ES2619977T3 - Base cerámica incombustible - Google Patents

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ES2619977T3
ES2619977T3 ES13150422.7T ES13150422T ES2619977T3 ES 2619977 T3 ES2619977 T3 ES 2619977T3 ES 13150422 T ES13150422 T ES 13150422T ES 2619977 T3 ES2619977 T3 ES 2619977T3
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Matthias Hoeck
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Abstract

Una base cerámica incombustible en el área de conexión con por lo menos una pared de un recipiente para el tratamiento de una masa fundida a alta temperatura, caracterizada porque a) la base presenta por lo menos dos capas a saber, b) una capa inferior hecha de un revestimiento permanente (10) cerámico refractario con lo menos un escalón y c) una capa superior hecha de un revestimiento de desgaste (20) cerámico refractario, en donde d) el revestimiento permanente (10) presenta una superficie (10o) que es adyacente al revestimiento de desgaste (20), que se encuentra inclinada a por lo menos 1° en comparación con el plano horizontal, e) esta superficie (10o) presenta un diseño tridimensional, y f) el revestimiento de desgaste (20) consiste en por lo menos 60M.-% de ladrillos (21) cerámicos sólidos refractarios, g) el revestimiento permanente (10) y el revestimiento de desgaste (20) presentan por lo menos una inconsistencia para la integración de por lo menos una abertura de descarga común para la masa fundida a alta temperatura.

Description

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DESCRIPCION
Base ceramica incombustible
La invention se refiere a una base ceramica incombustible (parte inferior) en el area de conexion con por lo menos una pared de un recipiente para el tratamiento de una masa fundida a alta temperatura.
El recipiente puede ser por ejemplo, una cuchara metalurgica. El estado de la tecnica y la invencion se describen con mayor detalle a continuation usando esta aplicacion.
Dicha cuchara se ilustra por ejemplo, en la patente US 5,879,618A o en “Revue de Metallurgie, 58, No. 718, 1.7.91, p. 781-788”. A grandes rasgos, en forma simplificada, consiste en una base y una pared que se levanta desde esa base con una section transversal interna en su mayona redonda de tal manera que se crea una forma similar a una vasija. En la base se dispone por lo menos un agujero (area de descarga).
Una masa fundida metalica tratada en la cuchara entra en una instalacion en direction descendente, por ejemplo una artesa, a traves de la descarga (llave). Para la regulacion/control de la cantidad de masa fundida metalica, existe, por ejemplo, un tapon o una valvula de placa deslizante, tambien llamado “medio de control”.
Si tambien entra chatarra en la artesa, la calidad del acero es reducida, asf como tambien la durabilidad de la artesa. Por ende, se intenta cerrar la abertura de descarga inmediatamente no bien la chatarra ha alcanzado la abertura de descarga. La cuchara luego se vuelca con la cantidad remanente de masa fundida y chatarra. De esta manera, ascienden las perdidas significativas de material asf como tambien los altos costos de reciclado.
Como la chatarra es mas liviana que la masa fundida metalica (masa fundida de acero) esta principalmente flota en el bano metalico. Por ende, la superficie de la base de la cuchara ha sido disenada en pendiente, a fin de transportar la mayor cantidad posible de metal lfquido a traves de la llave de descarga (abertura), que se encuentra en el punto mas bajo de la base, antes de que la chatarra fluya a traves de la misma.
Esto requiere una forma por lo tanto complicada de la base. El revestimiento incombustible de la base se torna complejo y costoso. La base segun “Revue de Metallurgie” presente este inconvientes.
La invencion tiene como objetivo presentar una construction, en la cual es posible retirar la mayor cantidad de masa fundida posible del recipiente de fusion en buena calidad.
A fin de alcanzar este objetivo, la invencion sugiere las siguientes medidas:
Como principio, es ventajoso transportar la masa fundida a lo largo de una superficie inclinada a la abertura de descarga (tobera). Por ende, la base de acuerdo con la invencion debena -por lo menos en segmentos- estar inclinada en comparacion con el plano horizontal. La superficie inclinada debena inclinarse especialmente hacia el area de descarga.
