ES2286224T3 - Dispositivo inhibidor de torbellinos con varilla consumible. - Google Patents
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Abstract
Inhibidor (22) de vórtice, para metal fundido que se vierte desde una tobera de descarga (14), que comprende: un cuerpo refractario (24) uniforme que se puede colar, con una forma generalmente cónica a lo largo de un eje longitudinal desde una base (26) hacia un extremo estrecho (28), y una cámara hueca (30) situada longitudinalmente respecto al cuerpo (24) y extendiéndose por dentro del mismo; un elemento protector (32) alargado, retenido por la cámara hueca (30) para formar un cuerpo integral; por lo que el cuerpo integral, que combina el cuerpo refractario (24) y el elemento protector (32), tiene un peso específico menor que el peso específico del metal fundido, y es autoorientador en una posición hacia abajo del extremo estrecho (28) cuando está suspendido en el metal fundido; caracterizado porque el elemento protector (32) alargado es hueco y está construido para disolverse antes de crear un efecto de estrangulamiento en la tobera de descarga.
Description
Dispositivo inhibidor de torbellinos con varilla
consumible.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para separar la escoria del metal fundido, a medida que
el metal fundido es transferido desde un recipiente.
En los procesos de fabricación de metales, una
capa de escoria, que comprende impurezas del metal, se forma en la
parte de arriba de la superficie del metal fundido, contenido dentro
de un recipiente para el metal, tal como un horno, una artesa
refractaria o un caldero de colada. A medida que el metal fundido es
drenado desde el recipiente, el flujo de metal fundido a través de
la descarga induce turbulencias por encima de la tobera de
descarga. A un nivel crítico, la energía de las turbulencias crea un
vórtice, por lo que la capa de escoria es aspirada hacia adentro de
la tobera, contaminando de esta manera el vertido. La separación de
la escoria y el metal fundido mejora la calidad de la descarga.
Se conocen varios dispositivos para impedir la
introducción de la escoria en la tobera debido al efecto de
aspiración de la misma. Muchos de los dispositivos conocidos
previamente para restringir el flujo de escoria a través de la
tobera de descarga eran en forma de una combinación de cuerpo
refractario y varilla extensora. Por ejemplo, el resumen de la
descripción alemana del documento DE 19821981 A1, a nombre de
Stilkerieg, describe un elemento de retención de escoria que
consiste en un cuerpo de cierre y una barra de guía con aletas. Los
elementos de aleta consisten en un material refractario,
preferiblemente, un hormigón refractario. El cuerpo de cierre tiene
también una barra que sobresale perpendicularmente hacia arriba de
la base del cuerpo de cierre. Esta barra se puede fijar a un brazo
que sitúa el elemento de retención de escoria sobre el canal de
colada. Aunque sean adecuados para sus objetivos previstos, los
elementos de aleta son caros de fabricar. Por lo tanto, el uso de
una barra de guía con aletas aumenta sustancialmente los costes de
fabricación de metales. Además, la varilla extensora entra en el
agujero de colada y sofoca, durante el proceso de vertido, el flujo
de metal fundido a través de la tobera. Por consiguiente, la
operación de vertido de metal usando esta combinación de cuerpo
refractario y varilla extensora prolonga el tiempo de tratamiento, y
aumenta de esta manera los costes de producción.
La patente U.S.A. Nº 4.799.650, a nombre de
LaBate, describe un elemento de retención de escoria que consiste
en un cierre refractario cónico y circular con una prolongación
refractaria cónica, en forma de hexaedro. El cierre circular está
suficientemente dimensionado para cerrar el agujero de colada. Una
varilla metálica pasa por el centro del cierre circular y se
extiende hacia abajo, entrando en la prolongación alargada en forma
de hexaedro para unir el cierre circular y la prolongación en forma
de hexaedro. La prolongación en hexaedro estrangula prematuramente
el flujo de metal fundido a través de la tobera de descarga. Por
consiguiente, una cantidad significativa de metal fundido
utilizable se mantiene en el recipiente después de detener el
vertido, disminuyendo sustancialmente el metal fundido total
liberado por vertido, y aumentando de esta manera los costes de
funcionamiento.
