ES2274876T3 - Metodo para fabricar un elemento de refrigeracion y un elemento de refrigeracion. - Google Patents
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Abstract
Un método para fabricar un elemento de refrigeración que comprende una pieza de carcasa y elementos de revestimiento cerámicos dispuestos sobre la superficie de la pieza de carcasa, caracterizado porque los elementos de revestimiento cerámicos (2) están conectados a la pieza de carcasa del elemento (1), fundamentalmente hecha de cobre, usando en la junta entre los elementos de revestimiento y la pieza de carcasa un agente de soldadura, en el que al menos el área de unión se calienta al menos hasta la temperatura de fusión del agente de soldadura, de manera que se crea una junta con un buen contacto térmico con la pieza de carcasa del elemento (1) y un elemento de revestimiento cerámico (2) y la superficie de la pieza de carcasa del elemento de refrigeración (1) está provista con ranuras (3), en las que se ajustan los elementos de revestimiento cerámicos (2).
Description
Método para fabricar un elemento de
refrigeración y un elemento de refrigeración.
La presente invención se refiere a un método
para fabricar un elemento de refrigeración de acuerdo con el
preámbulo de la reivindicación adjunta 1. La invención se refiere
también a un elemento de refrigeración.
En relación con hornos industriales, tales como
hornos de fusión rápida, altos hornos y hornos eléctricos usados en
la fabricación de metales, o en relación con otros reactores
metalúrgicos, se usan elementos de refrigeración que típicamente
están hechos fundamentalmente de cobre. Sobre la superficie del
elemento de refrigeración, a menudo se dispone un revestimiento
cerámico, por ejemplo hecho de ladrillos refractarios. Los
elementos de refrigeración típicamente se refrigeran con agua y por
lo tanto están provistos con un sistema de canales de agua de
refrigeración, de manera que el calor se transfiere desde los
ladrillos refractarios a través de la carcasa del elemento de
refrigeración al agua de refrigeración. Los elementos de
refrigeración se usan en condiciones de trabajo extremas,
sometiéndose a una fuerte corrosión y tensión de erosión provocada
por la atmósfera del horno o los contactos con el material fundido.
Para un funcionamiento eficaz del elemento de refrigeración, es
importante que la unión entre los ladrillos refractarios y el
elemento de refrigeración sea buena, en cuyo caso se consigue un
contacto de transferencia de calor eficaz. Un inconveniente en la
fabricación de elementos de refrigeración conocidos es la
complejidad de los métodos de fabricación para unir el revestimiento
cerámico/refractario y la dificultad para obtener un buen contacto
entre el revestimiento cerámico y el elemento. Por lo tanto las
propiedades refrigerantes del elemento no pueden utilizarse
totalmente. A su vez, esto da como resultado un desgaste acelerado
del revestimiento.
El objeto de la invención es realizar un método
para fabricar un elemento de refrigeración, mediante el cual pueden
evitarse los inconvenientes de la técnica antecedente. Otro objeto
de la invención es realizar un elemento de refrigeración que tenga
un buen contacto entre el revestimiento cerámico y la carcasa del
elemento.
La invención se caracteriza por lo que se
especifica en las reivindicaciones adjuntas.
La disposición de acuerdo con la invención tiene
diversas ventajas notables. De acuerdo con el método, se obtiene un
contacto extremadamente bueno entre los elementos cerámicos de
revestimiento y la carcasa del elemento de refrigeración. Esto
mantiene la temperatura en el lado del horno del elemento de
refrigeración y sus piezas cerámicas, tales como los ladrillos
refractarios, suficientemente baja, de manera que en la superficie
del elemento se crea un revestimiento denominado autógeno, que
comprende entre otros componentes fundidos oxídicos y/o sulfídicos.
De esta manera el desgaste de los ladrillos, entre otros, se
ralentiza esencialmente, y se aumenta la vida útil del elemento de
refrigeración. El método de acuerdo con la invención es ventajoso
también respecto a la tecnología de fabricación.
