ES2210675T3 - Rodillos aislantes de horno. - Google Patents
Rodillos aislantes de horno.Info
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Abstract
SE PROPONE UN RODILLO AISLANTE CONSTRUIDO CON UN CUERPO DE RODILLO FORMADO POR VARIOS DISCOS (6) DE MATERIAL INORGANICO LAMINADOS ENTRE SI Y SITUADOS AXIALMENTE ALREDEDOR DE UN CONDUCTO METALICO (1), Y UN TUBO METALICO TERMORRESISTENTE (7) DISPUESTO INTEGRAMENTE SOBRE UNA PERIFERIA EXTERIOR DEL CUERPO DE RODILLO. LOS DISCOS (6) NO SON DE METAL. PUEDE DISPONERSE UNA CUBIERTA TUBULAR QUE SE HA FORMADO REVISTIENDO MEDIANTE ROCIADO UN MATERIAL CERAMICO SOBRE EL TUBO METALICO TERMORRESISTENTE (7), O UN MANGUITO DE CERAMICA SINTERIZADA, DONDE SE DESEE, EN LUGAR DEL TUBO METALICO TERMORRESISTENTE. ESTE RODILLO TIENE UNA CONDUCTIVIDAD TERMICA BAJA Y UNA ALTA RESISTENCIA A LOS IMPACTOS SIN QUE ELLO SUPONGA UNA TEMPERATURA DE SUPERFICIE REDUCIDA DE UN MATERIAL QUE SE TRATA CON CALOR EN UN HORNO, O UNA TEMPERATURA AMBIENTE REDUCIDA EN EL HORNO DURANTE EL TRATAMIENTO DE CALOR.
Description
Rodillos aislantes de horno.
Este invento se refiere a unos rodillos aislantes
y hace referencia particular a un tipo mejorado de rodillo aislante
que tiene conductividad térmica baja y resistencia al impacto alta,
sin implicar temperatura superficial reducida de los materiales que
están siendo tratados térmicamente en un horno (de materiales que
están siendo laminados), o temperatura ambiente reducida en el
horno durante un tratamiento térmico.
Ciertos rodillos son generalmente conocidos como
rodillos aislantes, e incluyen un rodillo de transporte utilizado
en una paso de proceso de tratamiento térmico en el que tubos de
acero inoxidable son soldados unos con otros, un rodillo de
obturación utilizado en un paso de precalentamiento de acero en un
horno reductor para aislar el gas de horno ambiente en la entrada y
la salida del horno, y un rodillo de transporte utilizado para
transportar un material a tratar en un horno.
El documento EP 473962A describe una cubierta de
rodillo aislante que comprende fibra cerámica sustancialmente
comprimida.
El documento EP 91292A describe un rodillo
recubierto de cerámica.
El documento US 1,853,879 describe un rodillo
para hornos de recocido de vidrio en lámina.
El documento JP9-125157 describe
un rodillo aislante que comprende un cuerpo de rodillo que tiene un
pasaje de agua, a través del cual se suministra agua de
refrigeración desde un extremo longitudinal hasta otro extremo
longitudinal de dicho cuerpo de rodillo; una fuente de suministro de
agua de refrigeración para suministrar agua de refrigeración a dicho
cuerpo de rodillo; una tubería de contacto exterior montada
coaxialmente sobre dicho cuerpo de rodillo en intervalos
radialmente hacia fuera de su periferia exterior; una capa de
aislamiento térmico que comprende polvo y material granular con
aislamiento, encontrándose dicha capa entre la periferia interior
de dicha tubería de contacto exterior y la periferia exterior de
dicho cuerpo de rodillo; y una capa de superficie formada sobre la
periferia exterior de dicha tubería de contacto exterior, estando
hecha dicha capa de superficie de material resistente al calor
capaz de soportar al menos más de 700ºC.
Por consiguiente, el presente invento proporciona
para su objetivo un rodillo aislante que es capaz de proporcionar
baja conductividad térmica y alta resistencia al impacto y está
libre de la temperatura superficial reducida de los materiales que
están siendo tratados térmicamente en un horno (de materiales que
son laminados), o temperatura ambiente reducida en el horno durante
el tratamiento térmico.