La patente U.S.A. Nº 4.494.734, a nombre de
LaBate y otros, describe un elemento de retención de escoria con un
cuerpo refractario cónico modificado y una varilla. La varilla se
extiende por debajo del centro del cuerpo y está cubierta con
manguitos refractarios. La prolongación superior contiene un
mecanismo de giro que se utiliza para acoplarse a un dispositivo
mecánico, que sitúa el dispositivo de retención de escoria sobre el
agujero de colada. La patente cubre también un método para minimizar
el remanente de escorias, dejando caer un cuerpo que tiene una
pluralidad de caras generalmente irregulares y unos medios de guía
dentro de un área restringida, drenando un horno, supervisando la
corriente para su ensanchamiento y cerrando el flujo a través del
agujero de colada. Por desgracia, la penetración continua de los
medios de guía prolonga el tiempo para descargar metal y puede
estimular a que los operarios interrumpan prematuramente el flujo
del metal fundido. Adicionalmente, el proceso de construir y fijar
manguitos refractarios a la prolongación hacia abajo aumenta
significativamente el coste de fabricación del elemento de retención
de escoria.
La patente U.S.A. Nº 4.709.903, a nombre de
LaBate, describe un elemento de retención de escoria que consiste
en un cuerpo refractario en forma de tubo y una varilla. La varilla
se extiende verticalmente a través del cuerpo en forma de tubo, y
hacia arriba y hacia abajo del mismo. La prolongación hacia arriba
está acoplada a un dispositivo mecánico utilizado para situar el
dispositivo de retención de escoria sobre el agujero de colada. La
prolongación hacia abajo está cubierta con manguitos refractarios.
Sin embargo, la prolongación hacia abajo entra en el agujero de
colada y sigue impidiendo prematuramente el flujo de metal fundido a
través de la tobera de descarga. Por consiguiente, tal como se ha
descrito previamente, se presenta el problema de que se termina
prematuramente el vertido. Se tienen que afrontar también los
problemas de conformación y montaje descritos previamente.
La patente U.S.A. Nº 4.610.436, a nombre de
LaBate, II y otros, describe un cierre de retención de escoria con
un cuerpo cónico y medios de guía alargados, que consisten en un
elemento de guía alargado y una parte de punta, que depende del
cierre. Una parte de punta del elemento de guía, que tiene un rebaje
o una cavidad, acelera y alinea el elemento de guía con el agujero
de colada. La parte del elemento de guía que se extiende por debajo
del extremo cónico del cierre está revestida con manguitos
refractarios. Como con las otras descripciones de los documentos,
se aumentan los costes de funcionamiento debido a un
estrangulamiento prematuro y a la terminación del vertido. Además,
la utilización de los medios de guía alargados e intrincados aumenta
sustancialmente la complejidad de fabricación, y ha caído en
desuso.
El documento US 5.451.036 describe un dardo
metalúrgico que comprende una cabeza refractaria cónica con una
abertura central, forrada con un manguito metálico, y una cola
alargada de material refractario.
Las combinaciones conocidas previamente de
cuerpo refractario y varilla extensora presentan desventajas
adicionales. Estas combinaciones requieren un montaje previo. La
unidad resultante requiere un embalaje especial para asegurar que
la varilla extensora no se rompe durante la entrega. Adicionalmente,
la forma voluminosa de la combinación de cuerpo y varilla hace
disminuir la cantidad de unidades que se pueden transportar en un
espacio dado. Además, las varillas alargadas de los dispositivos
existentes pueden golpear la pared del recipiente, en vez de entrar
con su posición prevista en el agujero de colada. Ya que el vórtice
se forma por encima del agujero de colada, los dispositivos
situados incorrectamente son poco o nada eficaces para impedir el
vórtice. Los problemas operativos y de transporte contribuyen a una
falta de aceptación por parte de la industria de los inhibidores de
vórtice con una combinación de cuerpo y varilla.
Según la presente invención, se ha previsto un
inhibidor de vórtice, según la reivindicación 1.
El elemento protector no impide el flujo del
metal fundido, ya que se puede disipar enseguida después de su
introducción en el baño de metal. Adicionalmente, incluso si la
varilla protectora golpea la pared del recipiente, la varilla se
puede disipar enseguida después de su introducción en el recipiente,
liberando de esta manera el cuerpo, para volverlo a situar en el
área en la que se forma el vórtice. Además, el elemento protector
puede estar construido de tubo metálico económico, o de otros tipos
de elementos alargados huecos, en lugar de los sistemas de guía
intrincados y caros de la técnica anterior.
