ES2582090T3 - Amortiguador de impacto refractario - Google Patents
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Abstract
Amortiguador de impacto refractario, CARACTERIZADO porque provee las siguientes características en su posición de uso: un fondo (10) con una superficie de impacto superior (10s); una pared (12) con una superficie interior (12i); extendiéndose la pared (12) desde dicho fondo (10) hacia arriba hasta un extremo superior (14) del amortiguador de impacto; definiendo la superficie interior de la pared (12) y la superficie de impacto superior (10s) del fondo (10) un espacio (16); proyectándose una pluralidad de barreras (20) desde la superficie interior (12i) de la pared (12) a dicho espacio (16); teniendo dichas barreras (20) la forma de una V invertida o W invertida con una correspondiente cantidad de patas (201); y estando dispuestas dichas barreras (20) a una distancia una de otra al menos en una dirección horizontal.
Description
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DESCRIPCION
Amortiguador de impacto refractario
La invencion se refiere a un amortiguador de impacto refractario (ignlfugo) (tambien llamado “caldero de impacto”). Se conoce un amortiguador de impacto generico- por ejemplo - los de cualquiera de las siguientes publicaciones: WO 95/13890, WO 2009/048810 A1, WO 03/082499 A1 y WO 2012/012853 A1, EP 0847821a1, Hajduk: Impact Pad (amortiguador des impacto), DPMA, Erfnderaktivitaten [Xp-002440519].
Todos estos amortiguadores de impacto refractarios brindan las siguientes caracterlsticas en su posicion de uso, una forma tipo cubo que comprende:
un fondo con una superficie de impacto superior; una pared con una superficie interior;
extendiendose la pared de dicho fondo hacia arriba a un extremo superior del amortiguador de impacto; y definiendo la superficie interior de la pared y la superficie de impacto superior del fondo un espacio central del amortiguador de impacto.
Para reducir las turbulencias del metal fundido dentro del amortiguador de impacto y/o el recipiente metalurgico aso- ciado se han hecho diversas enmiendas de la construccion del tipo generico de un crisol de impacto, a saber:
Patente WO 95/13890: la superficie interior de la pared incluye una porcion anular que se extiende hacia dentro y hacia arriba en direction al extremo superior circunferencial del amortiguador de impacto.
Patente WO 2009/048810: la superficie interior de la pared contiene depresiones tipo canal, que se extiende en una direccion vertical.
Patente WO 03/082499 A1: una o mas porciones del extremo superior circunferencial del soporte de amortiguador de impacto, llamadas colgantes que se proyectan hacia adentro al espacio central del amortiguador de impacto.
Patente WO 2012/012853 A1: si bien las superficies interiores de la pared estan provistas de barreras de forma rectangular, la superficie de impacto superior del fondo provee ondulaciones.
Durante un intenso trabajo de investigation se ha descubierto que las turbulencias mencionadas pueden reducirse mediante cualquiera de las caracterlsticas de construccion descritas.
No obstante, existe todavla demanda de mejoras y en especial resolver un problema no mencionado en cualquiera de las referencias citadas, a saber las turbulencias ocasionadas por la desalineacion de una corona de cuchara (o una boquilla similar) mediante la cual el metal fundido se alimenta al dicho amortiguador de impacto. Esto en particular es un problema respecto de los amortiguadores de impacto que proveen una section transversal reducida a lo largo de la abertura superior de entrada/salida del amortiguador de impacto, que es la seccion transversal del espacio central definido en su extremo de mas arriba, a saber en el extremo superior circunferencial del amortiguador de impacto. Esto podrla culminar en una salpicadura al comienzo de un proceso de fundicion y en un un patron de flujo desfavorable durante la fundicion de estado estable.
Por lo tanto, es un objetivo de la invencion proveer un amortiguador de impacto que permita al menos algunas de las siguientes optimizaciones:
una gula orientada del metal fundido del amortiguador de impacto y asociada con el recipiente metalurgico; minimization de las turbulencias de flujo; bajos costos de fabrication.
