el hierro de fundición contiene aproximadamente del 0.25 al 3.0 por ciento en peso de silicio. En otras modalidades, el hierro de fundición contiene alrededor del 2.0 por ciento en peso de silicio. Haciendo referencia a la Figura 1, un horno de arco sumergido, adecuado, para llevar a cabo el proceso de la presente invención se ilustra. El horno 10 de arco sumergido define un recipiente, el cual incluye un forro de fondo o pared 12 de crisol, paredes laterales 14 y un techo o recinto 16 de pared de parte superior, para definir una zona de fusión y refinación 18 y para recoger y remover el polvo, humos y gases a un sistema de recolección. Una abertura 20 de carga es provista en el techo 16 para alimentar la carga o material de alimentación dentro del horno 10, por transportadores o surtidores de alimentación (no mostrados) . En una alternativa, en el sistema de alimentación, los materiales de carga son introducidos por vaciar la carga directamente en la parte superior de la carga existente 26, usando un esquema de carga de tolva mecánica, como se sabe en la técnica. Una o más derivaciones _ 22 de salida se incluyen en la pared lateral 14 para retirar el metal fundido 28 de la zona de fusión 18. Una bigotera 24 de escoria puede también ser incluida en la pared lateral 14 para retirar la escoria 30 desde la zona de fusión 18. El casco del horno 10 puede ser enfriado con una película de agua (no mostrada) . Un anillo de rociado puede estar colocado inmediatamente debajo del reborde de techo de la pared lateral, por lo cual el agua es recogida en una zanja en el fondo de las paredes laterales 14. En modalidades de la invención, el techo o pared superior puede estar hendido en su dimensión longitudinal par permitir que el material de carga sea alimentado a. cualquier punto en el horno.

Conductos 32 de escape se extienden a través de la pared lateral 14 para recoger y remover los gases de escape, tal como los gases de combustión, polvos y humos, emitidos durante las fases de fusión y refinamiento del proceso. Los gases de escape pueden ser llevados a un saco grande para limpiar los gases antes de su descarga a la atmósfera. Los sólidos recogidos en el saco son reciclados, procesados o descartados de una manera convencional . El horno de arco sumergido, ilustrado en la Figura 1, es un horno de arco sumergido de CD, que tiene un ánodo 34 en la pared de fondo 12 y un cátodo 36, que se extiende a través del techo 16. El ánodo 34 se conecta a una fuente de energía de CD adecuada por una conexión eléctrica 38. Preferiblemente, el ánodo 34 se coloca debajo del cátodo 36, como se conoce en la técnica. El cátodo 36 se extiende a través de una abertura 64 en la pared superior 16 en la zona de fusión 18 del horno 10. El cátodo 36 tiene un núcleo de configuración substancialmente cilindrica, con la dimensión longitudinal y se cubre parcialmente por una capa de aislamiento 37. En la modalidad ilustrada, el cátodo 36 se enrolla en una manera en espiral con una primera estera 40 de fibra de vidrio, que se alimenta desde un rollo 42 de suministro y forma una primera capa aisladora continua 44 de fibra de vidrio. Una segunda estera 46 de fibra de vidrio se enrolla sobre la primera capa 44 en una manera en espiral, opuesta a la primera estera 40 de fibra de vidrio, para formar una segunda capa continua 48 de fibra de vidrio. La estera 46 de fibra de vidrio es suministrada de un rollo 50 de suministro. Preferiblemente, las esteras, 40 y 46, de fibra de vidrio se enrollan en un patrón de traslape para asegurar la cobertura completa del cátodo xn si tu en el horno. Sin embargo, el aislamiento puede ser formado sobre el electrodo antes de ser montado en el horno. En modalidades preferidas, se aplica un adhesivo 52 al cátodo 36 para asegurar las esteras, 40, 46, de fibra de vidrio en el lugar. En la modalidad de la Figura 1, el adhesivo 52 se rocía sobre el cátodo 36 por una boquilla adecuada 54 de rocío. En modalidades alternativas, la adhesión puede ser aplicada al cátodo 36 y/o a las esteras 40, 46, de fibra de vidrio por cualquier método adecuado, tal como pintura, rodillo, inmersión o extrusión. Las capas aisladoras, 44 y 48, de fibra de vidrio son enrolladas alrededor del cátodo 36, así que el extremo inferior o de fondo 56 del cátodo 36 se exponga. Las capas aisladoras, 44, 48, cubren un tramo del cátodo suficiente para aislar efectivamente el cátodo de los materiales de carga y permitir que el cátodo sea penetrado en forma profunda dentro del lecho de carga, independiente de la conductividad o resistividad del lecho de carga. En la modalidad mostrada, el aislamiento cubre una sección media alrededor de la circunferencia del cuerpo del cátodo. En esta manera, la punta del electrodo se expone para producir el arco, mientras la longitud restante del electrodo dentro del horno está aislada eléctricamente de los materiales de carga. Las esteras de fibra de vidrio pueden ser tejidas o no tejidas, y están disponibles comercialmente. En modalidades preferidas, el espesor de la capa de aislamiento formada 48 es de aproximadamente 3.175 a 12.7 mm, pero puede ser más grueso o más delgado, dependiendo de las condiciones de operación del horno y la composición de la alimentación de carga al horno. El adhesivo es preferiblemente uno que unirá efectivamente la fibra de vidrio u otro material aislador al cátodo, durante el uso del horno, sin interferir con el proceso del metal o la operación del horno. El adhesivo puede ser aplicado directamente a la superficie del cátodo, como se muestra en la Figura 1, o aplicado a la estera de fibra de vidrio antes o después de aplicar al cátodo las esteras de fibra de vidrio. Alternativamente, la estera de fibra de vidrio puede estar impregnada con un adhesivo que puede ser activado por un solvente o por calor para fundir las capas juntas. Un extremo superior 58 del cátodo 36 no está cubierto por el aislamiento 37 para conectar a una barra colectora 60 por un dispositivo sujetador 62. Esta barra colectora se conecta eléctricamente a una fuente 61 de energía eléctrica para suministrar energía al electrodo. La barra colectora 60 está también acoplada a un conjunto de soporte 63 para elevar y bajar el electrodo dentro de la carga 26 a través de una abertura 64 en el techo 16 del horno 10. Los electrodos pueden ser, por ejemplo, electrodos de grafito, electrodos de carbón horneados previamente, electrodos de carbón auto-horneados o Soderberg, o electrodos de metal, como se conoce en la técnica. Los electrodos son preferiblemente electrodos de carbón de varias formas conocidas en el arte.