De acuerdo con un aspecto importante del presente
invento, se proporciona un rodillo aislante que comprende:
un cuerpo de rodillo que comprende un conducto de
metal 1 dispuesto para hacer pasar agua de refrigeración a través
de él, y un material térmicamente aislante situado axialmente y
alrededor de dicho conducto de metal 1;
y
y
un tubo de metal 7 formado de un metal resistente
al calor y acoplado para cubrir dicho cuerpo de rodillo;
caracterizado porque
dicho material aislante comprende una pluralidad
de discos 6 formados de un material inorgánico que no consiste en
metal o amianto;
el tubo de metal 7 está montado en un extremo 7a
sobre una porción escalonada 3aA dispuesta en una brida fija 3, y
está unida seguramente a la porción escalonada 3aA de la brida fija
3, estando la brida fija 3 asegurada a un extremo 1a del conducto 1
sobre su periferia exterior;
el tubo de metal 7 está montado en el extremo
opuesto 7b en una periferia exterior definida sobre una brida
movible 4, y es capaz de moverse relativamente sobre la brida
movible 4, estando la brida movible 4 montada moviblemente en el
extremo opuesto del conducto de metal 1, y estando estructurada para
ser impulsada contra tuercas 5 acopladas entre sí con una porción
roscada 1b del conducto de metal 1 y movible respecto tanto al
conducto 1 como al tubo 7 girando las tuercas 5;
y dichos discos 6 son estrechamente compactados
por medio de las tuercas 5 para llenar un espacio definido entre el
conducto 1, el tubo de metal 7, la brida fija 3 y la brida movible
4.
Preferiblemente, dicho rodillo incluye además
una cubierta tubular formada por recubrimiento rociado de un
material cerámico sobre el tubo de metal.
Otro aspecto del invento proporciona un rodillo
aislante que comprende:
un cuerpo de rodillo que comprende un conducto de
metal 1 dispuesto para hacer pasar agua de refrigeración a través
de él, y una pluralidad de discos 6 formados de un material
inorgánico, que no consiste en metal, situados axialmente sobre y
alrededor de dicho conducto de metal 1; y
un casquillo acoplado para cubrir dicho cuerpo de
rodillo;
caracterizado porque
el casquillo está formado de cerámica sinterizada
y está montado en un extremo 7a sobre una porción escalonada 3aA
dispuesta en una brida fija 3, y está unido seguramente a la
porción escalonada 3aA de la brida fija 3, estando la brida fija 3
asegurada a un extremo 1a del conducto 1 sobre su periferia
exterior;
y el casquillo está montado en el extremo opuesto
7b sobre una periferia exterior definida sobre una brida movible 4,
y es capaz de moverse relativamente sobre la brida movible 4,
estando la brida movible 4 montada moviblemente en el extremo
opuesto del conducto de metal 1, y estando estructurada para ser
impulsada contra tuercas 5 acopladas entre sí con una porción
roscada 1b del conducto de metal 1 y movible tanto respecto al
conducto 1 como al tubo 7 girando las tuercas 5;
y caracterizado además porque
dichos discos son apretadamente compactados o
empaquetados por medio de las tuercas 5 para llenar un espacio
definido entre el conducto 1, el tubo de metal 7, la brida fija 3 y
la brida movible 4.
Los discos están hechos de un material
inorgánico, que no consiste en metal. Preferiblemente, el material
inorgánico es un material cerámico o un material resistente al
calor similar, tal como fibra cerámica o lana mineral.
Los anteriores y otros objetivos, características
y ventajas del presente invento resultarán evidentes fácilmente
para aquellos versados en la materia a partir de la siguiente
descripción detallada, tomada en relación con los dibujos que se
acompañan.
La figura 1 es un vista en sección transversal de
una forma del rodillo aislante de acuerdo con el presente
invento.
La figura 2 es un diagrama esquemático
explicatorio de un aparato de ensayo utilizado para la evaluación
de características de funcionamiento del rodillo mostrado en la
figura 1.
La figura 3 es un diagrama esquemático
explicativo de un método de ensayo utilizado para determinar las
propiedades acústicas del rodillo mostrado en la figura 1.