Se debe comprender que la expresión refractario
que se puede colar es una mezcla uniforme, pero uniforme no
requiere una homogeneidad completa del material e incluye la
entremezcla de granalla, fibras de acero u otros materiales que se
pueden mezclar de modo consistente con un material refractario que
se puede colar para ajustar el peso específico del cuerpo. En todo
caso, el peso específico de la mezcla uniforme se selecciona de
manera que la combinación de cuerpo y elemento protector esté
suspendida de modo flotante en la interfase de la capa de escoria y
la capa de metal fundido. Además, el inhibidor de vórtice no
requiere el montaje antes del transporte, reduciendo de esta manera
la dificultad y el coste asociados a cuerpos de transporte con
guías, conocidos previamente.
El cuerpo tiene una forma generalmente cónica a
lo largo de un eje longitudinal desde una base hacia un extremo
estrecho. La expresión generalmente cónico significa que el cuerpo
se adapta, de modo general, a la configuración del vórtice formado
por el metal fundido turbulento por encima de la tobera de descarga.
El área en sección transversal de la base es mayor que la del
extremo estrecho. Tal como se usa en la presente memoria, la
expresión extremo estrecho se debe comprender que no define una
forma particular, y puede incluir un extremo puntiagudo, un extremo
redondeado o una superficie plana. La base puede estar formada a
partir de un polígono sencillo o complejo, o una figura redondeada
o circular. Las bases poligonales complejas pueden incluir planos,
rebajes o entallas. Estas propiedades se pueden extender
longitudinalmente a lo largo del cuerpo. La conicidad es
consistente, preferiblemente, por la longitud del cuerpo. El cuerpo
refractario se construye, preferiblemente, creando un molde de
forma generalmente cónica.
El molde usado para construir el cuerpo
refractario tiene un inserto, preferiblemente en forma de un eje,
que forma la cámara hueca durante el proceso de curado. Dependiendo
de la aplicación, el eje puede ser separado del cuerpo refractario
o retenido dentro del mismo, una vez que cura la mezcla moldeada. Si
el eje es separado del cuerpo refractario, la cámara hueca vacía
resultante recibe ajustadamente el elemento protector alargado. Si
el eje es retenido después de la construcción, el elemento protector
se fija a un extremo del eje. En cualquier caso, cuando está
introducida en el recipiente para metal fundido, la cámara hueca se
puede llenar con metal fundido, que forma un núcleo dentro del
cuerpo refractario. El núcleo metálico ayuda a orientar el cuerpo
refractario en una posición hacia abajo del extremo estrecho.
El elemento alargado protector puede estar
revestido con un material refractario. El elemento alargado es
hueco, y el hueco se puede llenar, también, con material
refractario. Cuando el inhibidor de vórtice está colocado en un
recipiente para metal fundido, el elemento protector puede alinear
el inhibidor de vórtice con el área en la que sería probable que se
formase el vórtice. A medida que el proceso de vertido sigue, el
elemento protector se puede disolver en el baño de metal fundido y,
de esta manera, no interfiere con el flujo de metal fundido a
través de la tobera de descarga.
El inhibidor de vórtice tiene un cuerpo
refractario, una cámara hueca dentro del cuerpo refractario y un
elemento protector. Estas propiedades ayudan a orientar el cuerpo
refractario, de manera que su extremo estrecho se extiende hacia
abajo en dirección a la tobera de descarga de un recipiente para
metal fundido, mientras que no se reduce el flujo de metal fundido
a través de la tobera de descarga. Cuando está insertada en un baño
de metal fundido, la combinación resultante de cuerpo y elemento
protector tiene un peso específico menor que el peso específico del
metal fundido. Preferiblemente, el cuerpo refractario mantiene su
centro de gravedad más próximo al extremo estrecho que un centro
del soporte de flotación, incluso cuando se ha disuelto la varilla.
Adicionalmente, ya que el elemento alargado es protector, se puede
disolver antes de crear un efecto de estrangulamiento sobre el
flujo de descarga.