En la operación del horno 10, la carga se alimenta a través de la abertura 20 dentro del horno 10 y el cátodo 36 es bajado dentro del lecho 26 de carga y arriba del ánodo 34. Se aplica corriente eléctrica a los electrodos 34 y 36 de la fuente 61 de energía para producir un arco 66 entre el extremo inferior 56 del cátodo 36 y el ánodo 34. La capa 37 de aislamiento en el cátodo protege este cátodo 36 del material de carga, as que el cátodo 36 puede ser colocado profundo dentro del lecho 26 de carga, sin ajustar la resistividad del lecho de carga o los niveles de energía a los electrodos. Durante la formación de arco, el extremo inferior 56 del electrodo 36 se consume gradualmente, de manera que la posición de la barra 60 colectora se ajusta para mantener la posición apropiada del cátodo 36 en el lecho 26 de carga. El extremo inferior 68 de la capa aisladora 37 de fibra de vidrio se expone al calor intenso desde el arco en la punta del cátodo 36 y es también consumido para suministrar una fuente de sílice a la carga. La sílice resultante es luego reducida al silicio, en la presencia de un agente reductor carbonoso, el cual luego se combina con el metal primario de la carga. El espesor y el contenido de sílice de la capa de aislamiento es seleccionado para suministrar la cantidad deseada de la sílice a la carga. Haciendo referencia a la Figura 2 , el electrodo 70, eléctricamente conductivo, en una modalidad alternativa, incluye una capa aisladora eléctrica y térmicamente, 72, formada por rociar un material aislador de una boquilla 74 de rociado. El electrodo 70 es similar al cátodo dé la Figura 1, que tiene un extremo inferior 76 que se extiende más allá de la capa aisladora 72 y un extremo superior desnudo 78 para hacer la conexión eléctrica con la fuente de energía eléctrica del horno, de una manera similar a la modalidad de la Figura 1. En modalidades ulteriores de la invención, la capa aisladora 72 se puede formar por inmersión, pintura, extrusión, fusión y otras técnicas de moldeo, como es conocido en el arte. El electrodo 70 puede ser usado como un ánodo o un cátodo en un horno de arco eléctrico de CD o como un electrodo en un horno de arco eléctrico de CA. En modalidades, alrededor de 15 cm a 91.44 cm del extremo inferior del conjunto de electrodo 36 se expone más allá del material aislador. Preferiblemente, el espesor del aislamiento es suficiente para resistir la interrupción dieléctrica del aislamiento durante la operación del horno. Haciendo referencia a la Figura 3 , un horno de arco eléctrico adecuado para llevar a cabo una modalidad más de la presente invención, se ilustra. Este horno 110 de arco eléctrico es similar al horno de la modalidad de la Figura 1 e incluye un forro de fondo o pared de crisol 112, paredes laterales 114 y un techo o recinto 116 de pared superior, para definir una zona de fusión y refinación 118. Una abertura 120 de carga es provista en el techo 16 para alimentar la carga o material de alimentación directamente en la parte superior de la carga existente 126. Se incluyen derivaciones de salida 122 en la pared lateral 114 para retirar el metal fundido 128 desde la zona de fusión 118. Una bigotera 124 de escoria puede también ser incluida en la pared lateral 114, para retirar la escoria 130 desde la zona de fusión 118. Un conducto 132 de escape se extiende a través de la pared lateral 14 para recoger y remover los gases de escape. El horno de arco eléctrico, ilustrado en la Figura 3 , es un horno de arco eléctrico que tiene un electrodo 134 en la pared de fondo 112, que sirve como un ánodo y un conjunto de electrodo 136, que se extiende a través del techo 116 y que sirve como un cátodo. El ánodo 134 se conecta a una fuente de potencia de CD adecuada por una conexión eléctrica 138. El conjunto 136 de electrodo se extiende a través de una abertura 164 en el techo 116 dentro de la zona de fusión 118 del horno 110. El conjunto 136 de electrodo tiene una configuración cilindrica, con una dimensión longitudinal y se cubre parcialmente por una capa 140 de aislamiento. En la modalidad ilustrada en las Figuras 3 y 4, el conjunto 136 de electrodo incluye un miembro conductor eléctricamente, cilindrico, 142, que se sujeta a una barra colectora 144, que conduce eléctricamente, por un miembro sujetador 146. Esta barra colectora 144 se conecta a una fuente 148 de potencia eléctrica para suministrar potencia eléctrica al conjunto 136 de electrodo. La barra colectora 144 está también acoplada a un conjunto de soporte 150 para elevar y bajar el conjunto de electrodo 136 dentro de la cargal26 a través de la abertura 164 en el techo 116. Haciendo referencia a la Figura 3 , el miembro conductor eléctricamente 142 tiene una configuración substancialmente cilindrica, con un extremo superior 152 para acoplarse con la barra colectora 144, y un extremo inferior 154 para acoplarse con un electrodo 156. En la modalidad ilustra, el extremo inferior 154 incluye roscas externas 158, como se muestra en la Figura 4. El miembro conducto eléctricamente 142 se hace de un metal adecuado, tal como el cobre, aleaciones de cobre u otros metales, para suministrar potencia eléctrica al electrodo 156. En otras modalidades, el miembro conductor eléctricamente 142 se hace de grafito, carbón u otros materiales conductores eléctricamente. En la modalidad ilustrada, el miembro conductor eléctricamente es sólido. En modalidades ulteriores, el extremo superior del miembro conductor eléctricamente es hueco. Este extremo superior puede ser enfriado pasando agua u otros refrigerantes, a través de la porción hueca del miembro conductor eléctricamente . El electrodo 156, como se muestra en la Figura 4, tiene un núcleo 157 configurado substancialmente en forma cilindrica, que tiene una dimensión longitudinal con un extremo superior 160 y un extremo inferior 162. El extremo superior 160 incluye una cavidad roscada internamente 166, con una dimensión para acoplarse con las roscas externas 158 del miembro conductor eléctricamente 142. El extremo inferior 162 incluye una porción rebajada 168, roscada internamente, que se extiende longitudinalmente. El núcleo 157 del electrodo es hecho típicamente de grafito o de carbón. En la modalidad ilustrada, el núcleo 157 es sólido. Un material aislador eléctricamente, 170, rodea la sección media longitudinal del núcleo 157 del electrodo. Preferiblemente, el material aislador 170 cubre completamente los costados del núcleo 157 del electrodo, así que cuando dos o más de los electrodos 156 se acoplan juntos, los materiales aisladores en cada electrodo 156 forman una capa aisladora continua, como se muestra en la Figura 3. Un miembro acoplador roscado 172, como se muestra en la modalidad de la Figura 4, tiene una configuración substancialmente cilindrica, con roscas externas continuas 174, que se extienden desde un primer extremo 176 a un segundo extremo 178. El miembro de acoplamiento 172 tiene una dimensión para complementar las cavidades roscadas, 166 y 168, del electrodo 156. Las roscas externas 174 del miembro acoplador 172 pueden enroscarse en las cavidades 166 y 168.