Haciendo referencia ahora a los dibujos, y a la
figura 1 en particular, un conducto de metal designado como 1 está
dispuesto para hacer fluir agua de refrigeración a través de él y
está provisto de trayectorias de guía 2. Una brida fija 3 está
asegurada por medio de soldadura a un extremo 1a del conducto 1
sobre su periferia exterior, y una brida movible 4 está situada en
el extremo opuesto 1b del conducto 1. La brida 4 está estructurada
para ser impulsada contra las tuercas 5 acopladas entre sí con una
porción roscada 1b.
Una pluralidad de discos 6 obtenidos de material
inorgánico con forma de anillo, están estratificados unos con
otros y situados axialmente en el rodillo y en un espacio definido
entre el conducto de metal 1 y las bridas fija y movible 3, 4. En
esta realización, los discos 6 obtenidos de material inorgánico
están formados de un material que no es amianto que está disponible
comercialmente como marca registrada ASK #2055 del cesionario del
invento aquí presentado. El material que no es amianto, sin embargo,
no ha de ser considerado como limitativo del invento, ya que pueden
emplearse, cuando se desee, otros materiales inorgánicos adecuados.
Cuando son giradas hacia dentro, las tuercas 5 son presionadas
hacia la brida fija 3 de manera que los discos 6 son puestos en
relación firmemente presionada unos respecto a otros. La
estratificación de los discos 6 sobre el conducto 1 produce la
formación de un cuerpo de rodillo 6A.
Un tubo de metal 7 hecho de un metal resistente
al calor, por ejemplo SUS 310S, es acoplado para cubrir el cuerpo
de rodillo 6A entre la brida fija 3 y la brida movible 4. El tubo
de metal 7 está montado en su extremo 7a sobre una porción
escalonada 3aA dispuesta en la brida fija 3 y en el extremo opuesto
7b sobre una periferia exterior 4a definida sobre la brida movible
4. El extremo 7a del tubo de metal 7 está unido seguramente como
por soldadura por puntos a la porción escalonada 3aA, mientras que
el extremo 7b del tubo de metal 7 está dispuesto par estar en un
estado no estacionario, que es, capaz de moverse relativamente
sobre la brida movible 4. Debido al movimiento libre del extremo 7b
incluso a altas temperaturas, el tubo de metal 7 resistente al calor
puede absorber cambios estructurales que tienden a aparecer de la
contracción por calor. Alternativamente, un casquillo bien conocido
(no mostrado), obtenido de una cerámica sinterizada puede, ser
utilizado en lugar del tubo de metal 7. Se desea que, en el caso de
uso del tubo de metal 7 resistente al calor, se disponga además
una cubierta tubular (no mostrada) periféricamente a dicho tubo de
metal (a saber, casquillo), cuya cubierta tubular es obtenible por
un proceso conocido para recubrir por rociado de un material
cerámico.
Aunque el presente invento ha sido descrito con
carácter general, se puede obtener un entendimiento claro del
invento por referencia a ciertos ejemplos específicos
proporcionados a continuación. Ha de observarse que estos ejemplos
son considerados ilustrativos, pero no restrictivos.
Se hizo una evaluación de características de
funcionamiento de un rodillo de aislamiento mostrado en la figura
1. El ensayo fue llevado a cabo con el uso de un aparado mostrado
en la figura 2.
A saber, el rodillo aislante 30 fue situado en un
horno de calentamiento 40, y un rodillo de carga 41 fue situado en
relación adjunta al rodillo 30. Se permitió que agua de
refrigeración 42 fluyera a través de ambos rodillos 30, 41, con lo
cual se ponían los mismos en una condición refrigerada. En este
ensayo, un tubo de metal 7 resistente al calor se fabricó de SUS
310S, mientras que se formaron discos 6 obtenidos de material
inorgánico de ASK #2055, fabricado por Astechnika Co. Para facilitar
la comparación, se produjo y se ensayó un rodillo, aunque no
mostrado, en el que un anillo de soporte con un espesor de 5 mm
había sido montado central y periféricamente con respecto a un
cuerpo de rodillo para soportar un tubo de metal resistente al
calor con respecto al cuerpo de rodillo.