Como consecuencia, la presente invención permite
completar sustancialmente el drenaje del horno con entremezcla
mínima de las capas de escoria y de metal fundido. Además, se
entenderá que la presente invención se puede usar también con otros
recipientes para metal fundido, tales como calderos de colada y
artesas refractarias, en los que se debe mantener la separación de
la escoria frente al metal fundido, a medida que el metal se
descarga del recipiente.
La presente invención se entenderá más
claramente con referencia a la siguiente descripción detallada de
las realizaciones de la presente invención, cuando se lee junto con
los dibujos que se acompañan, en los que los caracteres de
referencia semejantes hacen referencia a partes semejantes en todas
las vistas, y en los que:
la figura 1 es una vista, en alzado, de un
recipiente para metal fundido, que contiene un inhibidor de vórtice
construido de acuerdo con la presente invención;
la figura 2 es una vista, en perspectiva, del
inhibidor de vórtice mostrado en la figura 1;
la figura 3 es una vista, en sección, tomada
sustancialmente por la línea 3-3 en la figura 2;
la figura 4 es una vista, en sección, de una
realización de un inhibidor de vórtice construido de acuerdo con la
presente invención;
la figura 5 es una vista, en sección, de una
realización adicional de un inhibidor de vórtice construido de
acuerdo con la presente invención;
la figura 6 es una vista, en sección, de aún
otra realización de un inhibidor de vórtice construido de acuerdo
con la presente invención;
la figura 7 es una vista, en sección, de una
realización adicional de un inhibidor de vórtice construido de
acuerdo con la presente invención;
la figura 8 es una vista, en planta, superior de
un cuerpo refractario, modificado, construido de acuerdo con la
presente invención;
la figura 9 es una vista, en sección, tomada
sustancialmente por la línea (9-9) en la figura
8;
la figura 10 es una vista, en planta, superior
de otro cuerpo refractario, modificado, construido de acuerdo con
la presente invención;
la figura 11 es una vista, en sección, tomada
sustancialmente por la línea (11-11) en la figura
10;
la figura 12 es una vista, en planta, superior
de una modificación adicional de un cuerpo refractario construido
de acuerdo con la presente invención;
la figura 13 es una vista, en sección, tomada
sustancialmente por la línea (13-13) en la figura
12;
la figura 14 es una vista, en planta, superior
de otro cuerpo refractario, modificado, construido de acuerdo con
la presente invención;
la figura 15 es una vista, en sección, tomada
sustancialmente por la línea (15-15) en la figura
14;
la figura 16 es una vista, en planta, superior
de aún otro cuerpo refractario, modificado, construido de acuerdo
con la presente invención; y
la figura 17 es una vista, en perspectiva, del
cuerpo mostrado en la figura 16.
Haciendo referencia primero a la figura 1, se
muestra un recipiente (10) para metal fundido que tiene una pared
inferior (12) con una tobera de descarga (14) y una abertura (16) de
tobera. El recipiente (10) para metal fundido puede ser un horno,
un caldero de colada, un depósito, una artesa refractaria u otro
recipiente, desde el que se descarga metal fundido a través de una
tobera (14). Independientemente del tipo de recipiente, se muestra
el recipiente (10) que contiene una capa de metal fundido (18). Una
capa (20) de escoria, con un peso específico menor que el peso
específico del metal fundido (18), descansa sobre la parte superior
de la capa de metal fundido (18). Se muestra un inhibidor (22) de
vórtice, según la presente invención, suspendido en la interfase de
la capa (20) de escoria y la capa de metal fundido (18) dentro del
recipiente (10).
Haciendo referencia a continuación a las figuras
2 y 3, el inhibidor (22) de vórtice comprende un cuerpo (24) que
tiene una base (26) y un extremo estrecho (28), una cámara hueca
(30) y un elemento protector (32) alargado. Tal como se representa
por las flechas hacia arriba en las figuras 2 y 3, el elemento
protector (32) desliza hacia adentro de la cámara hueca (30) para
formar un inhibidor integral de vórtice. Alternativamente, el cuerpo
refractario (24) puede estar moldeado alrededor del elemento
protector (32). El elemento protector (32) puede estar modificado
con unos pliegues (25) o unos salientes (27), que montan el elemento
protector (32) en la cámara hueca (30), una vez que cura el cuerpo
refractario (24).