A fin de proveer un amortiguador de impacto que cumpla con la mayor cantidad posible de estos criterios se han lle- vado a cabo amplias pruebas e investigaciones, en particular relativas a las propiedades de flujo mejoradas del metal fundido. Al hacerlo, se descubrio lo siguiente:
Es importante proveer al amortiguador de impacto de un area de caudal afluente de la seccion transversal lo mayor posible. En la mayorla de los casos el area de caudal afluente corresponded aproximadamente al area de caudal efluente.
La superficie interior de la pared del amortiguador de impacto debe estar provista de barreras, que se proyectan desde dicha superficie interior al espacio central definido para reducir la velocidad (rapidez) del metal fundido tanto afluente como efluente.
En esta conexion, se descubrio que producen mejores resultados las barreras en forma de V o W invertidas (reduction de velocidad, reduction de turbulencias).
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En su forma de realizacion mas general, la invention se refiere a un amortiguador de impacto refractario que provee las siguientes caracteristicas en la position de uso:
un fondo con una superficie de impacto superior; una pared con una superficie interior;
extendiendose la pared de dicho fondo hacia arriba hasta un extremo superior del amortiguador de impacto; definiendo la superficie interior de la pared y la superficie de impacto superior del fondo un espacio central; proyectandose una pluralidad de barreras de la superficie interior de la pared a dicho espacio; teniendo dichas barreras forma de V o W invertidas con una correspondiente cantidad de patas; y barreras dispuestas con una distancia entre si al menos en una direction horizontal.
Dichas barreras pueden extenderse a una distancia hasta el extremo superior del amortiguador de impacto.
Evidentemente, las barreras, que sobresalen de la superficie de la pared interior del amortiguador de impacto, ejer- cen las siguientes influencias sobre la corriente de metal:
Con respecto a la corriente de metal afluente, actuan como un difusor, distribuyendo la corriente de metal en direcciones opuestas, ambas hacia el fondo (superficie de impacto) del amortiguador de impacto. Esto es importante en particular en el caso de una desalineacion de un refuerzo asociado y hasta ahora en co- nexion con una corriente de metal que no golpea exclusivamente la superficie de impacto del amortiguador de impacto, sino tambien las secciones de pared adyacentes. Las salpicaduras se evitan mayormente pues el area de section transversal total en el extremo superior del amortiguador de impacto no esta afectada por dichas barreras, debido a su forma especifica. Esas barreras estan dispuestas preferentemente a una distancia hasta el extremo superior y en muchos casos circunferencial del amortiguador de impacto.
Con respecto a cualquier metal fundido, que se ha redirigido desde fondo y esta adyacente a las porciones de pared del amortiguador de impacto, las dichas barreras tienen el efecto de focalizar la corriente de metal a lo largo de las patas opuestas inclinadas o curvas de las barreras hasta la transition del area entre las patas de la respectiva barrera. Esta area de transicion, que puede ser angulada o curva, es responsable de una notable reduction de la velocidad del metal fundido, como podria demostrarse de manera reproducible en simulaciones de computation.
El diseno angulado (V invertida, W invertida) tiene la ventaja adicional de una mayor longitud global de una correspondiente barrera (en una direccion horizontal), en comparacion con una barrera recta, lineal y hori- zontalmente dispuesta, segun se divulga en la patente WO 2012/012853 A1.
La invencion ademas provee las siguientes correcciones/mejoras:
Las barreras pueden disponerse a diferentes distancias hasta la superficie de impacto superior o a diferen- tes distancias hasta el extremo superior del amortiguador de impacto o bien, ambos. La referencia diferente puede ser importante en el caso de las superficies de impacto perfiladas y/o un extremo superior del amortiguador de impacto inclinado hacia al menos una direccion del sistema de coordenadas.
