ES2257662T3 - Fondo de cuchara de colada. - Google Patents
Fondo de cuchara de colada.Info
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Abstract
Un fondo de cuchara de colada para su uso en una cuchara de colada que transfiere metal fundido, teniendo el fondo de cuchara de colada una pluralidad de caras superiores (31A) y caras inferiores (31B, 31C, 31D), estando las caras superiores (31A) por encima de las caras inferiores (31B-31D) respecto de la salida (5) y al menos sustancialmente separadas por al menos un canal de flujo (33) definido por las caras inferiores (31B-31D) y una pluralidad de paredes laterales (32) que se extienden hacia arriba a partir de las caras inferiores (31B-31D) hacia las caras superiores (31A), incluyendo las caras inferiores (31B31D) al menos una cara de salida (31D) que define una salida (5), al menos una cara inclinada (31C) con inclinación hacia arriba a partir de la cara de salida (31D) hacia al menos una cara intermedia (31B), con lo cual las caras superiores (31A) capturan preferiblemente escoria y el canal (33) de flujo permite que el metal fundido sea evacuado hacia la salida (5).
Description
Fondo de cuchara de colada.
La invención se refiere a un artículo
refractario, y más en particular, a una forma refractaria usada en
la transferencia de metal fundido en una operación de colada
continua.
Una cuchara de colada es un recipiente que se usa
para contener o transporta una partida de metal líquido durante las
operaciones metalúrgicas. Una capa de escoria cubre frecuentemente
la superficie superior del metal líquido, tal como en la producción
de acero. Cuando se desea, el metal líquido puede ser evacuado de
la cuchara de colada a través de una salida situada en el fondo de
la cuchara de colada. Mientras se está evacuando, el metal se
vaciará, deseablemente y de manera ventajosa, en su totalidad de la
cuchara de colada sin contaminación del metal por la escoria. La
contaminación es indeseable y puede causar dificultades en las
operaciones de colada o afino, así como los defectos en los
productos metálicos intermedios o acabados.
Dicha contaminación se puede producir a partir,
tanto de la escoria flotante como de la escoria en suspensión. La
escoria es típicamente menos densa que el metal líquido y flota
generalmente en una capa separada sobre la superficie de una
partida en reposo de metal líquido. Durante el vertido del metal
líquido, la escoria puede estar en suspensión dentro de la
corriente fluyente. La suspensión es la presencia de partículas de
escoria en el acero fundido. La suspensión se produce a menudo
cuando la turbulencia interfiere la interfaz entre el metal
fundido y la escoria. Tal turbulencia puede hacer que el metal
fundido y la escoria se mezclen. En condiciones estables, la
escoria en suspensión flotaría eventualmente en la superficie;
aunque, la turbulencia de colada puede mantener una cantidad
sustancia de escoria en suspensión en el metal fundido. Idealmente,
cualquier solución al problema de contaminación por escoria se
aplicaría tanto a la escoria flotante como a la escoria en
suspensión.
Como el metal se evacua a partir de la cuchara de
colada, la escoria flotante se aproxima a la salida y aumenta la
probabilidad de contaminación de la corriente metálica escoria. Un
operador parará el vertido cuando detecte escoria en la corriente
de metal fundido que sale de la cuchara de colada. El operador
puede incluso parar el vertido prematuramente para evitar que haya
escoria en el flujo de salida de la cuchara de colada. La escoria
y el metal que permanecen en la cuchara de colada son descartados.
El metal descartado reduce el rendimiento, lo cual es costoso e
ineficiente, pero al mismo tiempos, es necesario para reducir la
contaminación por escoria.
Existen diversos procedimientos y artículos para
detectar la escoria en la cuchara de colada o el flujo de salida de
la cuchara de colada. Frecuentemente, estos procedimientos requieren
la participación del operador e incluyen dispositivos de detección
electrónica y sónica que están dispuestos en el interior y en el
exterior de la cuchara de colada. Por ejemplo, un detector colocado
en la cuchara de colada puede detectar una gota en el nivel de
metal fundido midiendo un cambio en la resistividad eléctrica cuando
la escoria flotante intersecta el detector sumergido. Igualmente
los impulsos sónicos pueden identificar la presencia de escoria en
el flujo de salida de la cuchara de colada. Ambas técnicas sólo
detectan la presencia de escoria y no reducen activamente la
presencia de escoria en el flujo de salida.