Haciendo referencia a la Figura 5, se ilustra una modalidad más, la cual incluye un miembro acoplador 180 que tiene porciones de extremo troncocónicas, 182 y 184, ahusadas. Las porciones de extremo 182 y 184 tienen roscas externas, 186 y 188, respectivamente, para acoplarse con los electrodos 190. Estos electrodos „ 190 tienen un núcleo 192, conductivo eléctricamente, que tiene una cavidad troncocónica 194 en cada extremo, similar a la modalidad de la Figura 5. La cavidad 194 tiene roscas 196 para el acoplamiento con las roscas del miembro acoplador 180. En modalidades, el conjunto de electrodo 136 puede incluir dos o más electrodos idénticos 156 acoplados juntos extremo contra extremo, como se muestra en las Figuras 3 y 4. El miembro acoplador roscado 172 tiene una dimensión para complementar las cavidades roscadas internamente, 166 y 168, así que una pluralidad de electrodos pueden ser acoplados juntos para obtener un conjunto de electrodo de la longitud deseada. El extremo inferior .19.8 de la sección de electrodo de fondo del conjunto 136 de electrodos está sin material aislador eléctricamente, para producir un arco entre la punta 200 del extremo inferior 198 y el contra-electrodo en el horno.

En modalidades ulteriores, una porción del material aislador puede ser separada del electrodo para exponer la punta 200 del electrodo. Durante el uso, la punta no aislada 200 forma un arco con o transporta de otra manera la energía eléctrica al contra-electrodo en el horno 110, para fundir la carga. Conforme se consume el electrodo 156, durante el proceso de fusión, este conjunto de electrodo 136 es bajado dentro del horno para colocar la punta 200 del electrodo en la profundidad de carga deseada. El electrodo 156 puede ser removido del miembro conductor eléctricamente 142 y un nuevo miembro de acoplamiento, unido a la porción roscada internamente, 166, del electrodo .156, consumido parcialmente . Un nuevo electrodo se une al miembro conductor eléctricamente. El conjunto resultante es luego unido al miembro conductor eléctricamente, 142. De esta manera, todo el electrodo se consume y no es necesario descartar las porciones restantes que son demasiado cortas para ser insertadas en los materiales de carga. Los materiales aisladores son preferiblemente materiales inorgánicos capaces de aislar eléctricamente el electrodo del material de carga. Además, el material aislador es preferiblemente un material inorgánico que contiene un compuesto que se puede reducir o refinar en el horno a un metal u otro componente, para suministrar un metal o componente de aleación al metal primario en la carga. El material aislador es típicamente un vidrio, cerámica o un material de fibra mineral. Materiales adecuados incluyen el silicato de calcio, tierra diatomácea, arcilla refractaria de sílice, arcillas diásporas de alta alúmina, aluminato de calcio, circona, magnesita, dolomita, forsterita, minerales de cromo, berilia, toria, y sus mezclas. En modalidades ulteriores, el material de aislamiento se selecciona del grupo que consta de los óxidos de aluminio, berilio, boro, cobalto, cromo, níquel, magnesio, manganeso, fósforo, silicio, circonio, torio, metales de tierras raras, y sus mezclas. El adhesivo es preferiblemente uno que una efectivamente el material aislador al electrodo durante el uso del horno, sin interferir con el proceso del metal o la operación del horno. Alternativamente, el material aislador puede ser impregnado con un adhesivo, que puede ser activado por un solvente o calentado para fundir las capas juntas. El adhesivo es generalmente un cemento de tipo horno, tal como cementos de silicato de sodio o de aluminato de calcio. Otros adhesivos adecuados incluyen los óxidos de fósforo, adhesivos a base de brea y adhesivos a base de alquitrán. Otros métodos de recubrimiento incluyen, por ejemplo, el rociado normal, tal como el rociado de plasma y llama, recubrimientos de fusión, tal como los recubrimientos electroforéticos, recubrimientos electrostáticos y recubrimientos de cerámica de tipo solgel. Alternativamente, el aislamiento puede ser aplicado por modificación superficial, tal como por la anodización electrolítica. En una modalidad más, el aislamiento puede ser un manguito formado previamente, de material refractario adecuado, el cual se adapta sobre el núcleo del electrodo. El manguito se puede asegurar al electrodo en la posición deseada por adhesivos, grapas u otros elementos suj etadores . En una modalidad más, mostrada en la Figura 6, un electrodo 202 tiene un núcleo 204, conductivo eléctricamente. El núcleo 204 del electrodo tiene un extremo superior con una cavidad 206 de configuración substancialmente cilindrica, y un extremo inferior con una proyección 208 de configuración substancialmente cilindrica. La proyección 208 tiene una dimensión para ajustarse herméticamente dentro del rebajo 206 de un electrodo adyacente. Un adhesivo adecuado, conductivo eléctricamente, puede también ser usado para asegurar los electrodos juntos. El extremo superior del núcleo 204 de electrodo se acopla a un miembro conductor eléctricamente, como en la modalidad de las Figuras 3 y 4. En modalidades ulteriores, otros miembros de acoplamiento se pueden usar para conectar juntos los electrodos. En la modalidad mostrada en la Figura 6, el núcleo 204 del electrodo se puede enrollar de una manera en espiral con una primera estera 210 de material aislador eléctricamente, que se alimenta desde un rollo de suministro, para formar una primera capa aisladora continua. Una segunda estera opcional de material aislador, puede ser enrollada sobre la primera capa de una manera en espiral, opuesta a la primera estera, para formar una segunda capa continua. Preferiblemente, las esteras se enrollan en un patrón traslapado, para asegurar la cobertura completa del núcleo 204 del electrodo. En modalidades preferidas, se aplica un adhesivo al núcleo 204 del electrodo, para asegurar las esteras aisladoras en el lugar. El adhesivo puede ser rociado sobre el electrodo por una boquilla de rociado adecuada. En modalidades alternativas, el adhesivo se puede aplicar al núcleo 204 del electrodo y/o las esteras aisladoras por cualquier método adecuado, tal como pintura, rodillo, inmersión o extrusión. En otras modalidades, el adhesivo puede ser incorporado dentro de la estera aisladora. Haciendo referencia a las Figuras 3 y 4, la capa aisladora 170 cubre una longitud del núcleo 157 del electrodo en forma suficiente, para aislar efectivamente el conjunto 136 de electrodo de los materiales de carga en el horno 110 y permitir que el conjunto 136 de electrodo penetre profundo en el lecho de carga, independientemente de la conductividad o resistividad del lecho de carga. En la modalidad mostrada, el aislamiento cubre una sección media alrededor de la circunferencia del conjunto de electrodo 136. En esta manera, la punta 200 del conjunto de electrodo 136 se expone para producir el arco, mientras la longitud restante del conjunto de electrodo 136 dentro del horno 110 es aislado eléctricamente de los materiales de carga 126 El núcleo del electrodo puede ser, por ejemplo, de grafito, de carbón horneado previamente, de carbón auto-horneado o Soderberg, de metal o de aleación de metal, como es conocido en el arte. Los núcleos de electrodo son preferiblemente electrodos de grafito de varias formas conocidas en el arte. La operación del horno 110 es substancialmente similar a la operación del horno de la Figura 1. El conjunto 136 de electrodos es bajado dentro del lecho 126 de carga dentro del horno, arriba del ánodo 134. La corriente eléctrica es suministrada a los electrodos 134 y 136 para producir un arco entre ellos. La capa aisladora 170 en el conjunto 136 de electrodos protege el núcleo de electrodos 157 del material de carga 126, así que este conjunto de electrodos 136 puede ser colocado profundo dentro del lecho de carga 126 sin ajustar la resistividad del lecho de carga o los niveles de potencia a los electrodos. Conforme el extremo inferior 162 del conjunto 136 de electrodos se consume gradualmente, la posición de la barra colectora 144 se ajusta para mantener la posición apropiada del conjunto de electrodos 136 en el lecho de carga 126. El extremo inferior de la capa aisladora 170 se expone al calor intenso, para reducir el compuesto de metal del material aislador al elemento de metal, en la presencia de un agente reductor adecuado, que luego se combina con el metal primario de la carga. El espesor y composición de la capa aisladora se selecciona para suministrar la cantidad deseada de los metales de aleación u otros aditivos a la carga . Ejemplos de hornos eléctricos adecuados, particularmente hornos de arco eléctrico, se producen por Mannesmann Demag Huettentechnik AG de Duisburg, Alemania (que incluyen el horno Confiare) y por Elkem Technology, de Oslo, Noruega. El horno de arco eléctrico de CD tiene típicamente un solo electrodo superior sumergido en la carga con un electrodo de retorno adecuado (por ejemplo el ánodo) en el fondo del recipiente, como es conocido en el arte. El horno puede ser un horno de arco eléctrico de CA, de arco eléctrico de CD, de arco sumergido de CA o de arco sumergido de CD. En modalidades ulteriores, un horno de arco eléctrico de plasma o un horno de arco eléctrico de corriente alterna, que tiene al menos dos electrodos, se puede usar.