Se efectuó un calentamiento por medio del horno
de calentamiento 40 de la figura 2. El aislamiento térmico fue
valorado por medición de las temperaturas leídas en una entrada y
en una salida de cada uno de los dos rodillos 30, 41 en cuyos
lugares se introdujo y se descargó el agua de refrigeración 42. Se
observó un depósito de incrustación provocando que el rodillo de
carga hecho de SUS 316 rodara sobre el rodillo de ensayo 30. Las
condiciones del ensayo fueron 1.150ºC de temperatura de horno, 2,5
l/min de caudal de agua de refrigeración, 78 N/cm (8kgf/cm) de
presión lineal del rodillo de carga, 40 rpm de revoluciones de
rodillo y 24 horas de tiempo de ensayo.
Se repitieron las mismas condiciones de ensayo
que en el ejemplo 1, exceptuando que además se dispuso una cubierta
tubular sobre el tubo de metal resistente al calor 7. Esta cubierta
tubular fue formada por recubrimiento por rociado de una cerámica
de Al_{2}O_{3}.ZrO_{2} de un espesor de 0,4 a 0,5 mm.
Se repitieron las mismas condiciones que en el
ejemplo 1, exceptuando que se utilizó el casquillo formado de una
cerámica de Al_{2}O_{3} fabricado por Nickerto Co. en vez del
tubo de metal resistente al calor. Tras la unión de este casquillo
a y sobre el conducto de metal 1, el casquillo y la brida fija 3
fueron acoplados entre ellos con un adhesivo inorgánico de un tipo
térmicamente resistente aplicado como revestimiento sobre sus
superficies de contacto respectivas. Esto fue debido a que la brida
fija 3 no era susceptible a soldadura.
Los efectos beneficiosos obtenidos con los
ejemplos 1, 2 y 3 están tabulados en la tabla 1.
Se llevó a cabo un ensayo comparativo con un
rodillo de transporte de una escala comercial utilizado para
transportar un tubo de acero inoxidable soldado a un horno de
recocido.
El rodillo de transporte practicado actualmente
en la tecnología está dimensionado para tener un diámetro exterior
del tubo exterior de 139,8 mm, 9,5 mm de espesor de tubo exterior y
2.000 mm de longitud de cara del rodillo y está formado de material
SUS 310. Además, dicho rodillo de transporte está provisto de un
conducto de metal 1 de un tipo refrigerado por agua que tiene una
diámetro exterior de 60 mm, y anillos de soporte de 120,5 mm x 60
mm x 80 mm situados a un paso de 200 mm, para soportar por medio
de los mismos el tubo exterior.
Después del desmontaje de los anillos de soporte
del rodillo, el material de dichos discos que es obtenido por medio
del ASK #2055 que es fabricado por Astechnika Co., Ltd., fueron
situados en su lugar y fijados con una brida movible 4 y tuercas 5.
El tubo exterior fue soldado sobre una cara donde había situada una
brida fija 3, pero fue situado en una estructura de
chaveta-pasador sobre una cara donde estaba situada
la brida movible 4. Esta estructura tenía una función para evacuar
la expansión térmica que ocurre axialmente con respecto al tubo
exterior, pero absorbe sólo esfuerzos de torsión del tubo exterior
que se producen por la rotación del rodillo. Un rodillo aislante 30
dentro del alcance del presente invento y un rodillo aislante
convencional, como un ejemplo comparativo, fueron además ensayados
por un método mostrado en la figura 3. Se dejó caer una bola de
acero 50 sobre cada uno de los rodillos desde una altura de 650 mm,
en cuyo momento se recogió la intensidad del sonido por medio de un
captador de vibración 51.
Los efectos beneficiosos obtenidos con el ejemplo
4 están tabulados en la tabla 2.
Habiendo sido construido como se describió y se
mostró anteriormente, el rodillo aislante del presente invento
conduce a las ventajas significativas dadas a continuación.
En esta construcción de rodillo, un tubo de metal
resistente al calor, una cubierta tubular obtenible por
recubrimiento rociado de un material cerámico sobre dicho tubo de
metal, y un casquillo obtenible a partir de una cerámica
sinterizada, estando todos estos miembros dispuestos para constituir
partes externas del rodillo, son excelentes para resistencia al
desgaste térmico y también para resistencia al choque térmico.