La invención se explica con más detalle a
continuación, con referencia al dibujo adjunto, en el que
La Figura 1 ilustra el elemento de refrigeración
de acuerdo con la invención, visto en sección transversal.
El elemento de refrigeración de acuerdo con la
invención comprende una pieza de carcasa 1, provista con un sistema
de canales 4 para la circulación del agua de refrigeración, y un
revestimiento formado por elementos cerámicos 2 aplicado a al menos
parte de la superficie de la pieza de carcasa. Los elementos 2 del
revestimiento cerámico se unen a la pieza de carcasa 1 mediante un
agente de soldadura de una manera que da como resultado un buen
contacto térmico entre la pieza cerámica y la pieza de carcasa. La
pieza de carcasa 1 del elemento de refrigeración típicamente está
hecha de cobre, por ejemplo. Ventajosamente, la pieza de carcasa 1
del elemento de refrigeración se hace, por ejemplo, por moldeo, tal
como moldeo de extracción. La pieza de carcasa está provista con un
sistema de canales 6 para la circulación del agua de refrigeración.
Típicamente el sistema de canales 4 se realiza mecanizando, por
ejemplo, taladrando, o respecto al moldeo. Al menos una de las
superficies de la pieza de carcasa 1 está provista con ranuras 3,
donde se disponen elementos 2 del revestimiento cerámico,
típicamente ladrillos refractarios. Entre la pieza de carcasa 1 del
elemento de refrigeración y los elementos cerámicos 2, se hace una
junta que permite un buen contacto térmico mediante un agente de
soldadura. Los elementos cerámicos 2 se disponen para mantener las
ranuras de una manera con forma cerrada, cuando el elemento está en
una posición en la que la ranura se abre hacia abajo. Las ranuras 3
pueden estrecharse, por ejemplo, en el fondo de la ranura hacia la
superficie del elemento, en cuyo caso la anchura de la ranura
W_{1}, en el fondo de la ranura es mayor que la anchura de la
ranura W_{2} al nivel de la superficie. En una realización
típica, la anchura de la ranura W_{2} al nivel de superficie de la
pieza de carcasa es 2 - 10 mm más estrecho que la anchura de la
ranura W_{1} en el fondo de la ranura. La tolerancia dimensional
entre las ranuras 3 y los elementos cerámicos 2 de revestimiento se
dispone que sea tal que los elementos cerámicos 2 puedan insertarse
en las ranuras 3 en los extremos de las mismas, desde el lado de la
pieza de carcasa del elemento. Entre los elementos cerámicos 2 y la
pieza de carcasa 1, al menos en la unión de las superficies, se
aplica una capa intermedia del agente de soldadura, con una
temperatura de fusión que es menor que la temperatura de fusión de
las piezas a unir. El agente de soldadura puede llevarse a la junta
por ejemplo en forma de lámina metálica o polvo. El agente de
soldadura puede incluirse también fácilmente en al menos una de las
piezas a unir. Por ejemplo, los elementos de un revestimiento
cerámico pueden incluir una capa de un agente de soldadura sobre la
superficie de unión, en cuyo caso dichos elementos están sumergidos
en el agente de soldadura fundido antes de instalarlos en las
ranuras de la pieza de carcasa. En este caso, una capa de agente de
soldadura se absorbe en la superficie del elemento cerámico de
revestimiento. El agente de soldadura puede ser, por ejemplo, una
aleación basada en cobre con una temperatura de fusión dentro del
intervalo de 400-700ºC.
Cuando los elementos de revestimiento cerámicos
2, por ejemplo ladrillos refractarios, y el agente de soldadura se
disponen en la ranura, el área de unión de al menos las piezas a
unir juntas se calienta hasta una temperatura a la que el agente de
soldadura se funde y hace un buen contacto térmico entre los
ladrillos y la pieza de carcasa. También es posible llevar más
agente de soldadura al área de unión durante el proceso de
calentamiento. El calentamiento puede realizarse en la misma etapa
en la que se realiza un posible bloqueo de la junta del canal de
refrigeración.