En una modalidad más, el horno es un horno de corriente alterna, que tiene tres electrodos, que se extienden a través del techo en la zona de fusión. Los electrodos pueden estar dispuestos en configuraciones triangulares o en línea. Uno o más de los electrodos pueden tener una capa aisladora de la misma forma que las modalidades de las Figuras 1 a 6. Los electrodos se pueden controlar independientemente para ajustar selectivamente sus posiciones verticales dentro del horno, y para impedir sobrecorrientes . Estos electrodos pueden ser elevados o bajados para variar la longitud del arco, como es conocido en el arte. El horno es típicamente un horno de corriente alterna, de tres fases, accionado por un voltaje que se puede seleccionar, de aproximadamente 30 a 400 voltios, con una corriente máxima de aproximadamente 100,000 amperios por fase. El horno de arco eléctrico suministra la producción continua de metal fundido, tal como el hierro de fundición, permitiendo la alimentación continua del horno con el material de carga y derivando el metal fundido desde las regiones inferiores del horno. El proceso puede ser fácilmente colocado en escala para regímenes de alta producción, mientras aún controla el régimen de producción y la composición de salida del metal. Un transportador de carga adecuado, sistema de carga de tolva, o tubo de carga, como se conoce en el arte, puede ser usado para suministrar continuamente los materiales de carga al horno. La producción o régimen de producción del horno es dependiente de la potencia suministrada al horno y el régimen de alimentación de los materiales al horno. El horno puede ser diseñado para operar a un nivel de potencia de aproximadamente 1 megavatio hasta aproximadamente 100 megavatios, dependiendo de la construcción del horno, el tipo de electrodos y los materiales de carga. En general, el horno de arco eléctrico produce una tonelada del producto de hierro de fundición con una entrada de energía eléctrica de aproximadamente 600 kilovatios-hora. Dependiendo de los materiales de carga, características del producto y construcción del horno, un horno de arco eléctrico de corriente alterna puede producir hierro de fundición a un régimen de entrada de energía eléctrica entre alrededor de 500 a 1400 kilovatios-hora por tonelada de producto .

