ES2936869T3

ES2936869T3 - Boquilla de colada

Info

Publication number: ES2936869T3
Application number: ES18820162T
Authority: ES
Inventors: Takafumi Harada; Kouichi Tachikawa
Original assignee: Krosaki Harima Corp
Current assignee: Krosaki Harima Corp
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2038-06-19
Also published as: CN110809499B; JP7068170B2; TWI673124B; EP3643427A4; EP3643427B1; JPWO2018235801A1; WO2018235801A1; EP3643427A1; US11117187B2; CN110809499A; US20200108440A1; TW201904690A

Abstract

El propósito de la presente invención es suprimir o evitar la destrucción de un cuerpo de boquilla de colada. Una boquilla de colada comprende un cuerpo de boquilla 3 del cual una parte del extremo superior está encerrada por medio de una caja de metal 4, donde se proporciona una piscina de gas 2 entre una superficie periférica exterior de la parte del extremo superior del cuerpo de la boquilla 3 y un periférico interior superficie de la caja metálica 4. Al menos una parte de la piscina de gas 2 está provista de una parte 1 que forma un puente entre la superficie periférica exterior de la parte del extremo superior del cuerpo de la boquilla 3 y la superficie periférica interior de la caja metálica 4. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Boquilla de colada

CAMPO TÉCNICO

La presente invención está relacionada con una boquilla de colada para uso en la colada continua de acero fundido.

TÉCNICA ANTERIOR

En la colada continua de acero fundido, como medio para descargar acero fundido de una cuchara a una artesa, se usa habitualmente una boquilla larga como boquilla de colada para eliminar la oxidación del acero fundido, y el arrastre de escoria existente en una superficie superior del acero fundido situado dentro de la artesa al interior del acero fundido. Por otro lado, como medio para verter acero fundido desde la artesa a un molde, una boquilla de inmersión está unida habitualmente como boquilla de colada por debajo de una boquilla inferior fijada al fondo de la artesa.

La siguiente descripción se realizará principalmente tomando la boquilla larga como ejemplo de una boquilla de colada.

La boquilla larga está unida a una boquilla inferior instalada en el fondo de la cuchara a través de un elemento de empaquetadura (sellado) o similar. Entre la boquilla inferior y la boquilla larga, se requiere un elevado nivel de rendimiento de contacto con apriete (rendimiento de sellado) para eliminar (a) el mezclado de aire (oxígeno, etc.) en el acero fundido, (b) las fugas de acero fundido por una parte de junta entre la boquilla inferior y la boquilla larga, y (c) daños por desgaste de la zona cercana a la parte de junta debidos a oxidación y similares cuando la boquilla inferior y la boquilla larga están hechas de un material que contiene carbono, etc. Además, cada vez que se sustituye la cuchara se realizan un desacoplamiento y un reacoplamiento de la boquilla larga con respecto a la boquilla inferior. Es decir, el desacoplamiento y el reacoplamiento se repiten un número de veces igual al de las sustituciones de la cuchara.

En la parte de junta entre la boquilla inferior y la boquilla larga, es probable que se deteriore el rendimiento de contacto con apriete debido al trabajo de desacoplamiento y reacoplamiento, a la adhesión de acero fundido, escoria, etc., daños a las boquillas, y otros, produciendo como resultado la formación de un hueco. La formación de un hueco conduce al deterioro del rendimiento de sellado, lo que aumenta el riesgo de que se aspire aire dentro de las boquillas y este aire provoque la oxidación del acero fundido, daños a las boquillas debidos a la oxidación cuando las boquillas están hechas de un material refractario que contiene carbono, etc.

Como medida contra este problema, se emplea una técnica de soplado de gas inerte desde las cercanías de un extremo superior de la boquilla larga. Por ejemplo, los siguientes Documentos de Patente 1 a 3 describen una boquilla larga que comprende un cuerpo de la boquilla hecho de un material refractario y una carcasa metálica dispuesta de forma que rodea una periferia exterior de un extremo superior del cuerpo de la boquilla, donde la boquilla larga está configurada para expulsar gas por un hueco existente entre el extremo superior del cuerpo de la boquilla y la carcasa metálica, o similar. En estos Documentos de Patente, se forma un hueco de aire para el flujo de gas (este hueco de aire se denominará de aquí en adelante "depósito de gas") entre una superficie periférica exterior del extremo superior del cuerpo de la boquilla y una superficie periférica interior de la carcasa metálica.

Además, por ejemplo, el siguiente Documento de Patente 4 describe una boquilla larga que comprende un cuerpo de la boquilla hecho de un material refractario y una carcasa metálica dispuesta de forma que rodea una periferia exterior de un extremo superior del cuerpo de la boquilla, donde la boquilla larga está configurada para expulsar gas por un agujero interior del cuerpo de la boquilla en una posición situada por debajo de una parte de junta con una boquilla inferior. En el Documento de Patente 4, un depósito de gas está conformado entre una superficie periférica exterior del extremo superior del cuerpo de la boquilla y una superficie periférica interior de la carcasa metálica.

