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Estructura y rendimiento de la lanza de oxígeno
La estructura y el rendimiento de la lanza de oxígeno determinan en gran medida la eficacia de la conversión del acero con oxígeno. En particular, en el proceso de acero en convertidor a oxicombustión por soplado superior, la lanza de oxígeno desempeña un papel dominante. Controla factores tecnológicos clave como la superficie de contacto entre el chorro de oxígeno y el baño fundido, la profundidad de penetración del chorro, el grado de agitación del baño, el nivel de oxidación de los elementos, la velocidad de calentamiento del baño y el contenido de óxido de hierro en la escoria; por ello, influye de manera decisiva en la formación de escoria, las salpicaduras, la eliminación de impurezas, el control del punto final del proceso de acero en convertidor, así como en diversos indicadores técnico‑económicos de la producción siderúrgica. La lanza de oxígeno está compuesta por tres partes: la boquilla, el cuerpo y la cola (figura 1). La boquilla, fabricada en cobre puro industrial, constituye la parte más importante de la lanza.
La figura 2 muestra la estructura de varios tipos de toberas; las letras a, b y c corresponden a toberas utilizadas en los convertidores de oxígeno. El oxígeno a alta presión (0,6–1,0 MPa) se introduce por el tubo interior y, en la tobera, se divide para entrar en varios inyectores de tipo Laval, que primero se estrechan y luego se expanden. Por lo general, los convertidores de tamaño medio y pequeño emplean tres inyectores, denominados toberas de tres orificios, mientras que los grandes (de más de 100 t) utilizan entre cuatro y seis inyectores. Para aumentar la proporción de CO generado durante la fundición que se quema dentro del horno hasta convertirse en CO2 (combustión secundaria), es necesario utilizar toberas de doble flujo o toberas de flujo dividido. Las toberas de doble flujo facilitan el ajuste de la relación entre el flujo principal de oxígeno y el flujo secundario, pero requieren añadir una canalización adicional para el flujo secundario en la parte del cañón. En los hornos de solera y en los hornos eléctricos de arco, el oxígeno fluye por el espacio entre el tubo interior y el tubo intermedio; las toberas son cilíndricas rectas, pero presentan un mayor número de orificios y un ángulo mucho más amplio con respecto al eje central. El cuerpo del cañón está formado por tres tubos de acero sin costura concéntricos (cuatro en el caso de las toberas de doble flujo); su extremo inferior se conecta a la tobera, mientras que su extremo superior se une a la cola del cañón. La cola del cañón incluye ramificaciones para el suministro de oxígeno, la entrada y la salida de agua, así como bridas de conexión y juntas de estanqueidad, mediante las cuales se establece la conexión con la red de tuberías de oxígeno y de agua a alta presión de la planta.