La técnica anterior incluye el artículo designado
para reducir el flujo de salida de escoria de la cuchara de
colada. Los documentos US 4.746.102 y US 5.879.616 muestran fondos
de cuchara de colada con un pequeño pozo inmediatamente por encima
de la salida de la cuchara de colada. Ambas patentes describen el
pozo que recoge preferiblemente metal fundido en lugar de escoria,
mejorando de este modo el rendimiento cuando se vacía la cuchara de
colada. Lamentablemente, las patentes sólo previenen que la escoria
flotante salga de la cuchara de colada. La escoria en suspensión
es libre de salir de la cuchara de colada.
El documento US 5.196.051 describe un fondo de
cuchara de colada para reducir la escoria en suspensión. El fondo
de cuchara de colada comprende medios para atrapar escoria antes de
que la escoria alcance la salida de la cuchara de colada. Los
medios se extienden hacia arriba a partir del fondo de cuchara de
colada e incluyen almenados simétricamente que parten
simétricamente desde la salida. Los almenados simétricos se
describen como reduciendo el vórtice, que conduce a la suspensión
de escoria. De manera notable, los almenados no se describen como
promoviendo una reducción de la escoria en suspensión ya presente en
el metal fundido.
La técnica anterior no muestra un fondo de
cuchara de colada que reduce simultáneamente el flujo de salida
tanto de la escoria en suspensión como de la escoria flotante. Sigue
habiendo una necesidad de una artículo capaz de capturar la escoria
en suspensión y permitir que el metal fundido fluya desde una
cuchara de colada antes que la escoria flotante.
Un objeto de la presente invención es incrementar
la eficiencia de una operación de evacuación de la cuchara de
colada, incluyendo la reducción de la cantidad de metal descartado,
evitando el flujo prematuro de escoria a través de la salida, y
reduciendo la contaminación por escoria en el efluente de metal
fundido.
La invención se define en la reivindicación 1,
mencionándose sus características opcionales en las reivindicaciones
dependientes. La reivindicación 11 se refiere al uso del fondo de
cuchara de colada según la invención.
La presente invención se refiere a una cuchara de
colada metalúrgica y más particularmente, al fondo de la cuchara de
colada que tiene una salida a través de la cual el metal fundido se
puede evacuar, y un procedimiento para incrementar la fracción de
metal líquido que se puede evacuar a partir de la cuchara de colada
a través de la salida sin contaminación por escoria.
La invención incluye un fondo de cuchara de
colada que comprende una pluralidad de terrazas y canales de flujo,
que dirigen finalmente la corriente de metal fundido hacia una
salida de la cuchara de colada. Las terrazas y los canales están en
la superficie del fondo de la cuchara de colada que está expuesta al
metal líquido.
Una pluralidad de terrazas más exteriores
comprende caras generalmente horizontales que están sustancialmente
separadas por al menos un canal de flujo que comprende paredes
laterales y una cara de fondo. Las terrazas permiten que la escoria
en suspensión se precipite a partir del metal fundido. El canal
permite que el metal líquido no-contaminado fluya
hacia el agujero de salida y sea evacuado a partir de la cuchara de
colada incluso cuando el nivel de metal es muy bajo y la capa de
escoria flotante se está aproximando muy cerca de la salida.
El canal de flujo puede tener una pluralidad de
ramas, las cuales permiten la recogida de metal líquido a partir de
las regiones de la cuchara de colada que están alejadas de la
salida. El canal de flujo alimenta a continuación el metal recogido
hacia la salida. En una realización preferida, la profundidad del
canal se incrementa en etapas hacia la salida y termina en una cara
más profunda que rodea la salida.
La figura 1 es una vista en sección transversal
de una cuchara de colada de la técnica anterior, que incluye el
fondo de cuchara de colada y la salida.
La figura 2 es una vista en perspectiva de un
fondo de cuchara de colada de la técnica anterior que tiene
almenados que parten desde la salida.
La figura 3 es una vista en perspectiva de un
fondo de cuchara de colada de la presente invención.
La figura 1 muestra una cuchara de colada 1 de la
técnica anterior que tiene un fondo 2. El fondo 2 comprende una
parte inclinada 3 y una parte vertical 4 adaptadas para dirigir el
metal fundido en la cuchara de colada 1 hacia una salida 5. La
parte vertical crea un pozo 6 inmediatamente por encima de la salida
5. El metal fundido es dirigido hacia la salida 5 por la parte 3
inclinada, y se recoge en el pozo 6 antes que cualquier escoria, la
cual puede estar flotando sobre el metal fundido. El pozo 6 es
descrito como incrementando la cantidad de metal fundido que puede
pasar a través de la salida 5 antes de que la escoria flotante
contamine el flujo de salida.