El Documento de Patente 5 describe un aparato para uso en el vertido sumergido de metales fundidos que incluye una boquilla, un tubo de vertido sumergible alargado aguas abajo de dicha boquilla y medios que forman una unión entre ellos.

Los Documentos de Patente 6 y 7 describen un aparato de suministro de metal fundido para una máquina de colada continua.

LISTA DE REFERENCIAS

[Documentos principales]

Documento de Patente 1: JP 2011-212721A

Documento de Patente 2: JP 2014-133241A

Documento de Patente 3: JP H05-023808A

Documento de Patente 4: JP S62-130753A

Documento de Patente 5: US 4429816 A

Documento de Patente 6: WO 97/04901 A1

Documento de Patente 7: US 4854487 A

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

[Problema técnico]

En las boquillas largas, como se describe en los Documentos de Patente anteriores, que están configuradas de tal manera que entre la superficie periférica exterior del extremo superior del cuerpo de la boquilla y la superficie periférica interior de la carcasa metálica se forma un hueco de aire que actúa como depósito de gas, es probable que se produzca rotura, por ejemplo agrietamiento, en algún lugar del extremo superior del cuerpo de la boquilla en una región en la que existe el hueco de aire. La aparición de esta rotura provoca irregularidad de la expulsión de gas e incrementa el riesgo de que se aspire aire exterior (oxígeno) al interior del agujero interior, o de fugas de acero fundido.

La boquilla de inmersión instalada entre la artesa y un molde tiene el mismo problema.

Un problema que debe ser resuelto por la presente invención es eliminar o evitar dicha rotura del cuerpo de la boquilla de colada.

[Solución al Problema Técnico]

La presente invención se define en las reivindicaciones.

[Efecto de la Invención]

En la boquilla de colada de acuerdo con la presente invención, el segmento de arriostramiento se proporciona en al menos una parte del depósito de gas para formar un puente entre la superficie periférica exterior del extremo superior del cuerpo de la boquilla y la superficie periférica interior de la carcasa metálica. De esta manera, en la boquilla de colada configurada para conformar un depósito de gas entre la superficie periférica exterior del extremo superior del cuerpo de la boquilla y la superficie periférica interior de la carcasa metálica, es posible evitar que se produzca la rotura del extremo superior del cuerpo de la boquilla. También es posible evitar o reducir la oxidación de un agujero interior de la boquilla de colada y de las cercanías de una parte de junta con una boquilla inferior, y la erosión provocada por óxido de hierro o similar, evitando de este modo las fugas de acero fundido por las cercanías de la parte de junta y el deterioro de la calidad del acero.

En una realización de la presente invención en la que se introducen partículas resistentes al calor en al menos una parte del depósito de gas, las partículas resistentes al calor realizan una función de dispersión de tensión, de modo que es posible eliminar o evitar la rotura del extremo superior del cuerpo de la boquilla.

En una realización de la presente invención en la que las partículas resistentes al calor no están pegadas ni entre sí ni al cuerpo de la boquilla ni a la carcasa metálica, incluso cuando se produce deformación del depósito de gas, las propias partículas resistentes al calor pueden ser desplazadas para proporcionar un efecto de eliminar o evitar la concentración de tensión.

Además, solo es necesario rellenar con las partículas resistentes al calor al menos una parte del depósito de gas y restringir la parte rellenada mediante una fuerza mecánica externa, por ejemplo, por prensado. De esta manera, en comparación con un caso en el que una pluralidad de componentes se proporcionan de forma fija dentro del depósito de gas en posiciones respectivas, el proceso de producción se vuelve más simple y más fácil, de modo que es posible producir la boquilla de colada en un período de tiempo más corto a menor coste.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es una vista en sección longitudinal de una boquilla larga como un ejemplo de una boquilla de colada de acuerdo con una primera realización de la presente invención (esta boquilla larga tiene una estructura en la que una parte de junta con una boquilla inferior forma un cierto ángulo).

La Figura 2 es un diagrama conceptual que muestra una fuerza aplicada a la parte de junta y una fuerza de reacción radial, en el ejemplo de la Figura 1.

La Figura 3 es una vista en sección longitudinal de una boquilla larga como otro ejemplo de la boquilla de colada de acuerdo con la primera realización (esta boquilla larga tiene una estructura en la que una parte de junta con una boquilla inferior no forma ningún ángulo).

La Figura 4 es una vista en sección longitudinal que muestra un ejemplo de una boquilla larga convencional, junto con una boquilla inferior unida a la misma, donde se proporciona una lámina cerámica o un material de sellado en una parte de junta entre la boquilla inferior y la boquilla larga.