Los elementos de refrigeración de acuerdo con la
invención pueden usarse en diversas aplicaciones diferentes. Un
objeto típico para usar el elemento de refrigeración de acuerdo con
la invención es por ejemplo el techo del horno inferior en un horno
de fusión rápida. Allí la forma de las ranuras hechas en el elemento
de refrigeración evita que los elementos de revestimiento cerámicos
caigan por las ranuras, aunque el elemento se instala de manera que
el lado del revestimiento se dirige hacia abajo. Las ranuras no
tienen que estrecharse mucho, porque la temperatura de los
elementos en el lado del horno es mayor que la temperatura en el
lado que se dirige fuera del horno, en cuyo caso la expansión
térmica provoca tensiones de presión sobre la superficie que se
localiza en el lado del horno. Las medidas típicas para un elemento
de refrigeración de acuerdo con la invención son: anchura: 0,25 -1
m, longitud 1 - 2 m, y espesor de la pieza de carcasa 100 - 200 mm,
de lo cual el espesor de la pieza ranurada constituye
aproximadamente la mitad.
Claims (8)
1. Un método para fabricar un elemento de
refrigeración que comprende una pieza de carcasa y elementos de
revestimiento cerámicos dispuestos sobre la superficie de la pieza
de carcasa, caracterizado porque los elementos de
revestimiento cerámicos (2) están conectados a la pieza de carcasa
del elemento (1), fundamentalmente hecha de cobre, usando en la
junta entre los elementos de revestimiento y la pieza de carcasa un
agente de soldadura, en el que al menos el área de unión se
calienta al menos hasta la temperatura de fusión del agente de
soldadura, de manera que se crea una junta con un buen contacto
térmico con la pieza de carcasa del elemento (1) y un elemento de
revestimiento cerámico (2) y la superficie de la pieza de carcasa
del elemento de refrigeración (1) está provista con ranuras (3), en
las que se ajustan los elementos de revestimiento cerámicos (2).
2. Un método de acuerdo con reivindicación 1,
caracterizado porque los elementos de revestimiento
cerámicos (2) son ladrillos refractarios.
3. Un método de acuerdo con las reivindicaciones
1 ó 2, caracterizado porque el agente de soldadura se lleva
por separado al área de unión, por ejemplo como un polvo o una
lámina metálica.
4. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 - 3, caracterizado porque el agente de
soldadura se lleva al área de unión junto con las piezas a unir
juntas.
5. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 - 4, caracterizado porque en los
elementos de revestimiento cerámicos (2), al menos sobre la
superficie de unión de los mismos, se aplica al menos una capa de
agente intermedio, tal como una capa metálica o una capa de agente
de soldadura, antes de llevar los elementos al área de unión.
6. Un elemento de refrigeración que comprende
una pieza de carcasa (1) provista con un sistema de canales para la
circulación del agua de refrigeración, y un revestimiento hecho de
elementos cerámicos (2) en al menos parte de la superficie de la
pieza de carcasa, caracterizado porque los elementos de
revestimiento cerámicos (2) están conectados a la pieza de carcasa
(1), hecha fundamentalmente de cobre, mediante un agente de
soldadura de una manera que da como resultado un buen contacto
térmico entre el elemento cerámico y la pieza de carcasa y la
superficie de la pieza de carcasa del elemento de refrigeración (1)
está provista con ranuras (3), en las que los elementos de
revestimiento cerámicos (2) se disponen para ajustarse.
7. Un elemento de refrigeración de acuerdo con
reivindicación 6, caracterizado porque los elementos de
revestimiento cerámicos (2) se disponen para mantenerse en las
ranuras (3) en de una manera con forma cerrada, cuando el elemento
está en una posición en la que la ranura se abre hacia abajo.
8. Un elemento de refrigeración de acuerdo con
reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque la distancia
(W_{1}, W_{2}) entre las paredes opuestas de las ranuras de la
pieza de carcasa (3) se reduce mientras se avanza desde el fondo de
las ranuras hacia la pieza de superficie de carcasa.
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