El proceso de la invención puede ser llevado a cabo en un horno de arco eléctrico usando un nivel de carga y potencia de modo que las puntas de los electrodos se incrusten varios pies (30.48 cm) dentro del lecho del material de cara en el horno y dentro de aproximadamente un pie (30.48 cm) del baño del conjunto del metal fundido. De esta manera, la zona de arco se forma estrecho al conjunto o baño de metal . El horno es operado para mantener la temperatura di baño de aleación fundida en el horno entre aproximadamente 1149 hasta 1760°C. En modalidades preferidas, la temperatura del baño se mantiene suficientemente alta para permitir el sobrecalentamiento adecuado del metal fundido para la fácil derivación y manejo o proceso corriente abajo. La punta del electrodo se sumerge en el material y que produce un arco cerca del baño de metal fundido, suministra buena transferencia de calor al material no procesado por la radiación desde el arco y el metal fundido, y por convección desde los gases de plasma calientes y el gas de monóxido de carbono, que se genera continuamente por la reducción química de los óxidos de metal y la sílice por el carbón en las regiones inferiores del lecho de carga. Un horno de arco sumergido de CD es operado generalmente a un voltaje de aproximadamente 30 a 400 voltios y a una corriente máxima de alrededor de 100,000 amperios por fase. Un horno estándar de arco eléctrico incluye un mecanismo de auto-protección o sistema de control, para elevar automáticamente el electrodo desde el crisol para impedir las corrientes excesivas del electrodo, que pueden resultar cuando la conductividad de los materiales de carga aumentan arriba de un nivel predeterminado. Si la punta del electrodo permanece demasiado alta, las temperaturas cerca del crisol del horno disminuyen y, si se prolonga, puede resultar en el calentamiento inadecuado y la fusión del metal y la reducción incompleta de los óxidos, tal como la sílice. Es importante tener la altura del lecho alimentado de carga de modo que la punta del electrodo pueda ser colocada para formar el arco de alrededor de 30.48 cm arriba del baño de metal . La inmersión o penetración satisfactoria del electrodo se logra proporcionando el material aislador eléctrico a lo largo de una longitud substancial del electrodo superior en un horno de arco eléctrico. Puesto que la mayoría del electrodo está aislado eléctricamente de los materiales de carga, la punta del electrodo puede ser sumergida en la carga más profundo que con los electrodos no aislados y así lograr el calentamiento mejorado de la carga. Esta penetración del electrodo más profunda se hace posible por la configuración del electrodo aislado y resulta en mejor transferencia de calor a la carga por el arco y el pasaje de los gases calientes del producto de reacción a través del lecho de carga relativamente más profundo, con el consumo de potencia eléctrica específico disminuido consecuente para el proceso. El lograr la inmersión o penetración satisfactoria de los electrodos de un horno de arco eléctrico de CA en el lecho de carga del horno es dependiente de varios factores, que incluyen la resistividad eléctrica específica o conductividad de los materiales cargados, la selección y proporción adecuada de los materiales en el mantenimiento con su resistividad eléctrica específica, su tamaño físico, su distribución en la mezcla y el voltaje de operación seleccionado para el horno. El voltaje de operación se selecciona para compensar la relación entre el voltaje, la corriente eléctrica y la resistencia de los materiales de carga para lograr la inmersión más profunda de los electrodos en la carga. La resistencia del lecho de carga puede ser variada, variando los materiales de carga y el tamaño de los materiales para optimizar la operación para obtener la penetración del electrodo más profunda en el lecho de carga para un voltaje de operación dado. La cantidad de la energía eléctrica requerida por tonelada de metal producida es altamente dependiente del grado de oxidación o reducción de los materiales metálicos cargados, la cantidad de sílice y de otros óxidos requeridos para alcanzar la composición deseada u objetivo, la optimización de la operación sumergida del electrodo, y la experiencia del operador del horno. Por ejemplo, las aleaciones de hierro que contienen aproximadamente del 0.5 al 4 por ciento de carbón y aproximadamente el 0.25 al 2.5 por ciento de silicio, requiere típicamente alrededor de 500 a 650 kilovatios-hora por tonelada de aleación producida. Los porcentajes mayores de silicio y los porcentajes menores de carbón correspondientes, requieren un aumento de alrededor de 10 kilovatios-hora para las fuentes de hierro no oxidadas altamente por cada aumento adicional del 0.1 por ciento en el silicio arriba de un 2.5 por ciento de silicio en la aleación. La materia prima que constituye la carga que se va a alimentar al horno de arco se mezclan preferiblemente antes de la alimentación. Alternativamente, los diferentes componentes de la carga se pueden alimentar simultáneamente desde suministros separados en el horno a un régimen controlado y en las relaciones deseadas. La composición del metal resultante es dependiente de la composición de la carga y el grado de reducción química que ocurre en el horno . En la producción del hierro de fundición, los materiales de carga comprenden una fuente de hierro, que incluye hierro de escoria o acero de escoria, una fuente de silicio y un agente reductor carbonoso, como se discutió antes en mayor detalle. En general, la sílice es una fuente primaria del silicio, que puede ser suministrada con la carga, suministrada por el consumo del electrodo y el aislamiento que contiene sílice, y sus combinaciones. La fusión del hierro y la reducción de la sílice y los óxidos de metal, en las modalidades preferidas, es substancialmente en la ausencia de una carga de oxígeno o un agente oxidante y en la ausencia de materiales que formen escoria. En otras modalidades, el metal primario de la carga es el aluminio, cobre, magnesio, manganeso, cromo, níquel, zinc, plomo, cadmio, metales preciosos, tal como el oro y la plata, y óxidos y sus aleaciones. La fuente de metal puede ser de metales de escoria u otras fuentes de metales . El hierro de escoria y el acero de escoria están disponibles como artículos comerciales, como se sabe en la industria de los metales . Los precios en el mercado y grados de varios tipos de hierro y acero de escoria se publican regularmente en varias publicaciones de la industria, tal como la American Metal Market . El hierro y acero de escoria, como es conocido en la técnica, se califica de acuerdo con el tamaño y composición de partículas de metal. Por ejemplo, un tipo de acero de escoria se define como: "acero de fundición, 2' max." Fuentes adecuadas de hierro para el uso en la presente invención incluyen los minerales de hierro, incrustaciones de molinos, hierro reducido directo (DRI) , hierro caliente en briquetas (HBI) , carburo de hierro, partículas del barrenado de hierro, virutas del torneado del acero, acero fragmentado de automóviles, latas de acero, y sus mezclas. La composición del hierro o acero de escoria tendrá influencia en la composición del hierro de fundición resultante. Varias fuentes o grados del hierro de escoria pueden ser mezclados antes de la alimentación al horno, para suministrar las composiciones deseadas de entrada y salida. La fuente de hierro comprende generalmente al menos un 50 por ciento de escoria, preferiblemente un 75 por ciento de escoria y más preferiblemente alrededor del 90 por ciento en peso de hierro o acero de escoria. La fuente de hierro puede ser basada completamente en hierro o acero de escoria. Este hierro o acero de escoria se puede mezclar con otros materiales de hierro o acero para aumentar o disminuir el porcentaje de varios metales de aleación en la composición del hierro de fundición resultante. Por ejemplo, el hierro reducido directo (DRI) y el hierro caliente en briquetas (HBI) , que contienen típicamente alrededor del 90 por ciento de hierro, se pueden agregar para aumentar el contenido de hierro en el hierro de fundición, diluyendo así los metales de aleación y reduciendo el porcentaje de los metales no deseados. La cantidad y el tipo de materiales combinado con el hierro y acero de escoria, se determina, en parte, por la eficiencia del horno en utilizar sus componentes y el costo relativo de los materiales de carga. Por ejemplo, la escoria de acero pesado que es baja en los elementos residuales no deseados, es costosa en comparación con las partículas de barrena del hierro fundido o virutas de acero del torno, así que cantidades grandes de escoria pesada son usualmente no convenientes desde el punto de vista económico. Para comparación, las virutas de acero del torno, que son baratas en comparación con la escoria de acero pesado, usualmente contienen altos niveles de elementos residuales no convenientes. El uso del horno de arco sumergido permite el uso de materiales de escoria de tamaño muy fino, que, siendo menos costosos que la escoria pesada, es una ventaja económica en producir el hierro de fundición sobre otros métodos de proceso. El tamaño de partículas del material de carga es importante en obtener el calentamiento y fusión apropiados de la escoria, aunque no hay un límite absoluto. El metal de escoria tiene un tamaño de 60 centímetros o menos en cualquier dimensión. Un tamaño adecuado del metal de escoria es de aproximadamente 25 milímetros o menos. En modalidades alternativas, el tamaño de partículas del metal de escoria es menor de aproximadamente 0.5 centímetros. El tamaño de partículas de la carga se selecciona para ser manejado y cargado fácilmente en el horno y fundido sin formar un puente entre los electrodos o entre los electrodos y las paredes laterales del horno. El horno de arco eléctrico, de acuerdo con las modalidades preferidas, es capaz de manejar una escoria de tamaño de partículas pequeño menor de 6.35 mm en su dimensión más grande. El tamaño de partículas del hierro o acero de escoria puede variar de partículas finas pequeñas o de barreno, hasta piezas grandes. El límite del tamaño superior es generalmente el espaciamiento de cara a cara entre los electrodos en un horno de arco sumergido de corriente alterna o entre el electrodo y la pared refractaria del horno en un horno de arco sumergido de corriente continua, para evitar la formación de puentes. Los metales de escoria son altamente conductivos en comparación con los minerales, así que el electrodo debe ser aislado adecuadamente para un horno de arco eléctrico o la conductividad y resistividad eléctrica de la carga debe ser seleccionada y