La Figura 5 es un diagrama conceptual que muestra un ejemplo de la disposición de un segmento de arriostramiento en una boquilla de colada de acuerdo con la presente invención, en un estado en el que se desarrolla una superficie periférica interior de una carcasa metálica o una superficie periférica exterior de un cuerpo de la boquilla larga, donde el segmento de arriostramiento está compuesto por una pluralidad de elementos columnares dispuestos de manera que se extienden en una dirección longitudinal del cuerpo de la boquilla larga en relación paralela, donde la forma de la sección transversal de cada uno de los elementos columnares no está particularmente limitada.

La Figura 6 es un diagrama conceptual que muestra otro ejemplo de la disposición del segmento de arriostramiento en la boquilla de colada de acuerdo con la presente invención, en el estado en el que se desarrolla la superficie periférica interior de la carcasa metálica o la superficie periférica exterior del cuerpo de la boquilla larga, donde el segmento de arriostramiento está compuesto por una pluralidad de elementos columnares dispuestos de manera que se extienden oblicuamente en relación paralela.

La Figura 7 es un diagrama conceptual que muestra otro ejemplo más de la disposición del segmento de arriostramiento en la boquilla de colada de acuerdo con la presente invención, en el estado en el que se desarrolla la superficie periférica interior de la carcasa metálica o la superficie periférica exterior del cuerpo de la boquilla larga, donde el segmento de arriostramiento está compuesto por una pluralidad de elementos columnares dispuestos de tal manera que dos de ellos adyacentes se extienden oblicuamente en relación de cruce.

La Figura 8 es un diagrama conceptual que muestra otro ejemplo más de la disposición del segmento de arriostramiento en la boquilla de colada de acuerdo con la presente invención, en el estado en el que se desarrolla la superficie periférica interior de la carcasa metálica o la superficie periférica exterior del cuerpo de la boquilla larga, donde el segmento de arriostramiento está compuesto por una pluralidad de líneas paralelas que se extienden en una dirección circunferencial del cuerpo de la boquilla larga y cada una consta de dos o más elementos columnares dispuestos de tal manera que la dirección de longitud de cada uno de ellos está dispuesta en la dirección circunferencial, y donde los elementos columnares de las líneas paralelas están dispuestos en un patrón al tresbolillo cuando se observan en la dirección longitudinal.

La Figura 9 es un diagrama conceptual que muestra otro ejemplo más de la disposición del segmento de arriostramiento en la boquilla de colada de acuerdo con la presente invención, en el estado en el que se desarrolla la superficie periférica interior de la carcasa metálica o la superficie periférica exterior del cuerpo de la boquilla larga, donde el segmento de arriostramiento está compuesto por una pluralidad de elementos columnares dispuestos de manera que se extienden en la dirección longitudinal en relación paralela, y donde cada uno de los elementos columnares está dividido en dos o más subelementos que están dispuestos de manera dispersa.

La Figura 10 es un diagrama conceptual que muestra otro ejemplo adicional de la disposición del segmento de arriostramiento en la boquilla de colada de acuerdo con la presente invención, en el estado en el que se desarrolla la superficie periférica interior de la carcasa metálica o la superficie periférica exterior del cuerpo de la boquilla larga, donde el segmento de arriostramiento está compuesto por una pluralidad de elementos columnares dispuestos de manera dispersa, de modo que las caras finales circulares opuestas de cada uno de ellos miran, respectivamente, hacia la superficie periférica exterior del cuerpo de la boquilla larga y hacia la superficie periférica interior de la carcasa metálica.

Las Figuras 11(a) a 11(c) son diagramas conceptuales que muestran ejemplos de la forma y disposición del segmento de arriostramiento en la boquilla de colada de acuerdo con la presente invención, en una sección tomada en una dirección transversal con respecto a un espacio como un depósito de gas entre la superficie periférica exterior del cuerpo de la boquilla larga y la superficie periférica interior de la carcasa metálica, donde la Figura 11 (a), la Figura 11 (b) y la Figura 11 (c) son, respectivamente, (a) un ejemplo en el que una barra redonda, es decir, una columna, está dispuesta de tal manera que una dirección de longitud de la misma está orientada en la dirección longitudinal, (b) un ejemplo en el que una barra cuadrada, es decir, un prisma cuadrangular, está dispuesta de tal manera que una dirección de longitud de la misma está orientada en la dirección longitudinal, y (c) un ejemplo en el que una columna o un prisma cuadrangular está dispuesta de tal manera que una dirección de longitud de la misma está orientada en la dirección circunferencial, a lo largo de respectivas curvaturas de las superficies periféricas interior y exterior (superficies de definición del depósito de gas).