Los puntos más exteriores de la base cortan un
círculo (33) circunscrito alrededor de la base. El diámetro del
círculo (33) es mayor que el diámetro de la abertura (16) de tobera,
de manera que sólo una parte del cuerpo puede quedar alojada dentro
de la tobera. Debido a las duras condiciones ambientales dentro del
horno, el diámetro del círculo puede ser sustancialmente mayor que
el diámetro de la abertura (16) de tobera, de manera que la erosión
del cuerpo no reduce el diámetro máximo de los puntos más exteriores
de la base hasta menos del diámetro de la abertura de tobera.
El cuerpo (24) se inclina generalmente hacia
abajo desde la base (26) en dirección al extremo estrecho (28). La
forma resultante generalmente cónica es sustancialmente regular, de
manera que las formas en sección transversal troceadas hacia abajo
desde la base (26) y perpendicularmente a la misma, hacia el extremo
estrecho (28) son sustancialmente congruentes. Sin embargo, se
puede realizar alguna variación en las formas en sección
transversal.
Cuando la combinación del cuerpo (24) y el
elemento protector (32) está suspendida en la interfase de la capa
(20) de escoria y la capa (18) de metal fundido, la combinación es
autoorientadora en una posición hacia abajo del extremo estrecho.
En la presente realización, la cámara hueca (30) y el elemento
protector (32) pueden ayudar a esta orientación. Específicamente,
después de que se deja caer el inhibidor de vórtice (22) dentro del
recipiente (10) para metal fundido, la cámara hueca (30) se puede
llenar con metal fundido que forma un núcleo. El núcleo actúa para
estabilizar la posición del inhibidor (22) de vórtice en el metal
fundido, de manera que el extremo estrecho (28) apunte hacia abajo
cuando el inhibidor de vórtice flote en la interfase
escoria-metal. Adicionalmente, el elemento protector
(32) puede entrar y permanecer en la tobera de descarga (14)
durante un tiempo limitado antes de disiparse. Durante este período
inicial antes de la disipación, el elemento protector afianza el
inhibidor (22) de vórtice en una posición hacia abajo del extremo
estrecho (28). Además, el elemento protector (32) puede alinear
inicialmente el inhibidor (22) de vórtice con el área en la que
sería probable que se formase el vórtice. Incluso si se disuelve la
varilla protectora, el cuerpo refractario mantiene el centro de
gravedad (29) más próximo al extremo estrecho que a un centro del
soporte de flotación (31).
El elemento protector (32) es, preferiblemente,
un conducto metálico. La longitud y anchura del elemento protector
se puede variar mucho, en tanto que la construcción resultante del
inhibidor de vórtice tiene un peso específico menor que el peso
específico del metal fundido y es autoorientadora en una posición
hacia abajo del extremo estrecho, cuando está suspendida en el
metal fundido. Un revestimiento refractario (34) está fijado
opcionalmente a la superficie del elemento protector (32). Se puede
incluir también un revestimiento o núcleo refractario (35) dentro
del elemento protector hueco. Dependiendo de las condiciones de
funcionamiento del recipiente para metal fundido, un revestimiento
refractario interior o exterior puede prolongar la vida de la
varilla protectora (32). La naturaleza protectora del elemento
alargado no incide en el flujo de metal fundido a través de la
tobera de descarga (14).
Haciendo referencia a continuación a la figura
4, el inhibidor (36) de vórtice se muestra con unas modificaciones
(37) para la cámara hueca (30) y unas modificaciones del sistema de
fijación del elemento protector (38) alargado al cuerpo refractario
(40). En la realización mostrada, un eje hueco (42) está situado
ajustadamente en la cámara hueca (30), por ejemplo, usando el
manguito como inserto de molde durante el vertido del material
refractario. El eje (42) se extiende más allá de la base (44) del
inhibidor (36) de vórtice. La parte (46) expuesta del eje hueco
(42) contiene una entalla (45) adaptable para recibir un brazo de
colocación (no mostrado). El brazo de colocación es responsable de
situar el inhibidor (36) de vórtice sobre el área en la que sería
probable que se formase el vórtice y dejar caer selectivamente el
inhibidor de vórtice dentro del recipiente para metal fundido. En
la realización mostrada, el elemento protector (38) está fijado al
eje hueco (42) mediante una boquilla (48), que contiene unos hilos
de rosca externos (50) en ambos extremos. La boquilla (48) coincide
con el eje hueco (42), que tiene unos hilos de rosca internos (52),
y coincide con un extremo del elemento protector (38), que contiene
unos hilos de rosca internos (54).