Al menos algunas (o todas) de las dichas barreras pueden disponerse a una distancia entre si en una direccion vertical mientras que se superponen una a otra en una direccion horizontal. Esto puede llevar a una disposition global en que un metal fundido que fluye a lo largo de la superficie de la pared interior del amortiguador de impacto entrara en contacto con al menos una de las dichas barreras, a saber su respectiva superficie de contacto superior o inferior. Esta forma de realizacion se divulga en la figura anexa.
El perfil de seccion transversal de las barreras puede variar; en mi opinion, puede ser rectangular, semicircular, triangular u oval. Tambien pueden usarse combinaciones de los mismos.
Como ya se divulgo precedentemente las dichas barreras pueden disenarse de manera que se forme un angulo es- pecifico entre las patas de barrera, donde dicho angulo puede variar entre > 45° y < 170° con un valor inferior prefe- rido de > 90° y un valor superior preferido de < 140'. En lugar de un angulo especifico entre las respectivas patas de barrera, el area de transicion entre las patas puede ser curva.
Las patas de barrera pueden tener la misma o diferentes longitudes, tipicamente tienen forma de patas rectas o al menos con secciones rectas, pero tambien pueden ser curvas, por ejemplo convexas (en una direccion vertical y verse desde abajo).
Las dimensiones de las barreras pueden variar segun su uso especifico.
Tipicamente las barreras se proyectan de la superficie interior de la pared al menos 10 mm con un maximo aproxi- madamente a 50 mm.
Si bien la distancia mas corta entre las barreras adyacentes es tipicamente de al menos 5 mm (o al menos 10 mm), la distancia mas corta tipicamente es de 60 mm como maximo, tipicamente de 40 mm como maximo.
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Las dichas barreras pueden ser parte integral del amortiguador de impacto. En otras palabras, la pared y las barre- ras se proveen mediante una parte ceramica. La produccion de un correspondiente amortiguador de impacto puede incluir el uso de una as! llamada "plantilla perdida", por ejemplo una plantilla de un material combustible que se que- mara hasta consumirse despues de la produccion del amortiguador de impacto.
Como ya se expreso antes, la pared del amortiguador de impacto y su extremo superior no tienen ninguna o al me- nos ninguna prominencia sustancial en direccion al espacio interior del amortiguador de impacto. Esta es una carac- terlstica importante para proveer al area de caudal afluente la seccion transversal mas grande posible y evitar las salpicaduras del metal fundido, incluso en el caso de desalineacion de la corriente de metal.
La invention incluye la option de proveer medios adicionales de barrera de forma diferente, que incluyen barreras en forma de V o W y dispuestas entre dichas barreras en forma de una V invertida o una W invertida.
De acuerdo con otra forma de realization de la invencion, las barreras en forma de una V invertida o W invertida se extienden sobre al menos el 80 %, por ejemplo > 85 %, > 90 %, > 95 % de la longitud circunferencial de la superficie interior de la pared.
Esto es para proveer la funcion de barrera para mas o menos el flujo completo de la corriente de metal a lo largo del area de pared hacia arriba en el sentido de la abertura de salida del amortiguador de impacto.
El amortiguador de impacto puede tener en mi opinion cualquier forma cillndrica o cuboide, es decir, un fondo circular o rectangular y una pared en correspondencia continua o bien, una pared hecha de varias (4) secciones de pared, tal como se muestra en la figura anexa.
Las caracterlsticas adicionales de la invencion son divulgadas por las subreivindicaciones y los demas documentos de la solicitud, incluso las siguientes formas de realizacion tal como las ilustran las figuras y se explican por escrito.
Las figuras muestran, cada una, una representation esquematica:
Figura 1:Una seccion longitudinal de un amortiguador de impacto de acuerdo con la invencion.
Figura 2:Una vista superior del amortiguador de impacto de acuerdo con la Figura 1.
Figura 3:Formas posibles de una barrera de V o W invertidas.
El amortiguador de impacto comprende un fondo 10 con una superficie de impacto superior 10s. El fondo 10 (y en correspondencia la superficie de impacto 10s) es de forma rectangular.