A fin de asegurar las condiciones reproducibles durante el vertido, la forma de la base, a traves de la cual la masa fundida fluye, debena ser siempre posiblemente consistente. Esto significa que la forma de la base, y especialmente la superficie de la base, idealmente permanece inalterada (dentro de los lfmites de las tolerancias tecnicas) incluso despues de una reparation o un intercambio de material incombustible desgastado.
Un revestimiento de desgaste monolftico producido de manera novedosa, tal como se describe en la patente US 5,879,618, necesariamente exhibe una geometna diferente despues de una reparacion.
La invencion sigue el otro camino segun “Revue de Metallurgie”. La base se forma a partir de un revestimiento permanente refractario, sobre el cual se dispone un revestimiento de desgaste, pero en otra forma de construccion.
El revestimiento permanente -o, mas espedficamente, la superficie del revestimiento permanente- ofrece la geometna deseada para el revestimiento de desgaste. El revestimiento permanente exhibe, en consecuencia, por lo menos un area inclinada y una forma tridimensional, y lo menos un escalon.
El revestimiento permanente no tiene que ser renovado hasta que haya transcurrido un largo penodo de tiempo, ya que no se somete a ningun desgaste. Solamente el revestimiento de desgaste que se dispone por encima del revestimiento permanente se usa completamente y tiene que ser reparado o reemplazado de vez en cuando.
Si el revestimiento de desgaste se coloca sobre el revestimiento permanente en forma de ladrillos refractarios, inmediatamente se revela que el costado superior del revestimiento de desgaste presenta la misma, o generalmente la misma, forma (geometna) que el costado superior del revestimiento permanente. Esto es especialmente valido siempre
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que los ladrillos del revestimiento de desgaste sean generalmente identicos y esten generalmente dispuestos en la misma direction.
Esto tambien es valido si los ladrillos individuales, areas de ladrillos o todo el revestimiento de desgaste se reemplazan o renuevan, ya que el revestimiento permanente permanece sin tocarse en el proceso y continua definiendo la geometna de la superficie.
Las caractensticas mencionadas con anterioridad son validas dentro de los lfmites de las circunstancias tecnicas. Una base (inclinada) a partir de un material ceramico incombustible nunca puede ser exactamente plana (plana en pendiente) de manera matematica/ffsica y, en el caso de una cuchara con una section transversal interna redonda, existen transiciones inevitables entre los ladrillos a la pared o entre los ladrillos y el area de descarga, que tienen que llenarse en un paso separado. Para lograr esto, a continuation se provee information detallada. No obstante, estos son solamente medidas de refuerzo, ya que la parte principal de la capa de desgaste puede estar hecha de ladrillos estandares.
En su modalidad mas general, la invention se relaciona con una base ceramica incombustible en el area de conexion con por lo menos una pared de un recipiente para el tratamiento de una masa fundida a alta temperatura, con las caractensticas de la revindication 1.
La informacion del estilo "superior, inferior " etc. siempre se refiere a la position en uso normal del recipiente.
El termino "ladrillo solido" incluye todos los tipos de ladrillos ceramicos refractarios clasicos independientemente de su geometna o composition. Los ladrillos solidos son ladrillos refractarios particularmente compactos en forma de un cuboide, una columna o un poKgono tridimensional con una estructura interna principalmente homogenea. La porosidad abierta y/o cerrada debena ser lo mas baja posible, por ejemplo <20% vol, mejor <15% vol, <10% vol o <5% vol.
Especialmente, se excluyen aquellos ladrillos que presentan una abertura o cavidades mas grandes individuales y/o ladrillos para aplicaciones metalurgicas especiales, tales como obturadores de purga de gas y otros elementos funcionales. Sin embargo, una tobera o un obturador de purga de gas pueden conformarse en el revestimiento asf como tambien en el revestimiento de desgaste como un elemento independiente discreto. La expresion "elemento independiente discreto" hace referencia al uso independiente del revestimiento de desgaste.