controlada para permitir la inmersión profunda de los electrodos. La resistividad eléctrica de la carga puede ser modificada por la selección del tamaño de partículas de la carga y el tipo de materiales. La reducción del tamaño de partículas del material de carga aumenta la resistividad de la carga. El tamaño de partículas más eficiente dependerá de su resistividad inherente y la dependencia de la permeabilidad de la carga del horno al pasaje de los gases de escape en el tamaño de partículas de los materiales cargados. En la producción del hierro de fundición, el material de carga no contiene substancialmente mineral, aunque cantidades menores de minerales se pueden agregar para modificar la resistividad de la carga. Los desperdicios de molinos, altamente oxidados, o fuentes de metal resistivo pueden también usarse para modificar la resistividad. El material de carga puede también incluir una cantidad de una fuente de silicio, tal como, por ejemplo, la sílice, fuentes de sílice o dióxido de silicio, en una forma reducible. La sílice y, particularmente, la cuarcita, es la fuente de silicio preferida. La fuente de silicio puede ser cualquier material disponible comercialmente, el cual se puede refinar o reducir al silicio en el arco eléctrico, en la presencia de un agente reductor carbonoso, simultáneamente con la fusión de la fuente de metal primaria. El silicio se produce en una forma que puede combinarse directamente con el metal fundido. En modalidades alternativas, el mineral que contiene sílice, residuos de desperdicio y arena, que se ha lavado para remover las impurezas, se pueden usar. Típicamente, la carga está substancialmente ausente de ferrosilicio o carburo de silicio. En modalidades preferidas, la fuente de silicio contiene al menos un 98 por ciento en peso de sílice. Las impurezas se remueven preferiblemente para evitar la formación de la escoria en el horno, puesto que la escoria aumenta la demanda de energía para refinar y fundir la carga. La cuarcita, usada en las modalidades preferidas como la fuente de sílice primaria, está substancialmente libre de arcillas y otros materiales extraños, tal como los óxidos de metal, que contribuirían a la formación no deseada de escoria, al igual que la contaminación no deseada del hierro de fundición resultante con trazas de metal . La cuarcita es generalmente una cuarcita de cierto tamaño, triturada o fragmentos de cuarcita de alta pureza, que contiene al menos el 95 por ciento de sílice. El tamaño de partículas de la fuente de sílice se determina por las dimensiones particulares del horno, los electrodos y el tiempo de residencia de los materiales de carga en el horno, para asegurar la reducción completa al silicio, en la presencia de un agente reductor. Generalmente, la cuarcita tiene un tamaño de partículas de 10 cm o menos, aunque los hornos grandes pueden utilizar partículas más grandes. La fuente de sílice contiene preferiblemente menos de un 0.5 por ciento en peso de aluminio, magnesio, zinc y óxidos de titanio. Algunos de estos metales, tal como el zinc, pueden ser oxidados y removidos por el flujo del aire o el oxígeno a través del horno y removidos en el saco. Otros óxidos de metal se reducen en el horno al metal , que se puede combinar con el metal primario . La cantidad de la fuente de silicio agregada al horno con la carga se determinó por cálculos teóricos del contenido deseado de silicio del hierro de fundición resultante u otro metal primario. La cantidad de la fuente de silicio agregada es también basada en los cálculos estequiométricos, tomando en cuanta el contenido de sílice calculado de los metales de carga y las pérdidas calculadas debidas ala volatilización pronosticada en la reducción de la sílice al silicio elemental. La fuente de silicio se puede agregar en la cantidad de alrededor del 0.01 hasta el 20 por ciento en peso, con base en el peso del hierro o acero de escoria. Típicamente, la fuente de silicio es menor de aproximadamente el 10 por ciento y preferiblemente menos de un 5 por ciento en peso del hierro o acero de escoria, generalmente, alrededor del 90 por ciento o más del silicio disponible se combina con el hierro, mientras el silicio restante se pierde como humos de sílice y, si se forma, es como escoria. Las recuperaciones del silicio típicamente son mayores de 90 por ciento, se experimentan cuando se producen aleaciones con 3% o menos de contenido de silicio. El agente reductor carbonoso puede ser cualquier fuente de carbón capaz de reducir la sílice y otros compuestos de metal en el horno. Ejemplos de agentes reductores carbonosos incluyen, el carbón vegetal, carbón mineral, coque, tal como el coque del petróleo o bituminoso, astillas de madera y sus mezclas. Materiales carbonosos preferidos tienen un alto contenido de carbón fijo y también tienen un bajo contenido de cenizas, bajo contenido de humedad, bajos niveles de óxido de calcio y de óxido de aluminio, y bajos niveles de azufre y de fósforo. Los materiales carbonosos, en modalidades preferidas, además tienen alta reactividad y alta resistencia eléctrica. Un material carbonoso preferido para operaciones del horno, de arco sumergido de CA es las astillas de madera dura, libres de corteza, por ejemplo del roble. Las astillas de madera suministran una fuente de carbón para reducir la sílice al silicio elemental, al igual que un elemento para reducir la conductividad eléctrica de la carga en el horno, de manera que los electrodos pueden ser sumergidos profundamente en el horno de arco sumergido, para mantener la temperatura de fusión deseada de la escoria y reducir la sílice. La carga puede contener alrededor del 5 al 40 por ciento en peso de los agentes reductores carbonosos, con base en el peso del hierro. Preferiblemente, la carga contiene al menos un 5 por ciento de agentes reductores carbonosos con base en el peso del hierro . La cantidad del agente reductor carbonoso agregada a la carga se determina calculando la cantidad estequiométrica del carbón fijo necesario para reducir el compuesto de metal al metal, y la cantidad de carbón libre necesario para suministrar el contenido de carbón deseado en el metal fundido resultante. Los cálculos teóricos se basan en el contenido del carbón fijo del carbón mineral, carbón vegetal, coque, virutas de madera u otro agente reductor carbonoso, de acuerdo con los cálculos, como se conoce en la industria metalúrgica. La cantidad, tipo y tamaños de partículas del agente reductor carbonoso afectan la resistividad del material de carga. Por ejemplo, el carbón vegetal se puede usar en proporciones mayores para aumentar la resistividad, puesto que los carbones vegetales preferidos tienen una mayor resistividad que el coque o el carbón mineral . El proceso se puede conducir en la ausencia completa del coque . El tamaño de partículas del agente reductor carbonoso se selecciona de acuerdo con la composición de los materiales de carga, la reactividad y la resistividad o conductividad eléctrica de la composición de carga. Un tamaño adecuado de virutas de madera es generalmente de alrededor de 15 cm o menos, en la dimensión mayor. Un tamaño adecuado para el coque de grado metalúrgico es de alrededor de 1.27 cm o menos. El carbón vegetal es de alrededor de 5 cm o menos mientras el carbón vegetal es típicamente de 15 cm o menos en la dimensión más larga. En la producción del hierro de fundición, la composición de carga contiene preferiblemente sólo cantidades menores de impurezas, tal como el azufre, fósforo, calcio, aluminio, cromo y zinc, para reducir al mínimo la formación de escoria y así reducir el consumo de energía. La ausencia de escoria hace posible calentar previamente el material de carga por el calor desde el metal fundido. La formación excesiva de escoria también inhibe el flujo de los materiales de carga a la zona de calentamiento del horno y aumenta la probabilidad de formar un puente de la carga en el horno. En modalidades donde el material de carga contiene altas cantidades de azufre u otras impurezas, se puede agregar un componente que forma escoria, cuando sea necesario. Componentes adecuados que forman escoria incluyen la piedra caliza (carbonato de calcio) , cal (óxido de calcio), o magnesia, aunque otros componentes que forman escoria, como es conocido en el arte, se pueden usar. Cuando sea necesario para la operación eficiente, se puede usar la cal que tenga un tamaño de partículas menor de 3 milímetros . En modalidades, el proceso de producir hierro de fundición se lleva a cabo en un horno de arco eléctrico de corriente continua (CD) , configurado con un recubrimiento aislador eléctricamente o manguito que rodea el electrodo superior por mucha de la distancia que el electrodo se extiende en la carga del horno. El uso de un horno de arco eléctrico de CA o de CD, que usa el electrodo aislado, facilita la penetración profunda del electrodo superior en los materiales de carga y la proximidad estrecha de la punta del electrodo al baño de metal. El horno de arco sumergido de CD es capaz de procesar un intervalo más amplio de tamaños de materiales de carga, y puede permitir la eliminación de algunos componentes de carga, tal como virutas de madera, que usualmente se requiere para la operación satisfactoria del horno de arco sumergido de CA, debido a los requisitos de la conductividad de carga mucho más estrictos. El horno de arco sumergido de CD es una ventaja para el proceso, debido a que permite operaciones a voltajes secundarios mayores que un horno de arco sumergido de CA. Esto hace posible la entrada de mayor potencia en el horno de CD cuando opera con la misma corriente de electrodo como el horno de arco sumergido de CA. Otra ventaja del horno sumergido de CD para el proceso radica en su simetría circular y cilindrica, que permite la carga más uniforme de materiales en el horno, la distribución más uniforme de, y el calentamiento de, la carga por el arco y los productos gaseosos calientes de los procesos de reducción, y el descenso más uniforme de la carga sin formación de puente. En modalidades de la invención, el proceso de producir el -hierro de fundición se lleva a cabo en un horno de arco eléctrico, en la ausencia del mineral de hierro y el coque, y produce generalmente un producto de hierro de fundición que tiene una temperatura entre aproximadamente 1149 y 1760 °C y menos de alrededor del 0.1 por ciento en peso de escoria, comparado con el 1 al 10 por ciento de escoria de los procesos de hierro de fundición convencionales, que usan un horno de arco sumergido. Típicamente, el hierro de fundición se produce substancialmente en la ausencia de la escoria. Modalidades del proceso de la invención se revelan en el siguiente ejemplo no limitativo.