Haciendo referencia a continuación a la figura
5, el inhibidor (56) de vórtice se muestra con una modificación
adicional para el sistema de fijación del elemento protector (58) al
eje hueco (60). El elemento protector (58) se conecta al eje hueco
(60) mediante roscado de tornillo, aunque se pueden usar también
otros conectores. Unos hilos de rosca externos (62), contenidos en
un extremo del elemento alargado protector, coinciden con unos
hilos de rosca internos (64) en el eje hueco (60). Como en el caso
de la realización mostrada en la figura 4, el eje hueco (60) tiene
una parte (66) expuesta que puede contener una entalla (68) para
recibir un brazo de colocación (no mostrado).
Haciendo referencia a continuación a la figura
6, el inhibidor (70) de vórtice se muestra con unas modificaciones
(72) para la cámara hueca (30) y unas modificaciones, tal como se
muestran con los números de referencia (74) y (76), para el sistema
de fijación del elemento protector alargado al cuerpo refractario.
En la realización mostrada, un eje macizo (78) está situado
ajustadamente en la cámara hueca (30) y se extiende más allá de la
base (80) y el extremo estrecho (82) del inhibidor (70) de vórtice.
La parte (84) que se extiende más allá de la base (82) del eje
macizo (78) contiene un orificio (86) adaptable para recibir un
brazo de colocación (no mostrado). El brazo de colocación es
responsable de situar el inhibidor (70) de vórtice sobre el área en
la que sería probable que se formase el vórtice y dejar caer
selectivamente el inhibidor de vórtice dentro del recipiente para
metal fundido. En la realización mostrada, la parte (88), que se
extiende más allá del extremo estrecho (82) del eje macizo (78),
contiene unos hilos de rosca externos (91). Igualmente, un extremo
del elemento protector (74) contiene unos hilos de rosca externos
(90), aunque se pueden usar otros conectores. Un acoplamiento (92)
hace coincidir el eje macizo (78), que tiene unos hilos de rosca
externos (91), con el extremo del elemento protector (74), que
contiene unos hilos de rosca externos (90), formando de esta manera
una combinación integral de cuerpo refractario y elemento
protector.
Haciendo referencia a continuación a la figura
7, el inhibidor (94) de vórtice se muestra con modificaciones (96)
adicionales para la cámara hueca (30) y modificaciones (97) para el
sistema de fijación del elemento protector alargado al cuerpo
refractario. En la realización mostrada, un eje macizo (98) está
situado ajustadamente en la cámara hueca (30) y se extiende más
allá de la base (100) y del extremo estrecho (102) del inhibidor
(94) de vórtice. Alternativamente, el eje macizo (98) se puede
extender más allá sólo del extremo estrecho (102) del inhibidor
(94) de vórtice, formando de esta manera un perno (101). La parte
(104), que se extiende más allá de la base (100) del eje macizo
(98), contiene un orificio (106) adaptable para recibir un brazo de
colocación (no mostrado). Si se utiliza el perno (101), la base
(100) puede estar ajustada con un gancho (no mostrado) adaptable
para recibir el brazo de colocación (no mostrado). El brazo de
colocación es responsable de situar el inhibidor (94) de vórtice
sobre el área en la que sería probable que se formase el vórtice y
dejar caer selectivamente el inhibidor de vórtice dentro del
recipiente para metal fundido.
En la realización mostrada, la parte (108) del
eje macizo (98) o del perno (101), que se extiende más allá del
extremo estrecho (102), tiene un diámetro adecuado para recibir
ajustadamente el elemento protector hueco (97). Este ajuste
apretado se puede conseguir variando el diámetro de la parte (108)
extensora o creando propiedades superficiales de agarre, por
ejemplo, unos salientes (109), sobre la superficie de la parte (108)
extensora. Se consiga como se consiga el ajuste apretado, el
resultado es una combinación integral de cuerpo refractario y
varilla protectora.