De acuerdo con la invencion, por lo menos 60M.-% del revestimiento de desgaste debena consistir en dichos ladrillos solidos. Este valor tambien puede ser >65M.-%, >70M.-%, >75M.-%, >80M.-%, >85M.-%, >90M.-%, >93M.-%, o >95M.-%. El porcentaje correspondiente de ladrillos solidos depende de la forma, las dimensiones y el tamano de la correspondiente cuchara; debena ser lo mas alto posible, a fin de recrear la estructura de superficie del revestimiento permanente lo mejor posible.
La parte remanente puede estar formada, por ejemplo, de una masa incombustible, que se aplica en el area de transition entre los ladrillos adyacentes, entre los ladrillos y la pared, o en otros elementos, en el area de descarga etc., a fin de llenar los huecos (espacios). A continuacion se brinda informacion adicional al respecto.
De acuerdo con una modalidad, el revestimiento permanente consiste en una masa monolttica incombustible. La totalidad del revestimiento permanente puede producirse in situ o en un lugar arbitrario, incluso fuera de la planta, dentro del cual se usa el recipiente para la masa fundida. Es ventajoso disenar el revestimiento permanente como elemento prefabricado. El elemento prefabricado puede consistir en una o multiples partes (por ejemplo, de 2 a 10 partes) y puede consistir, por ejemplo, de elementos que se complementan entre s! en un revestimiento permanente completo. EL revestimiento permanente de la base se conforma luego en la cuchara y, posteriormente, el revestimiento de desgaste se coloca encima del revestimiento permanente.
La forma tridimensional del revestimiento permanente es importante, porque decide como es la estructura de superficie del revestimiento de desgaste. La estructura de superficie del revestimiento de desgaste es importante porque esta superficie esta en contacto con la masa fundida y a fin de poder dirigir la mayor cantidad posible de masa fundida a una calidad alta a traves de la descarga.
Adicionalmente el revestimiento permanente puede presentar diferentes instalaciones externas e internas, por ejemplo:
- una instalacion para la creation de un area de impacto (un colchon de impacto) para la masa fundida
- un paso para el drenaje de la masa fundida
- una muesca para la instalacion interna de un obturador de purga de gas, un bloqueo de pozo, o similar
- una muesca en forma de bol
- una pared que apunta hacia arriba para la formation de un vertedero.
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El revestimiento de desgaste adopta estas formas directamente, tal como se describio con anterioridad.
La superficie del revestimiento permanente y, por ende, tambien la correspondiente superficie del revestimiento de desgaste puede estar completa o parcialmente inclinada. La pendiente maxima usualmente esta a 45° respecto del plano horizontal, con lfmites superiores posibles a 30°, 25°, 15° o 10° y lfmites inferiores posibles a 1.5°, 2°, 3°, 4°, 5° u 8°.
De acuerdo con una modalidad, la superficie del revestimiento permanente, que es adyacente al revestimiento de desgaste, se encuentra, por lo menos en segmentos, inclinada de 2° a 25° en comparacion con el plano horizontal. Los segmentos en proximidad a la abertura de descarga (llave) pueden presentar una pendiente mas pronunciada que los segmentos en el area de pared del recipiente metalurgico.
La forma de la superficie del revestimiento de desgaste es incluso mas similar a la forma de la superficie del revestimiento permanente, si los siguientes parametros se toman en cuenta por lo menos individualmente o, mejor, en combinacion:
- Por lo menos 75% de los ladrillos solidos del revestimiento de desgaste se disponen en una unica capa. Se alcanza una consistencia superior si ese valor es >80%, >85%, >90% o incluso >95%.
- Por lo menos 60% o, mejor, por lo menos 65%, 70%, 75% u 80% de los ladrillos solidos del revestimiento de desgaste son identicos. El paralelismo entre las superficies del revestimiento permanente y del revestimiento de desgaste se optimiza, si mas del 85%, por ejemplo >90% o 95% de los ladrillos del revestimiento de desgaste son identicos.