La Figura 12 es una vista en sección longitudinal de una boquilla larga como un ejemplo de una boquilla de colada de acuerdo con una segunda realización de la presente invención (esta boquilla larga tiene una estructura en la que una parte de junta con una boquilla inferior forma un cierto ángulo).

La Figura 13 es un diagrama conceptual que muestra un espacio entre tres partículas esféricas resistentes al calor adyacentes, expresado conceptualmente como un círculo inscrito, en un estado en el que las partículas resistentes al calor se introducen en un depósito de gas en la boquilla de colada de acuerdo con la presente invención.

La Figura 14 es un diagrama conceptual que muestra un ejemplo del estado en el que las partículas esféricas resistentes al calor se introducen en el depósito de gas en la boquilla de colada de acuerdo con la presente invención.

La Figura 15 es un diagrama conceptual que muestra ejemplos de la disposición y los tamaños relativos de una entrada de gas, una salida de gas y un orificio que actúan como vía que comunica con la salida de gas (orificio de gas) de un depósito de gas relleno al menos parcialmente de partículas resistentes al calor en una boquilla larga como un ejemplo de la boquilla de colada de acuerdo con la presente invención.

La Figura 16 es un diagrama conceptual que muestra un ejemplo en el que un filtro o similar está instalado en la boquilla larga como un ejemplo de la boquilla de colada de acuerdo con la presente invención para evitar que las partículas resistentes al calor introducidas en al menos una parte del depósito de gas salgan por la entrada de gas o similar del depósito de gas.

DESCRIPCIÓN DE LAS REALIZACIONES

Se describirán ahora realizaciones de la presente invención y ejemplos prácticos de la misma tomando una boquilla larga como un ejemplo de una boquilla de colada, haciendo referencia apropiadamente a los dibujos.

< Primera Realización >

Describiendo mediante referencia a una boquilla larga convencional como se muestra en la Figura 4, se produce rotura, por ejemplo agrietamiento, de un cuerpo de la boquilla larga (en esta especificación, también denominado simplemente "cuerpo de la boquilla") 3 de la boquilla larga en el que está conformado un depósito de gas 2 entre una superficie periférica exterior del cuerpo de la boquilla larga 3 y una superficie periférica interior de una carcasa metálica 4, debido al fenómeno de que se aplica una fuerza a una parte de junta con una boquilla inferior 7 en una dirección desde un eje central de la boquilla larga que se extiende en una dirección de paso de acero fundido (que corresponde a una dirección vertical durante el uso; denominada de aquí en adelante simplemente "dirección longitudinal") hacia una periferia exterior de la boquilla larga, es decir, en una dirección radial (denominada de aquí en adelante también simplemente "dirección transversal").

Esta fuerza radial surge principalmente por la acción de un evento o una combinación de dos eventos: (1) contacto a presión en una parte de junta entre la boquilla inferior y la boquilla larga, y (2) contacto parcial o compresión local en la parte de junta entre la boquilla inferior y la boquilla larga.

Con respecto a (1) el contacto a presión en la parte de junta entre la boquilla inferior y la boquilla larga, en un caso en el que la parte de junta entre la boquilla inferior y la boquilla larga forma un ángulo inclinado oblicuamente hacia arriba con respecto a la dirección transversal, como en una parte de junta 10 mostrada en la Figura 1, es decir, la parte de junta forma un ángulo inferior a 90° con respecto a la dirección longitudinal, una fuerza de contacto a presión que actúa verticalmente durante la unión genera un vector radial, como se muestra en la Figura 2, y de este modo se tira del cuerpo de la boquilla larga en su dirección circunferencial, produciendo como resultado la aparición de agrietamiento o rotura principalmente longitudinales.

Con respecto a (2) contacto parcial o compresión local en la parte de junta entre la boquilla inferior y la boquilla larga, por ejemplo, en un caso en el que la boquilla inferior y la boquilla larga están unidas en un estado en el que sus ejes centrales están desplazados uno con respecto al otro, solo se ponen en contacto parcialmente entre sí en la dirección circunferencial, de modo que se aplica localmente una fuerza radial a la parte de contacto parcial y, de este modo, actúa una fuerza de tracción sobre el cuerpo de la boquilla larga en la dirección longitudinal o actúa una fuerza de flexión en las inmediaciones de la parte de junta en la dirección transversal, produciendo como resultado la aparición de agrietamiento o rotura (consúltese una línea con flechas en la Figura 3 que indica una dirección de desplazamiento del eje central de la boquilla inferior con respecto al eje central de la boquilla larga).

Como se muestra en la Figura 4, en la estructura convencional, el depósito de gas 2 es un espacio simple en el que no existe ningún elemento para restringir el cuerpo de la boquilla larga. De esta manera, si el evento anterior (1) o (2) se produce en una estructura convencional de este tipo, el cuerpo de la boquilla larga se romperá.