La figura 2 muestra otro fondo 2 de cuchara de
colada de la técnica anterior que tiene una superficie 3 inclinada
dirigida hacia la salida 5. Se espera que el metal fundido, al ser
más pesado que la escoria, alcance la salida 5 antes que cualquier
escoria flotante. Una pluralidad de almenados 21 se eleva desde la
superficie 3 inclinada. Los almenados son descritos como reduciendo
el vórtice, reduciendo por lo tanto la probabilidad de que la
escoria esté en suspensión en el metal fundido. Menos escoria en
suspensión reducirá presumiblemente la cantidad de escoria en el
flujo de salida. Únicamente la inclinación del fondo 2 impide que la
escoria flotante salga de la cuchara de colada.
La figura 3 muestra una realización de un fondo 2
de cuchara de colada de la presente invención. No se muestran las
paredes de la cuchara de colada que rodean el fondo y se extenderían
hacia arriba desde el fondo 2 de la cuchara de colada para
contener el metal líquido y la escoria. El fondo de cuchara de
colada incluye una salida 5, que está normalmente en el punto bajo
de la cuchara de colada. El fondo 2 comprende también una
pluralidad de caras 31 y paredes 32 laterales que están expuestas al
metal líquido. Las paredes 32 laterales están, de manera
preferiblemente, sustancialmente verticales respecto de las caras
31. Las paredes 32 laterales también pueden estar curvadas,
achaflanadas o conformadas de otra manera para permitir la presión
de carga sobre el flujo por encima de la salida y reducir la
contaminación por escoria.
Las caras 31 incluyen una pluralidad de caras 31A
superiores, que están generalmente horizontales. Junto con las
paredes 32 adyacentes, las caras superiores definen terrazas. Las
terrazas pueden estar a diferentes alturas respecto de la salida.
Las terrazas también pueden variar en espesor dependiendo de las
condiciones de colada, tales como el tipo y la clase de metal
fundido, el uso de purga de gas, el impacto sobre el fondo de la
cuchara de colada durante el llenado con metal fundido, la erosión
esperada, etc.
Las caras 31 restantes incluyen al menos una cara
31B intermedia, al menos una cara 31C inclinada y al menos una cara
31D de salida. La cara 31B intermedia está más alta por encima de la
salida 5 que la cara 31C inclinada y la cara 31D de salida pero a
un nivel inferior a las caras 31A superiores. La cara 31B
intermedia converge hacia la cara 31C inclinada. Preferiblemente,
la cara 31B intermedia se inclina hacia la cara 31 inclinada.
La cara 31C inclinada se inclina hacia arriba
desde la cara 31D de salida hacia la cara 31B intermedia, definiendo
de este modo una pendiente ascendente desde la cara 31B intermedia
hasta la cara 31D de salida. La inclinación de la cara 31C
inclinada es mayor que la inclinación media de la cara 31B
intermedia, y puede variar desde una inclinación suave hasta una
pendiente perpendicular dependiendo de las condiciones. Como la
inclinación de la cara 31C inclinada se aproxima en perpendicular,
la combinación de la cara 31C inclinada, la combinación de la cara
31C inclinada, las paredes 32 laterales y la cara 31D de salida
puede definir un pozo alrededor de la salida 5.
La cara 31D de salida incluye la salida 5 y está
preferiblemente conformada para dirigir el metal fundido hacia la
salida 5. La cara 31D de salida debería ser la cara inferior 31 para
garantizar un mayor rendimiento del metal fundido que fluye a
partir de la cuchara de colada.
Las paredes 32 laterales y las caras
31B-D inferiores forman un canal 33 de flujo. La
presente realización muestra un canal 33 de flujo que tiene tres
ramas 33A-C, las cuales separan las caras 31A
superiores la una de la otra. Las ramas pueden cada una estar a
diferentes alturas, y preferiblemente, la cara 33C de salida que
incluye la cara 31D es la más baja.
Durante la colada, tanto la escoria flotante como
la escoria en suspensión tienden a establecerse sobre las caras 31A
superiores cuando el metal líquido se evacua dentro del canal 33
de flujo. Cualquier escoria restante tiende entonces a establecerse
sobre la cara 31B intermedia cuando el metal fundido fluye
descendentemente por la cara 31C inclinada, la cara D de salida, y
a través de la salida. Una cara 31C inclinada con una fuerte
inclinación puede definir un pozo, que reduce la contaminación del
flujo exterior por escoria flotante.