Independientemente del método por el que el
elemento protector se une con el eje, el peso específico del
inhibidor de vórtice lo hace estar suspendido en la interfase de la
capa (20) de escoria y del metal fundido (18). Además,
independientemente del método de unión, la superficie exterior del
elemento protector puede estar revestida con material refractario.
Adicionalmente, la superficie interior de un elemento protector
hueco puede estar revestida con material refractario.
Haciendo referencia a continuación a las figuras
8 y 9, el inhibidor de vórtice se muestra con un cuerpo (110)
modificado que tiene una base (112) octogonal y unos lados planos
(114). Como en el caso de la realización mostrada en la figura 2,
los vértices (116) de la base octogonal cortan un círculo (118)
circunscrito alrededor de la base y con un diámetro dimensionado
para exceder el diámetro de la abertura (14) de tobera. Además, el
cuerpo (110) se inclina hacia abajo, de manera sustancialmente
regular, en dirección a un extremo estrecho (120).
Las figuras 10 y 11 muestran una modificación
adicional de un cuerpo (122) generalmente cónico de inhibidor de
vórtice. Tal como se muestra en los dibujos, un cuerpo (122) tiene
una base (124) sustancialmente circular. Sin embargo, a diferencia
de los lados planos de los cuerpos (24) y (110) mostrados en las
figuras 2 y 8, respectivamente, las superficies para mejorar el
contacto de fluido que impida el vórtice están formadas por unos
rebajes (126) que se extienden a lo largo de los lados del cuerpo
refractario (122).
La realización que se muestra en las figuras 12
y 13 es similar a la de la figura 10, pero la inhibición de vórtice
está mejorada por salientes que se extienden hacia afuera desde la
periferia de un cuerpo (128) sustancialmente cónico. Como los
rebajes (126) mostrados en el cuerpo (122), se puede hacer cónico un
saliente (130) desde la base (134) hacia el extremo estrecho (132),
preferiblemente por conificación. Alternativamente, como los
rebajes (126) en el cuerpo (122), los salientes (130) se extienden
desde la base (134) hasta el extremo estrecho (132), tal como se
muestra en líneas a trazos con el número de referencia (136).
Además, aunque los rebajes (126) o los salientes (130) son más
eficaces cuando se extienden a lo largo de toda la longitud desde la
base hasta el extremo estrecho, se puede entender que dichos
salientes y rebajes pueden estar truncados casi en toda la longitud
del cuerpo, tal como se muestra en líneas a trazos con el número de
referencia (138). Son posibles también variaciones de anchura y
profundidad de los salientes o rebajes, tal como se indica por los
salientes de altura constante ilustrados en líneas a trazos con el
número de referencia (140) en la figura 13. Además, una combinación
de superficies inhibidoras de vórtice, por ejemplo, una combinación
de rebajes y salientes, se puede emplear también, tal como se
desee, sin salirse del alcance de la presente invención. Como un
ejemplo adicional, unos rebajes (142) de lado plano se muestran en
líneas a trazos con el número de referencia (142) en la figura
12.
Aunque las realizaciones descritas previamente
tienen una base con una forma geométrica sencilla, se debe
comprender que se pueden emplear también formas geométricas
complejas al producir el inhibidor de vórtice según la presente
invención. Las figuras 14 y 15 describen un cuerpo refractario (144)
que tiene una base (146) poligonal compleja. En particular, la base
(146) combina una pluralidad de formas poligonales sencillas que
emanan hacia afuera del centro desde el cuerpo (144). La
intersección de los polígonos rectangulares (148) forma unas
superficies planas (150) y (152) que se cortan en una "V" y que
impiden la acción de vórtice, mientras que la profundidad de los
rebajes en forma de V controlan el efecto de estrangulamiento, una
vez que el cuerpo penetra en la abertura (14) de tobera.
Tal como se muestra en las figuras 16 y 17, se
puede modificar un cuerpo (154) sustancialmente esférico para que
incluya superficies inhibidoras de vórtice, mediante el corte de
rebajes regulares en la estructura esférica. La modificación
mostrada en las figuras 16 y 17 se forma truncando la esfera en las
intersecciones de un tetraedro regular y la propia esfera, aunque
se pueden añadir otros truncamientos o salientes. Los lados planos
(158) se inclinan hacia abajo en dirección al vértice (28).