EJEMPLO Una operación simulada por computadora consiste en alimentar una mezcla que contiene 908 kg de hierro, 45.4 kg de astillas de madera, 38.56 kg de carbón, 9.08 kg de coque y 34 kg de cuarcita, cargados en un horno de arco sumergido de corriente alterna, a un régimen de producción de aleación de 65,854 toneladas por hora. La entrada de energía proyectada al horno fue de 50,000 kilovatios. La carga de hierro de escoria simulada se compone de 40 por ciento de acero de automóviles en fragmentos, 15 por ciento de retornos de la refusión, 15 por ciento de escoria de acero #1, 20 por ciento de partículas procedentes del barreno de hierro fundido, 5 por ciento de placas/latas de estaño y 15 por ciento de virutas del torno -mixtas, de bajo cromo. La mezcla de carga tenía una composición de aleación calculada del 2.5 por ciento de silicio, 3.85 por ciento de carbón, 0.40 por ciento de manganeso, 0.10 por ciento de cromo, 0.15 por ciento de níquel, 0.15 por ciento de cobre, 0.01 por ciento de azufre, 0.05 por ciento de fósforo y 0.03 por ciento de estaño, con el resto de hierro, donde los porcentajes son en peso. El producto de hierro resultante proyectado, como se derivó del horno, tenía un contenido de hierro del 92.5 por ciento, un contenido de carbón del 3.85 por ciento y un contenido de silicio del 2.50 por ciento en peso, con el resto de impurezas . El consumo de energía calculado fue de 650 kilovatios hora por tonelada de aleación de hierro. Mientras se han mostrado varias modalidades para ilustrar la invención, se entenderá por los expertos en la materia que se pueden hacer varios cambios y modificaciones en las mismas, sin apartarse del alcance de la invención, como se define en las reivindicaciones anexas .