- Los ladrillos del revestimiento de desgaste se disponen principalmente (>80%, >85%, >90%, >95%) en la misma orientation o en un patron consistente, por ejemplo un “patron de espina de pez”.
La invention permite insertar los ladrillos solidos de la parte de desgaste por lo menos parcialmente como segmentos prefabricados, cada uno de los cuales consisten en multiples ladrillos solidos. De esta manera, es posible simplificar las reparaciones.
De acuerdo con lo mencionado, la geometna de los ladrillos no es crucial. Sin embargo, las bases, cuyo revestimiento de desgaste consiste en por lo menos 70M.-% o por lo menos 75M.-% de ladrillos solidos, que presentan forma triangular, rectangular o poligonal en la vista superior (vista en planta), puede formarse de manera particularmente facil.
De acuerdo con otra modalidad, el revestimiento de desgaste consiste en por lo menos 80M.-% de ladrillos solidos, que tienen su extension mas grande en direction vertical.
Por lo general, los ladrillos de la pared de desgaste pueden realizarse a partir de cualquier material incombustible, por ejemplo al menos de un material del siguiente grupo: Magnesia (MgO), Alumina (AI2O3), Magnesia-Carbono (MgO-C), Poloma (MgO-CaO), Magnesia-Cromito (MgO-Cr2O3), TiO2.
En la cuchara con una section transversal interna redonda/circular y ladrillos cuboides para el revestimiento permanente o de desgaste, los huecos/espacios se erigen inevitablemente entre la base y la pared. Los huecos analogos pueden erigirse, por ejemplo
- entre los ladrillos solidos
- entre los ladrillos solidos y el revestimiento permanente
- entre los ladrillos solidos y un elemento separado en la base
Estos huecos se pueden llenar con una masa ceramica incombustible. Esta aplicacion puede llevarse a cabo en forma manual o automatica; por ejemplo, mediante estampado, esparcido o empalme.
A fin de evitar las grietas (hendiduras) entre los ladrillos solidos adyacentes del revestimiento de desgaste, una modalidad de la invencion sugiere lo siguiente: los ladrillos solidos, que yacen sobre una superficie del revestimiento permanente, que se encuentra inclinada por lo menos 1,5° respecto del plano horizontal, se disponen, por ejemplo, desfasados de manera escalonada, tal como se ilustra en la description de las figuras (siempre que un soporte plano no sea posible).
La invencion presenta las siguientes ventajas en comparacion con el estado del arte:
- Es posible usar cualesquiera tipos de materiales incombustibles para el revestimiento de desgaste.
- Las masas que presentan una alta solidez y una alta resistencia a hidratacion pueden emplearse en un revestimiento permanente monolftico, por ejemplo, masas de alumina.
- El tiempo de montaje de la base es corto porque el revestimiento permanente, que no se renueva, ya define la forma de la superficie de la base terminada.
- El montaje del revestimiento permanente como elemento preformado/prefabricado optimiza el montaje de todo el conjunto de base.
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- Los errores durante el montaje en general son imposibles, ya que el revestimiento permanente permanece inalterado.
- La disposition de los ladrillos de la capa de desgaste es simple, los errores durante la selection de los formatos o la colocation de los ladrillos se minimizan.
- Tambien pueden producirse formas de base complejas.
- Las instalaciones internas y externas pueden integrarse con facilidad.
- El revestimiento permanente no esta en contacto con la masa fundida; por ende, su tiempo de servicio se incrementa en mayor medida, incluso si se usan materiales incombustibles baratos. El perfil del revestimiento permanente se conserva de manera permanente.
- Durante el vaciado, el recipiente solo tiene que ser ligeramente volcado/inclinado.
- El consumo de material incombustible se reduce.
Otras caractensticas de la invention se ilustran en las caractensticas de las reivindicaciones que siguen, asf como tambien los otros documentos de la solicitud. Las caractensticas individuales tambien se pueden aplicar en diferentes combinaciones, siempre que esto no se excluya de manera explfcita o no sea tecnicamente absurdo.