Hasta ahora la pared 12 de dicho amortiguador de impacto esta hecho de cuatro secciones de pared 12a, b, c, d, que estan integradas entre si y se extienden desde dicho fondo hacia arriba hasta una extremo superior circunferencial (cuadrado) 14 del amortiguador de impacto.
La superficie interior 12i de dicha pared 12 y la superficie de impacto superior 10s del fondo 10 definen un espacio central 16 del amortiguador de impacto as! como tambien una abertura de entrada/salida cuadrada 18 para un fundido en el extremo superior 14.
El amortiguador de impacto se caracteriza por una pluralidad de barreras 20.
De acuerdo con la Figura 1, la seccion de pared 12d esta equipada con tres barreras 20a, b, c dispuestas a una dis- tancia una de otra, donde dos barreras 20a, c estan dispuestas por encima de la tercera barrera 20b, la cual tercera barrera 20b esta colocada de manera que se superpone a las correspondientes patas 201 de las otras dos barreras 20a, c.
La Figura 1 ademas muestra las barreras 20 en las secciones adyacentes de la pared 12b, 12a, parcialmente en una vista de seccion longitudinal. Todas las barreras 20 tienen la misma forma y tamano. De acuerdo con la Figura 1, es- tan disenadas como una V invertida. En otras palabras: tienen una "forma tipo techo" en una vista lateral que provee un angulo a de 135° entre sus respectivas patas 201.
En la presente forma de realizacion, la distancia minima entre las barreras adyacentes 20, 20a, b, c entre una barrera 20 y la superficie de impacto 20s, entre cada barrera 20, 20a, b, c y el extremo circunferencial superior 14 es de aproximadamente 20 mm.
La flecha A simboliza el flujo de una corriente de metal cuando entra en el amortiguador de impacto en la proximidad de una correspondiente seccion de pared 12a 12d. La forma de V invertida de las barreras 20 hace que la corriente de metal se divida en corrientes parciales que despues siguen la forma de la correspondiente barrera 20 en direc- ciones opuestas. Esas corrientes parciales puede golpear barreras adicionales dispuestas debajo de la dicha prime- ra (tal como se indica en la Figura 1) y pueden dividirse nuevamente de modo similar al descrito precedentemente.
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Cualquier corriente de metal que fluye hacia arriba dentro del amortiguador de impacto (su espacio 16) en la proxi- midad de una seccion de pared 12a 12d golpeara la superficie de contacto inferior de la correspondiente barrera 20 y seguira la correspondiente area de contacto inclinada al menos hasta el area de transicion 20t de la respectiva barrera 20 antes de girar hacia adentro (hacia el espacio 16) y despues hacia arriba para dejar el amortiguador de impacto establecido a traves de la abertura 18.
Las Figuras 3.1 y 3.2 representan, cada una, una barrera de una forma de V invertida estandar, la figura 3.2 con una pata acortada.
La Figura 3.3 muestra una barrera en W invertida con las areas de transicion interior y exterior entre las patas en W.
La barrera de la Figura 3.4 tiene un area de transicion exterior angulada, un area de transicion interior curva y patas de diferente ancho.
La Figura 3.5 representa una barrera similar a la Figura 3.2, pero con patas levemente curvas, mientras que se man- tiene la forma general de una V invertida.
Se ha demostrado mediante simulation por computation y experimentos de modelacion con agua que este amortiguador de impacto permite disminuir la velocidad de la corriente de metal, reduce las turbulencias dentro del amortiguador de impacto, reduce la velocidad de superficie y las turbulencias de superficie dentro del correspondiente re- cipiente metalurgico, en comparacion con todos los tipos de dispositivos de la tecnica anterior, tal como ya se men- ciono. Ademas minimiza el riesgo de salpicaduras en el caso de un refuerzo desalineado.
Esto es una indication para una disipacion de energla mas eficiente dentro del amortiguador de impacto.