Claims (23)

REIVINDICACIONES

1. Un electrodo para un horno de arco eléctrico, este electrodo comprende: un núcleo conductivo eléctricamente, que tiene un primer extremo, un segundo extremo y una sección media longitudinal entre los extremos, este primer extremo del núcleo conductivo tiene un primer miembro de acoplamiento, para su conexión a una fuente de potencia, y un segundo extremo, que tiene un segundo miembro de acoplamiento para acoplarse con un primer extremo de un electrodo adyacente; Y un material aislador eléctricamente, que rodea y se une a la sección media, con el segundo extremo del núcleo estando exento del material aislador, este material aislador eléctricamente forma una capa aisladora substancialmente continua sobre la sección media y es consumible durante la formación de arco en un horno de arco eléctrico.

2. El electrodo de la reivindicación 1, en que el material aislador es una estera fibrosa, tejida o no tej ida.

3. El electrodo de la reivindicación 2 , en que el material aislador se une adhesivamente al miembro conductivo eléctricamente.

4. El electrodo de la reivindicación 1, en que el material aislador incluye un aditivo que mejora el metal.

5. El electrodo de la reivindicación 1, en que el material aislador tiene un espesor para resistir la falla dieléctrica del material aislador durante la operación del horno .

6. El electrodo de la reivindicación 1, en que el material aislador se selecciona del grupo que consta del vidrio, cerámicas, fibras minerales, silicato de calcio, tierra diatomácea, arcilla refractaria de sílice, arcillas de diásporo de alto aluminio, aluminato de calcio, circona, magnesita, dolomita, forsterita, minerales de cromo, berilia, toria, alúmina, óxidos de metales de tierras raras, y sus mezclas.

7. El electrodo de la reivindicación 1, en que el material aislador se selecciona del grupo que consta de los óxidos de aluminio, boro, cobalto, cromo, níquel, magnesio, manganeso, fósforo, silicio, circonio, metales de tierras raras, y sus mezclas.

8. El electrodo de la reivindicación 1, que además comprende un miembro conductor eléctricamente, acoplado al primer extremo del núcleo conductivo eléctricamente, para conectarse a una fuente de potencia.

9. El electrodo de la reivindicación 1, en que el primer miembro acoplador es una porción roscada internamente en el primer extremo del núcleo; y el segundo acoplamiento es una porción roscada internamente en el segundo extremo del núcleo, donde el electrodo además comprende un miembro acoplador roscado, para acoplarse a porciones roscadas internamente del núcleo .

10. El electrodo de la reivindicación 1, en que el material aislador se extiende desde el primer extremo al segundo extremo .

11. Un horno de arco eléctrico, este horno comprende : un recipiente, que tiene una zona de fusión y una entrada para alimentar una carga dentro del recipiente; al menos un conjunto de electrodo, colocado en el recipiente, este conjunto de electrodo incluye un miembro conductor eléctricamente, que tiene un primero y segundo extremos, e incluye al menos un electrodo, que tiene un núcleo de electrodo con un primer extremo acoplado al miembro conductor eléctricamente y que tiene un material • aislador eléctricamente, que rodea y se una a una porción del núcleo del electrodo, que forma una capa de aislamiento substancialmente continua, este conjunto de electrodo tiene un extremo inferior substancialmente exento del material aislador y colocado en la zona de fusión, el primer extremo del miembro conductor eléctricamente se acopla a una fuente de potencia eléctrica, la capa aisladora es consumible durante la formación del arco en el recipiente, para suministrar un material aislador a un metal fundido, producido en el recipiente; y al menos un segundo electrodo, colocado en el recipiente, para producir calor en la zona de fusión con el conjunto de electrodo.

12. El horno de arco eléctrico de la reivindicación 11, en que el conjunto de electrodo tiene una sección media longitudinal, que se extiende entre el primero y segundo extremos, el material de aislamiento cubre substancialmente la sección media y está espaciado del primero y segundo extremos del conjunto de electrodo.

13. El horno de arco eléctrico de la reivindicación 12, en que el material aislador es una estera de fibra mineral, tejida o no tejida.

14. El horno de arco eléctrico de la reivindicación 13, en que el material aislador se une adhesivamente al primer electrodo.

15. El horno de arco eléctrico de la reivindicación 11, en que el material aislador comprende la sílice .

16. El horno de arco eléctrico de la reivindicación 11, en que el horno es un horno de arco de plasma, de arco eléctrico de corriente continua, de arco sumergido de corriente continua, de arco sumergido de corriente alterna o de arco eléctrico de corriente alterna.

17. El horno de arco eléctrico de la reivindicación 11, en que el material aislador se selecciona del grupo que consta del vidrio, cerámicas, fibras minerales, silicato de calcio, tierra diatomácea, arcilla refractaria de sílice, arcillas diásporas de alta alúmina, aluminato de calcio, circona, magnesita, dolomita, forsterita, minerales de cromo, berilia, toria, óxidos de metales de tierras raras, y sus mezclas.

18. El horno de arco eléctrico de la reivindicación 11, en que el material aislador se selecciona del grupo que consta de óxidos de aluminio, boro, cobalto, cromo, níquel, magnesio, manganeso, fósforo, silicio, circonio, y sus mezclas. _

19._ El horno de arco eléctrico de la reivindicación 11, en que el material aislador tiene un espesor suficiente para resistir la falla dieléctrica del material aislador, durante la operación del horno.

20. El horno de arco eléctrico de la reivindicación 11, en que este al menos un núcleo de electrodo se acopla en forma removible al miembro conductor eléctricamente .

21. El horno de arco eléctrico de la reivindicación 11, que comprende una pluralidad de núcleos de electrodo acoplados juntos, donde el segundo extremo de cada núcleo de electrodo se acopla al primer extremo de un núcleo de electrodo adyacente.

22. Un proceso para producir metal fundido en un horno eléctrico, este proceso comprende las etapas de: alimentar una carga conductiva eléctricamente en un horno de arco eléctrico, con al menos un primer electrodo, este al menos un primer electrodo tiene un primer extremo acoplado a una estructura de montaje móvil, para elevar y bajar el electrodo con respecto al lecho de carga en el horno, y que tiene un segundo extremo para cooperar con un segundo electrodo, y un material aislador eléctricamente, que cubre una porción del primer electrodo y que aisla el primer electrodo del lecho de carga, esta carga comprende al menos un compuesto de metal o sus mezclas; sumergir este al menos un primer electrodo en el lecho de carga, a una profundidad independiente de la conductividad de dicha carga; suministrar energía eléctrica a los electrodos, para generar un arco eléctrico entre ellos; y calentar la carga en el horno por el arco eléctrico entre los electrodos, para producir el metal fundido.

23. El proceso de la reivindicación 22, en que el horno además comprende un miembro conductor eléctricamente, que tiene un primer extremo acoplado a la estructura móvil de montaje y un segundo extremo acoplado al primer extremo de este al menos un primer electrodo.