Por lo tanto, una boquilla larga de acuerdo con la presente invención comprende un segmento de arriostramiento 1 proporcionado en al menos una parte de un depósito de gas 2 para formar un puente entre una superficie periférica exterior de un cuerpo de la boquilla 3 y una superficie periférica interior de una carcasa metálica 4, como se ejemplifica en la Figura 1. Este segmento de arriostramiento 1 funciona para restringir la superficie periférica exterior del cuerpo de la boquilla 3 en su dirección radial, de modo que, cuando se aplica una fuerza al cuerpo de la boquilla larga debido al evento anterior (1) o (2), el cuerpo de la boquilla larga está restringido de manera que es menos probable que se produzca deformación y desplazamiento del mismo hacia el depósito de gas 2, evitando o eliminando de este modo la aparición de agrietamiento o rotura en el cuerpo de la boquilla larga 3.

Por lo tanto, en la boquilla larga de acuerdo con la presente invención, el segmento de arriostramiento se proporciona preferiblemente en una parte o en la totalidad de una región del depósito de gas que corresponde a al menos una parte de junta con una boquilla inferior, es decir, que es una proyección de la parte de junta con la boquilla inferior hacia la superficie periférica exterior del cuerpo de la boquilla larga.

Por ejemplo, en un caso en el que se aplica una fuerza solo a una parte específica o solo en una dirección específica, por ejemplo en una dirección de deslizamiento de una placa de boquilla deslizante proporcionada justo por encima de la boquilla inferior, o en una dirección de movimiento específica de un dispositivo de fijación de la boquilla larga, y se produce agrietamiento o rotura en una región del cuerpo de la boquilla larga que se encuentra situada dentro de la parte específica o que mira en la dirección específica, el segmento de arriostramiento puede proporcionarse solo en una región del depósito de gas que corresponde a la región del cuerpo de la boquilla larga que se encuentra situada) dentro de la parte específica o que mira en la dirección específica.

Preferiblemente, en un caso en el que se aplica una fuerza al cuerpo de la boquilla larga en todo el rango en una dirección circunferencial del mismo, se proporcionan circunferencialmente tres o más segmentos de arriostramiento a intervalos regulares. Es preferible proporcionar tantos segmentos de arriostramiento como sea posible o lo más anchos que sea posible.

Aquí, considerando que el depósito de gas es un espacio concebido para suministrar gas inerte a una salida de gas (por ejemplo, un área designada por el signo de referencia 6 en la Figura 1) a través del mismo, es necesario que el segmento de arriostramiento esté provisto de un espacio o una región discontinua que actúe como parte de una vía de flujo de gas requerido para no obstaculizar el flujo del gas inerte. Sin embargo, en una parte del depósito de gas que no necesita una función de flujo de gas, por ejemplo, en un caso en el que la vía de flujo de gas puede existir solo en una región longitudinalmente ascendente del depósito de gas, y no se requiere flujo de gas en una región longitudinalmente descendente del depósito de gas, el segmento de arriostramiento puede estar conformado en una estructura continua en todo el rango en la dirección circunferencial.

Una parte de contacto o parte de junta entre el segmento de arriostramiento y cada una de la superficie periférica exterior del cuerpo de la boquilla larga y la superficie periférica interior de la carcasa metálica, puede tener forma de punto, forma de línea o forma plana, siempre y cuando sea posible obtener una función de restricción de una posición relativa de la superficie periférica exterior del cuerpo de la boquilla larga y la superficie periférica interior de la carcasa metálica. Sin embargo, desde el punto de vista de mejorar el efecto de dispersión de la tensión para minimizar la posibilidad de que se produzca rotura del cuerpo de la boquilla larga, la parte de contacto o parte de junta se proporciona preferiblemente lo más ancha posible, de modo que una forma de línea es más preferible que una forma de punto y una forma plana es más preferible que una forma de línea (consúltense las Figuras 11 (a) a 11 (c)).

En caso de que la parte de contacto o la parte de junta tenga una forma plana, puede tener cualquiera de diversas formas, como por ejemplo una forma circular, una forma elíptica, una forma poligonal y una forma de sector, y el segmento de arriostramiento puede tener una forma columnar o una forma cónica o piramidal.

El depósito de gas está conformado de forma que se extiende en la dirección circunferencial del cuerpo de la boquilla larga, de modo que cada una de las superficies opuestas del segmento de arriostramiento en contacto, respectivamente, con la superficie periférica exterior del cuerpo de la boquilla larga y la superficie periférica interior de la carcasa metálica, está conformada en una superficie curvada que se adapta a una curvatura de una superficie correspondiente de las superficies periféricas exterior e interior.