Además, el tubo de metal resistente al calor para usar como un tubo
exterior es altamente resistente al alabeo debido a deflexión en
estado caliente, dado que los discos derivados de material
inorgánico apretadamente compactados son capaces de soportar el tubo
exterior en su totalidad. Cuando se utiliza la cubierta recubierta
por rociado de cerámica o el casquillo hecho de cerámica
sinterizada, previene los defectos superficiales tales como
deposición de incrustación y similares que tendrían lugar sobre un
material tratado térmicamente, cuyos defectos no pueden ser
evitados completamente por el uso del tubo de metal resistente al
calor. Esto también evita abolladuras resultantes de dichos
defectos y que aparecen sobre el material tratado térmicamente,
contribuyendo de esta forma ampliamente a una deformación mejorada
del material tratado térmicamente. Además y ventajosamente, se
disminuye el ruido que sería emitido bajo colisión del rodillo con
un material que es transportado.
Claims (3)
1. Un rodillo aislante que comprende:
un cuerpo de rodillo que comprende un conducto de
metal (1) dispuesto para hacer pasar agua de refrigeración a través
de él, y un material térmicamente aislante situado axialmente y
alrededor de dicho conducto de metal (1); y
un tubo de metal (7) formado de un metal
resistente al calor y adaptado para cubrir dicho cuerpo de
rodillo;
caracterizado porque
dicho material aislante comprende una pluralidad
de discos (6) formados de un material inorgánico que no consiste de
metal o amianto;
el tubo de metal (7) está montado por un extremo
(7a) sobre una porción escalonada (3aA) dispuesta en una brida fija
(3), y está unido seguramente a la porción escalonada (3aA) de la
brida fija (3), estando la brida fija (3) asegurada a un extremo
(1a) del conducto (1) sobre su periferia exterior;
el tubo de metal (7) está montado por el extremo
opuesto (7b) sobre una periferia exterior definida en una brida
movible (4), y es capaz de moverse relativamente sobre la brida
movible (4), estando la brida movible (4) montada por el extremo
opuesto del conducto de metal (1), y estando estructurada para ser
impulsada contra tuercas (5) acopladas entre sí con una porción
roscada (1b) del conducto de metal (1) y movible tanto respecto al
conducto (1) como al tubo (7) girando las tuercas (5);
y dichos discos (6) son apretadamente compactados
por medio de las tuercas (5) para llenar un espacio definido entre
el conducto (1), el tubo de metal (7), la brida fija (3) y la brida
movible (4).
2. Un rodillo aislante de acuerdo con la
reivindicación 1, que incluye además una cubierta tubular formada
por recubrimiento por rociado de un material cerámico sobre dicho
tubo de metal (7).
3. Un rodillo aislante que comprende:
un cuerpo de rodillo que comprende un conducto de
metal (1) dispuesto para hacer pasar agua de refrigeración a través
de él, y una pluralidad de discos (6) formados de un material
inorgánico que no consiste en metal, situados axialmente sobre y
alrededor de dicho conducto de metal (1); y
un casquillo acoplado para cubrir dicho cuerpo de
rodillo;
caracterizado porque
el casquillo está formado de cerámica sinterizada
y está montado por un extremo (7a) sobre un porción escalonada
(3aA) dispuesta en una brida fija (3), y está unido seguramente a
la porción escalonada (3aA) de la brida fija (3), estando la brida
fija (3) asegurada a un extremo (1a) del conducto (1) sobre su
periferia exterior;
y el casquillo está montado en el extremo opuesto
(7b) sobre una periferia exterior definida sobre una brida movible
(4), y es capaz de moverse relativamente sobre la brida movible
(4), estando la brida movible (4) montada moviblemente en el
extremo opuesto del conducto de metal (1), y estando estructurada
para ser impulsada contra tuercas (5) acopladas entre sí con una
porción roscada (1b) del conducto de metal (1) y movibles tanto
respecto al conducto (1) como al tubo (7) girando las tuercas
(5);
y además caracterizado porque
dichos discos (6) están apretadamente compactados
por medio de las tuercas (5) para llenar un espacio definido entre
el conducto (1), el tubo de metal (7), la brida fija (3) y la brida
movible (4).
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