Claims (15)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Amortiguador de impacto refractario, CARACTERIZADO porque provee las siguientes caracterlsticas en su posi- cion de uso:un fondo (10) con una superficie de impacto superior (10s); una pared (12) con una superficie interior (12i);extendiendose la pared (12) desde dicho fondo (10) hacia arriba hasta un extremo superior (14) del amortiguador de impacto;definiendo la superficie interior de la pared (12) y la superficie de impacto superior (10s) del fondo (10) un espacio (16);proyectandose una pluralidad de barreras (20) desde la superficie interior (12i) de la pared (12) a dicho es- pacio (16);teniendo dichas barreras (20) la forma de una V invertida o W invertida con una correspondiente cantidad de patas (201); yestando dispuestas dichas barreras (20) a una distancia una de otra al menos en una direccion horizontal.
- 2. El amortiguador de impacto de acuerdo con la reivindicacion 1, CARACTERIZADO porque las dichas barreras (20) estan dispuestas a diferentes distancias en la superficie de impacto superior o a diferentes distancias en el extremo superior (14) del amortiguador de impacto o bien, ambos.
- 3. El amortiguador de impacto de acuerdo con la reivindicacion 1, CARACTERIZADO porque algunas o todas de las dichas barreras (20) que estan dispuestas a una distancia una de otra en una direccion vertical se superponen entre si en una direccion horizontal.
- 4. El amortiguador de impacto de acuerdo con la reivindicacion 1, CARACTERIZADO porque algunas o todas de las dichas barreras (20) estan disenadas con al menos un perfil de seccion transversal del grupo que comprende: sec- cion transversal rectangular, seccion transversal triangular, seccion transversal semicircular, seccion transversal oval o combinaciones de las mismas.
- 5. El amortiguador de impacto de acuerdo con la reivindicacion 1, CARACTERIZADO porque algunas o todas de las dichas barreras (20) estan disenadas como una V invertida o una W invertida con un angulo de entre >45D y <170° entre dos patas adyacentes (201).
- 6. El amortiguador de impacto de acuerdo con la reivindicacion 1, CARACTERIZADO porque algunas o todas de las dichas barreras (20) estan disenadas con patas (20l) o diferentes longitudes.
- 7. El amortiguador de impacto de acuerdo con la reivindicacion 1, CARACTERIZADO porque algunas o todas de las dichas barreras (20) se proyectan desde la superficie interior (12i) de la pared al menos 10 mm.
- 8. El amortiguador de impacto de acuerdo con la reivindicacion 1, CARACTERIZADO porque algunas o todas de las dichas barreras (20) se proyectan desde la superficie interior (12i) de la pared 50 mm como maximo.
- 9. El amortiguador de impacto de acuerdo con la reivindicacion 1, CARACTERIZADO porque la distancia mas corta entre las barreras adyacentes (20) es al menos de 5 mm.
- 10. El amortiguador de impacto de acuerdo con la reivindicacion 1, CARACTERIZADO porque la distancia mas corta de las barreras adyacentes (20) es de 40 mm como maximo.
- 11. El amortiguador de impacto de acuerdo con la reivindicacion 1, CARACTERIZADO porque las barreras (20) son parte integral del amortiguador de impacto.
- 12. El amortiguador de impacto de acuerdo con la reivindicacion 1, CARACTERIZADO porque la pared (12), en su extremo superior (14), no tiene ninguna prominencia hacia el espacio (16).
- 13. El amortiguador de impacto de acuerdo con la reivindicacion 1, CARACTERIZADO porque las patas (201) de al menos una barrera (20) proveen un area de transicion curva (20t) entre ellas, en lugar de un angulo en un sentido matematico.
- 14. El amortiguador de impacto de acuerdo con la reivindicacion 1, CARACTERIZADO porque tiene al menos una barrera adicional en forma de V o W y dispuesta entre dichas barreras (20) en forma de una V invertida o W inverti- da.
- 15. El amortiguador de impacto de acuerdo con la reivindicacion 1, CARACTERIZADO porque las barreras (20) se extienden sobre al menos el 80% de la longitud circunferencial de la superficie interior (12i) de la pared (12).
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