El segmento de arriostramiento puede ser un material refractario similar o idéntico al del cuerpo de la boquilla larga, o puede ser un material diferente al del cuerpo de la boquilla larga, por ejemplo un material refractario permeable a los gases o un material metálico. Durante la operación de colada, una región alrededor del depósito de gas tiene típicamente una temperatura de aproximadamente 1200°C o menos (entre aproximadamente 1200°C y varios centenares de °C), porque hay un efecto de enfriamiento por el gas que fluye a través del depósito de gas. Por lo tanto, el segmento de arriostramiento puede fabricarse de un material capaz de existir en dicho rango de temperatura durante una operación de colada. Ejemplos específicos de un material refractario para ello pueden incluir: un material refractario utilizado habitualmente en componentes de colada, por ejemplo un material refractario basado en alúmina, un material refractario basado en alúmina-sílice, o un material refractario basado en alúmina-grafito; y un material de baja capacidad refractaria como por ejemplo un material refractario basado en chamota o un material refractario vítreo. Además, es posible utilizar un material metálico para uso en, por ejemplo, la carcasa metálica o similar, como por ejemplo acero común, y una barra de hierro redonda, una barra de hierro cuadrada o similar para uso en un material de construcción comercialmente disponible y otros.

El segmento de arriostramiento puede estar en un estado de contacto o en un estado unido o fijo, con respecto a la superficie periférica exterior del cuerpo de la boquilla larga o la superficie periférica interior de la carcasa metálica. Sin embargo, desde el punto de vista de mantener una posición de instalación del segmento de arriostramiento, es preferible que el segmento de arriostramiento esté fijado a una superficie de entre la superficie periférica exterior del cuerpo de la boquilla larga y la superficie periférica interior de la carcasa metálica. Es decir, el segmento de arriostramiento puede estar configurado como una estructura integral con el cuerpo de la boquilla larga o la carcasa metálica, o puede estar configurado para ser instalado como un componente independiente del cuerpo de la boquilla larga o la carcasa metálica. La estructura integral con el cuerpo de la boquilla larga o la carcasa metálica incluye una parte elevada que sobresale del cuerpo de la boquilla larga o la carcasa metálica. La parte elevada que sobresale de la carcasa metálica se puede conformar sometiendo a la carcasa metálica a prensado o estirado.

En caso de que el segmento de arriostramiento esté compuesto por una barra de hierro redonda, una barra de hierro cuadrada o similar, la barra de hierro o similar puede estar total o parcialmente soldada y fijada a la carcasa metálica. En una técnica de soldadura de un elemento en forma de barra de este tipo mientras se coloca el elemento en forma de barra de tal manera que una dirección de longitud del mismo esté orientada en la dirección longitudinal, se puede usar una materia prima ampliamente distribuida y no hay necesidad de conformar una superficie curvada que se adapte a la circunferencia de la superficie periférica interior o exterior, de modo que es posible producir fácilmente el segmento de arriostramiento a un coste relativamente bajo. Es decir, desde un punto de vista de coste y facilidad en términos de la producción, el segmento de arriostramiento está compuesto preferiblemente por una barra de hierro redonda, una barra de hierro cuadrada o una combinación de las mismas. Además, más preferiblemente, el segmento de arriostramiento está dispuesto de forma que se extiende en la dirección longitudinal, y está soldado a la carcasa metálica en parte o en su totalidad a lo largo de la dirección longitudinal. Aquí, el estado "el segmento de arriostramiento está dispuesto de forma que se extiende en la dirección longitudinal" incluye un estado en el que, cuando el depósito de gas está conformado en forma de cono, el segmento de arriostramiento tiene una superficie inclinada con respecto a la dirección radial y una superficie que no está inclinada con respecto a la dirección circunferencial.

< Ejemplos Prácticos de la Primera Realización >

[Ejemplo Práctico A]

Un ejemplo práctico A es un ejemplo en el que, en la estructura mostrada en la Figura 1, el segmento de arriostramiento está compuesto por ocho barras de hierro redondas, donde las barras de hierro redondas están dispuestas en posiciones respectivas en la circunferencia de la superficie periférica interior de la carcasa metálica y unidas por soldadura a la carcasa metálica en un estado en el que cada una de ellas se extiende en una dirección paralela a la dirección longitudinal del cuerpo de la boquilla larga (es decir, en la dirección longitudinal).

En una operación de colada real utilizando una estructura convencional carente del segmento de arriostramiento (es decir, un ejemplo comparativo (estructura obtenida eliminando el segmento de arriostramiento 1 de la estructura (ejemplo práctico A) en la Figura 1), en el cuerpo de la boquilla larga se produjo agrietamiento o rotura longitudinal debido a la división provocada por el agrietamiento. Por otra parte, en la operación de colada real utilizando la boquilla larga del ejemplo práctico A de acuerdo con la primera realización, se evitó por completo la aparición de rotura, incluido el agrietamiento.