Todas las modificaciones descritas previamente
para la forma del cuerpo refractario tienen características en
común. Todas las formas proporcionan inercia contra el movimiento
turbulento del metal fundido por encima de la tobera de descarga
(14). Adicionalmente, la forma del cuerpo refractario impide la
formación de aspiración de vórtice, un fenómeno responsable de
introducir las impurezas de la escoria en el metal fundido, vertido
a través de la tobera. No obstante, la varilla protectora añade
control y estabilidad adicionales sin impedir la descarga de metal
fundido. Se comprende también que cualquiera de las formas del
cuerpo refractario descritas previamente se puede combinar con
cualquiera de los soportes o métodos descritos previamente para unir
el elemento protector con el cuerpo refractario, a fin de formar
una combinación integral de cuerpo refractario y varilla
protectora.
Habiendo descrito de esta manera la presente
invención, resultarán evidentes muchas modificaciones de la misma
para los expertos en la técnica con la que está relacionada, sin
salirse del alcance de la presente invención, tal como se define
por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (12)
1. Inhibidor (22) de vórtice, para metal fundido
que se vierte desde una tobera de descarga (14), que comprende:
un cuerpo refractario (24) uniforme que se puede
colar, con una forma generalmente cónica a lo largo de un eje
longitudinal desde una base (26) hacia un extremo estrecho (28), y
una cámara hueca (30) situada longitudinalmente respecto al cuerpo
(24) y extendiéndose por dentro del mismo;
un elemento protector (32) alargado, retenido
por la cámara hueca (30) para formar un cuerpo integral;
por lo que el cuerpo integral, que combina el
cuerpo refractario (24) y el elemento protector (32), tiene un peso
específico menor que el peso específico del metal fundido, y es
autoorientador en una posición hacia abajo del extremo estrecho
(28) cuando está suspendido en el metal fundido;
caracterizado porque el elemento
protector (32) alargado es hueco y está construido para disolverse
antes de crear un efecto de estrangulamiento en la tobera de
descarga.
2. Inhibidor (22) de vórtice, según la
reivindicación 1, caracterizado porque unos salientes (27),
que se extienden hacia afuera desde el elemento protector (32) se
montan en la cámara hueca (30) para formar un cuerpo integral.
3. Inhibidor (22) de vórtice, según la
reivindicación 1, caracterizado porque unos pliegues (25),
que se extienden hacia afuera desde el elemento protector (32), se
montan en la cámara hueca (30) para formar un cuerpo integral.
4. Inhibidor (22) de vórtice, según la
reivindicación 1, caracterizado porque la cámara hueca (30)
porta un núcleo metálico tras la introducción en el recipiente (10)
metálico.
5. Inhibidor (22) de vórtice, según la
reivindicación 1, caracterizado porque una superficie
expuesta del elemento protector (32) está revestida con un material
refractario (34).
6. Inhibidor (22) de vórtice, según la
reivindicación 4, caracterizado porque el elemento protector
(32) está revestido con un material refractario (34).
7. Inhibidor (22) de vórtice, según la
reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo (24) incluye
una base (26) poligonal compleja.
8. Inhibidor (22) de vórtice, según la
reivindicación 1, caracterizado porque la base (26) es
hexagonal.
9. Inhibidor (22) de vórtice, según la
reivindicación 1, caracterizado porque la base (26) es
octogonal.
10. Método para mejorar el rendimiento de un
metal fundido, vertido desde una tobera de descarga (14) de un
recipiente (10) de vertido de metal, comprendiendo el método:
introducir en el recipiente (10) un inhibidor
(22) de vórtice, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
9,
caracterizado por la etapa de disolver el
elemento protector durante el vertido.
11. Método, según la reivindicación 10,
caracterizado porque dicha etapa de disolución ocurre antes
de que el elemento protector (32) alargado cree un efecto de
estrangulamiento sobre el flujo de descarga.
12. Método, según la reivindicación 10 o la
reivindicación 11, caracterizado porque el elemento protector
(32) alargado entra y permanece en la tobera de descarga (14)
durante un tiempo limitado antes de disolverse.
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