La invencion se describe de manera adicional a continuation con ayuda de las diferentes modalidades. Las figuras que siguen ilustran, cada una en forma esquematica, lo siguiente:
Las Figuras 1a, 1b y 1c: muestran una vista en perspectiva de una cuchara de acuerdo con la invencion en una vista detallada y despues del ensamblaje.
La Fig. 2: muestra una section transversal parcial a traves de un primer segmento de la base.
La Fig. 3: muestra una seccion transversal parcial a traves de un segundo segmento de la base.
La Fig. 4: muestra una seccion transversal parcial a traves de un tercer segmento de la base.
La Fig. 5: muestra una seccion transversal parcial a traves de un cuarto segmento de la base.
La Fig. 6: muestra una seccion transversal parcial a traves la cuchara con la base analoga a la Fig.1.
En las figuras, se despliegan elementos identicos o de apariencia similar, con los mismos numeros de referencia. Se describe una disposicion, en la cual la cuchara se alinea de manera exactamente vertical.
La Figura 1a, 1b y 1c muestran una base con dos capas; a saber, una capa inferior 10 y una capa superior 20 que esta dispuesta encima de la misma. Ambas son aproximadamente circulares en la vista superior (planta).
La capa inferior 10 esta disenada como un revestimiento permanente y esta hecha de una masa ceramica incombustible sobre una base de alumina. El revestimiento permanente 10 esta disenado completamente como un elemento prefabricado y presenta una superficie inferior horizontal 10u y una superficie superior disenada a nivel tridimensional 10o. La superficie l0o presenta las siguientes areas:
- un primer escalon 13 aproximadamente en el centro
- un colchon de impacto elevado 14 en el tercio superior izquierdo
- todas las areas de la superficie 10o se encuentran en una pendiente a aproximadamente 3° respecto del plano horizontal - donde la pendiente esta en direction hacia un area de descarga 30.
La capa superior 20, o la capa de desgaste, consiste principalmente (a >80M.-%) en ladrillos refractarios cuboides 21 del mismo tamano en una organization consistente, salvo en el area de descarga 30.
Por ende, la geometna del lado inferior 20u y el lado superior 20o de la capa de desgaste 20 por lo general sigue las condiciones geometricas del lado superior 10o del revestimiento permanente 10.
Las diferencias aparecen solo por el hecho de que los ladrillos 21 (ladrillos solidos) estan ligeramente desfasados en el area del escalon 13 (pendiente: aproximadamente 90°), tal como se ilustra en la figura 2. El espacio 23 creado de esta manera entre el lado superior 10o del revestimiento permanente y el lado inferior 20u del ladrillo 21.1 se llena con masa incombustible basada en alumina.
Esto es valido en forma analoga para los escalones en las areas con una pendiente de, por ejemplo, 25° (figura 3) o el posicionamiento de los ladrillos solidos 21 en superficies inclinadas consecutivas con diferentes pendientes (figura 4).
La Figura 5 muestra una modalidad, en donde las superficies inclinadas planas de las figuras 3,4 son reemplazadas por un contorno en forma de escalon, lo cual, no obstante -tecnicamente- en forma conjunta crea una pendiente similar a la
ilustrada en la figura 3. Hasta ahora, el termino "superficie inclinada" tecnicamente incluye, ademas, las modalidades con los correspondientes escalones pequenos consecutivos 13 (figura 5).
Tal como se ilustra en las figuras 1a, 1b y 1c y 6, tambien existen huecos Z entre los ladrillos 21 y una pared del recipiente 5 curvada adyacente 52 de una cuchara 50. Estas areas tambien se llenan con una masa incombustible monolftica.