En otra estructura con un mayor efecto de restricción o dispersión de tensión en la dirección transversal, como por ejemplo una estructura en la que no puede fluir gas a través de una región discontinua 14 directamente en la dirección longitudinal, o una región discontinua 14 que se extiende en la dirección longitudinal es relativamente estrecha, o una estructura que comprende elementos que se extienden en la dirección transversal, como se muestra, por ejemplo, en las Figuras 6 a 8 y 10, se considera que el efecto de eliminar o evitar la rotura, por ejemplo el agrietamiento, es mayor que el de la estructura del ejemplo práctico A.

Sin embargo, en la estructura del ejemplo práctico A en la que el segmento de arriostramiento y la superficie periférica exterior del cuerpo de la boquilla larga están en contacto entre sí linealmente en la dirección longitudinal, y puede fluir gas a través de la región discontinua 14 directamente en la dirección longitudinal, se considera que es más probable que se produzca agrietamiento en el cuerpo de la boquilla larga en la dirección longitudinal, en comparación con la estructura antes mencionada que está aún más mejorada en términos del efecto de eliminar o evitar la rotura, por ejemplo el agrietamiento. Sin embargo, el ejemplo práctico A también podría obtener perfectamente el efecto de eliminar o evitar la rotura, por ejemplo el agrietamiento.

Por lo tanto, la estructura antes mencionada que está aún más mejorada en términos del efecto de eliminar o evitar la rotura puede seleccionarse adecuadamente dependiendo de una condición individual relacionada con la causa de la rotura, como el agrietamiento, por ejemplo, el nivel de fuerza que se aplicará al cuerpo de la boquilla larga durante la operación de colada real, específicamente, por ejemplo, cuando una fuerza de contacto a presión entre la boquilla larga y la boquilla inferior es relativamente grande.

En una segunda realización de la presente invención, se introducen partículas resistentes al calor 1A en al menos una parte (una parte o sustancialmente toda la región) del depósito de gas 2, como se ejemplifica en la Figura 12, y el segmento de arriostramiento 1 está compuesto por las partículas resistentes al calor 1A introducidas. A continuación, este segmento de arriostramiento 1 actúa restringiendo la superficie periférica exterior del cuerpo de la boquilla 3 en la dirección radial como se mencionó anteriormente, y las partículas resistentes al calor 1A que componen el segmento de arriostramiento 1 provocan un efecto de dispersión de tensión.

En la segunda realización, preferiblemente, las partículas resistentes al calor 1A se introducen (se restringen) dentro del depósito de gas (en sustancialmente toda la región del depósito de gas) en un estado en el que no están pegadas (unidas) ni entre sí ni a cualquiera de las superficies que definen el depósito de gas (superficies de definición del depósito de gas), aunque algunas de ellas están en contacto con las superficies. Es decir, preferiblemente, las partículas resistentes al calor 1A están restringidas entre sí y entre las superficies de definición del depósito de gas, pero son relativamente desplazables. Por lo tanto, las propias partículas resistentes al calor 1A se mueven de forma desplazable en respuesta a un cambio en la tensión que es principalmente una fuerza externa generada desde el lado de un agujero interior del cuerpo de la boquilla larga, de modo que es posible dispersar la tensión siempre y automáticamente de manera uniforme sobre toda la región del depósito de gas rellena de las partículas resistentes al calor, evitando de este modo la rotura del cuerpo de la boquilla debido a la concentración de tensión. Además, incluso cuando se produce deformación del depósito de gas debido a deformación de la carcasa metálica o similar durante o después de la recepción de calor o similar, las partículas resistentes al calor pueden moverse dentro del depósito de gas en conformidad con la forma del depósito de gas, de modo que es posible mantener más fácilmente la función de dispersión de tensión sobre toda la región del depósito de gas.

Preferiblemente, con el fin de realizar dicha dispersión uniforme de tensión, en una operación de carga de las partículas resistentes al calor, las partículas resistentes al calor se cargan para que estén comprimidas de modo que estén restringidas dentro del depósito de gas hasta el punto de que se impida que fluyan naturalmente (a menos que se les aplique una fuerza externa). Específicamente, las partículas resistentes al calor pueden introducirse en el depósito de gas en un estado seco sin usar un adhesivo o similar, y se pueden restringir colocando un tapón o similar para que no fluyan de forma natural. Por otro lado, por ejemplo, en un caso en el que la posición relativa de las superficies de definición del depósito de gas está fijada por un componente que tiene un tamaño dado, es necesario instalar el componente ajustando al mismo tiempo el tamaño del mismo en conformidad con la precisión de forma de las superficies de definición del depósito de gas. De manera diferente, en la segunda realización, no se requiere tal ajuste, de modo que es posible producir fácilmente el segmento de arriostramiento a menor coste en un período de tiempo más corto.