La formación de terrazas en el fondo de cuchara
de colada, mientras se proporcionan canales de flujo para el metal
líquido permite que el metal líquido salga por la salida con
contaminación reducida por escoria. Las terrazas y las paredes
laterales, recogen o atrapan escoria mientras se permite que el
metal fundido siga hacia la salida. Este fenómeno aprovecha la
densidad inferior de la escoria y su mayor viscosidad en comparación
con el metal líquido.
El desplazamiento de la escoria hacia la salida
es retardado por la fricción contra el fondo de cuchara de colada.
La presente invención aprovecha el hecho de la creación de una
pluralidad de características de captura de escoria. Por ejemplo,
como el metal líquido y la escoria se establecen sobre una terraza
superior, el metal fundido rebosa la terraza dentro del canal,
mientras que la escoria más viscosa queda inmovilizada sobre la
cara horizontal. Las sucesivas terrazas pueden, además, mejorar la
separación de la escoria del metal líquido hasta que, en la salida,
el metal líquido esté sustancialmente libre de contaminación por
escoria.
La invención anticipa diversas configuraciones de
terrazas. Los factores que influyen en la elección de la
configuración incluyen el tipo o clase de metal líquido, el
impacto del flujo sobre el fondo de cuchara de colada, los
elementos de purga de gas y la geometría de la cuchara de colada. La
terraza superior puede ser más alta, es decir, más espesa, o más o
menos amplia para alojar flujo más energético, metales corrosivos o
una geometría de cuchara de colada.
Evidentemente, son posibles numerosas
modificaciones y variaciones de la presente invención. Por lo tanto,
se ha de entender que dentro del alcance de las siguientes
reivindicaciones, la invención se puede poner en práctica
distintamente a como se ha descrito específicamente.
Claims (11)
1. Un fondo de cuchara de colada para su uso en
una cuchara de colada que transfiere metal fundido, teniendo el
fondo de cuchara de colada una pluralidad de caras superiores (31A)
y caras inferiores (31B, 31C, 31D), estando las caras superiores
(31A) por encima de las caras inferiores (31B-31D)
respecto de la salida (5) y al menos sustancialmente separadas por
al menos un canal de flujo (33) definido por las caras inferiores
(31B-31D) y una pluralidad de paredes laterales (32)
que se extienden hacia arriba a partir de las caras inferiores
(31B-31D) hacia las caras superiores (31A),
incluyendo las caras inferiores (31B-31D) al menos
una cara de salida (31D) que define una salida (5), al menos una
cara inclinada (31C) con inclinación hacia arriba a partir de la
cara de salida (31D) hacia al menos una cara intermedia (31B), con
lo cual las caras superiores (31A) capturan preferiblemente escoria
y el canal (33) de flujo permite que el metal fundido sea evacuado
hacia la salida
(5).
(5).
2. El fondo de cuchara de colada según la
reivindicación 1, caracterizado porque el fondo (2) de
cuchara de colada comprende al menos tres caras superiores
(31A).
3. El fondo de cuchara de colada según las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque las caras
superiores (31A) están sustancialmente en horizontal
4. El fondo de cuchara de colada según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque las caras superiores (31A) están a diferentes alturas
respecto de la salida (5).
5. El fondo de cuchara de colada según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la cara intermedia (31B) está inclinada respecto de la
horizontal hacia la cara inclinada (31C) y está menos inclinada que
la cara inclinada (31C).
6. El fondo de cuchara de colada según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la cara inclinada (31C) es sustancialmente vertical y la
cara inclinada (31C) y las paredes laterales (32) definen un pozo
alrededor de la cara de salida (31D).
7. El fondo de cuchara de colada según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque las paredes laterales (32) están sustancialmente
perpendiculares a las caras (31A-31D).
8. El fondo de cuchara según una cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
canal (33) de flujo incluye una pluralidad de ramas (33A, 33B,
33C).
9. El fondo de cuchara de colada según la
reivindicación 8, caracterizado porque las ramas
(33A-33C) comprenden al menos una rama de
alimentación (33A-33C) y una rama de salida (33C),
estando la rama de alimentación (33A-33B) más alta
por encima de la salida (5) que la rama de salida (33C).
10. El fondo de cuchara de colada según la
reivindicación 8, caracterizado porque la rama de
alimentación (33A, 33B) es menos profunda que la rama de salida
(33C).
11. Un procedimiento para evacuar un metal
fundido a partir de una cuchara de colada, caracterizado
porque el uso del fondo (2) de cuchara de colada según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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