En una base de acuerdo con la invention, solamente el revestimiento de desgaste 20 se reemplaza. A fin de lograr esto, los ladrillos 21 y posibles elementos adicionales del revestimiento de desgaste 20 se desmantelan. El revestimiento permanente 10 permanece inalterado. El nuevo revestimiento de desgaste 20, por ende, se vuelve a conformar sobre la 10 geometna existente del revestimiento permanente 10 de tal manera que el lado superior 20o del revestimiento de
desgaste 20 corresponda con la geometna de la superficie del revestimiento permanente 10 nuevamente.
De esta manera, se provee una option de reparation sencilla, rapida y economica, en la cual el diseno tridimensional es determinado automaticamente por el revestimiento permanente (durable) inalterado 10.
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Claims (13)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una base ceramica incombustible en el area de conexion con por lo menos una pared de un recipiente para el tratamiento de una masa fundida a alta temperatura, caracterizada porque
    a) la base presenta por lo menos dos capas a saber,
    b) una capa inferior hecha de un revestimiento permanente (10) ceramico refractario con lo menos un escalon y
    c) una capa superior hecha de un revestimiento de desgaste (20) ceramico refractario, en donde
    d) el revestimiento permanente (10) presenta una superficie (10o) que es adyacente al revestimiento de desgaste (20), que se encuentra inclinada a por lo menos 1° en comparacion con el plano horizontal,
    e) esta superficie (10o) presenta un diseno tridimensional, y
    f) el revestimiento de desgaste (20) consiste en por lo menos 60M.-% de ladrillos (21) ceramicos solidos refractarios,
    g) el revestimiento permanente (10) y el revestimiento de desgaste (20) presentan por lo menos una inconsistencia para la integration de por lo menos una abertura de descarga comun para la masa fundida a alta temperatura.
  2. 2. La base de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque el revestimiento permanente (10) consiste principalmente en por lo menos una masa refractaria monolftica.
  3. 3. La base de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque el revestimiento permanente (10) es un elemento preformado que ha sido hecho por lo menos de una masa refractaria monolftica.
  4. 4. La base de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque la superficie (10o) del revestimiento permanente (10), que es adyacente al revestimiento de desgaste (20) se encuentra, por lo menos en segmentos, en una pendiente de 2° a 25° en comparacion con el plano horizontal.
  5. 5. La base de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque por lo menos un elemento (14, 30) separado que se conforma en el revestimiento permanente (10) y el revestimiento de desgaste (20).
  6. 6. La base de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque por lo menos 75% de los ladrillos solidos (21) del revestimiento de desgaste (20) se disponen en una capa unica.
  7. 7. La base de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque por lo menos 60% de los ladrillos solidos (21) del revestimiento de desgaste (20) son identicos.
  8. 8. La base de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque los ladrillos solidos (21) del revestimiento de desgaste (20) se disponen al menos parcialmente como segmentos pre-ensamblados que consisten en multiples ladrillos solidos.
  9. 9. La base de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque el revestimiento de desgaste (20) consiste en por lo menos 70M.-% de ladrillos solidos (21), que presentan un perfil triangular, rectangular o poligonal en la vista superior.
  10. 10. La base de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque el revestimiento de desgaste (20) consiste en por lo menos 80M.-% de ladrillos solidos (21), que tienen su extension mas grande en direction vertical.
  11. 11. La base de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque los ladrillos solidos (21) del revestimiento de desgaste (20) consisten en al menos un material del siguiente grupo: Magnesia, Alumina, Magnesia-Carbono, Doloma, Magnesia-Cromito.
  12. 12. La base de acuerdo con la reivindicacion 1 o 5, caracterizada porque los huecos
    - entre los ladrillos solidos (21),
    - entre los ladrillos solidos (21) y una (52) pared del recipiente (50)
    - entre los ladrillos solidos (21) y el revestimiento permanente (10)
    - entre los ladrillos solidos (21) y un elemento separado (14, 30) en la base se llenan, al menos parcialmente, con una masa ceramica refractaria.
  13. 13. La base de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque los ladrillos solidos (21) se disponen desfasados en forma de escalones en el area de una superficie (10o) del revestimiento permanente (10) , que se encuentra inclinada a por lo menos 1.5° en comparacion con el plano horizontal.
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