Cabe señalar que, incluso cuando las partículas resistentes al calor están pegadas entre sí, o a una de las superficies de definición del depósito de gas, se puede obtener un efecto de dispersión de la tensión bastante grande introduciendo las partículas resistentes al calor para eliminar o evitar la rotura del cuerpo de la boquilla. Además, incluso cuando las partículas resistentes al calor se introducen solo en una parte del depósito de gas, se puede obtener el efecto de dispersión de la tensión al menos en la región parcial, de modo que es posible eliminar o evitar la rotura del cuerpo de la boquilla.

El propio depósito de gas actúa como paso para el flujo de gas y tiene una función de acumulación de presión o igualación de presión. Desde este punto de vista, entre respectivas partículas de las partículas resistentes al calor y entre las partículas resistentes al calor y las superficies de definición del depósito de gas están conformados espacios para permitir que fluya gas a través de ellos.

Teniendo en cuenta, p. ej., el hecho de que un material refractario poroso permeable a los gases de uso común tiene un tamaño de poro máximo de aproximadamente 50 gm o más y un tamaño de poro medio de aproximadamente 100 gm o más, también se puede considerar que entre tres partículas adyacentes de las partículas resistentes al calor se garantiza un espacio para permitir que fluya gas con facilidad a través de él estableciendo un tamaño de espacio máximo y un tamaño de espacio medio del espacio, respectivamente, en aproximadamente 50 gm o más y en aproximadamente 100 gm o más.

Cuando se calcula el diámetro del poro (diámetro del espacio) en base a un modelo geométricamente simplificado suponiendo que la forma de la partícula resistente al calor es esférica, el diámetro de un círculo inscrito 17s (véase la Figura 13) de un espacio rodeado por tres esferas es aproximadamente 0,155 veces el diámetro Ds de la esfera. Suponiendo que el diámetro del círculo inscrito 17s es de 100 gm, el tamaño de partícula (diámetro cuando la partícula resistente al calor tiene una forma esférica) de la partícula resistente al calor es preferiblemente de aproximadamente 0,65 mm o más.

De hecho, existen espacios alrededor del círculo inscrito 17s, y un espacio entre cada una de las superficies de definición del depósito de gas y algunas de las partículas resistentes al calor es mayor que el espacio entre las tres partículas resistentes al calor adyacentes. De esta manera, un espacio real es mayor que el descrito anteriormente.

Aquí, el estado "el tamaño de partícula de la partícula resistente al calor es de 0,65 mm o más" significa que la partícula resistente al calor tiene un tamaño que puede quedar retenido en un tamiz virtual con un tamaño de abertura de 0,65 mm.

Desde el punto de vista de aumentar la facilidad de paso de gas (permeabilidad al gas), es preferible que se introduzcan en el depósito de gas partículas resistentes al calor que tengan un tamaño permisible aproximadamente máximo para el llenado.

Además, para garantizar un espacio 17 suficiente entre las partículas resistentes al calor (véase la Figura 14), la forma de la superficie de la partícula resistente al calor es preferiblemente una superficie curvada, más preferiblemente una forma aproximadamente esférica o una forma esferoidal aproximadamente alargada, lo más preferiblemente una forma esférica.

Por otro lado, cuando el tamaño de la partícula resistente al calor se establece en un valor aproximadamente máximo que se puede introducir en el depósito de gas para maximizar el tamaño del espacio entre las partículas resistentes al calor desde el punto de vista de la facilidad de paso de gas, el número de puntos de contacto de las partículas resistentes al calor con las superficies de definición del depósito de gas (los signos de referencia 18b y 18c en la Figura 14) disminuye y, por tanto, el efecto de dispersión de tensión se deteriora.

Por lo tanto, el tamaño de la partícula resistente al calor se determina preferiblemente en base a un equilibrio entre el efecto de dispersión de tensión y la facilidad de paso de gas, dependiendo de condiciones de colada tales como la presión del gas en el depósito de gas, el tamaño del depósito de gas, la longitud del paso para el flujo de gas, el área de la salida de gas y un caudal de descarga de gas.

Una disminución del tamaño de la partícula resistente al calor es desventajosa desde el punto de vista de la facilidad de paso de gas. Sin embargo, es ventajosa desde el punto de vista de igualar los caudales de descarga de gas desde una pluralidad de aberturas de la salida de gas, porque a medida que el tamaño de la partícula resistente al calor se vuelve más pequeño, la presión interna del depósito de gas se vuelve más alta. Por lo tanto, el tamaño de la partícula resistente al calor se determina preferiblemente teniendo en cuenta también al mismo tiempo la igualación de los caudales de descarga de gas.

Como se muestra, por ejemplo, en la Figura 15, el depósito de gas está provisto de una o más de una entrada de gas 5p, una salida de gas 6 y un orificio 12 que actúa como vía que comunica con la salida de gas (de aquí en adelante a estos se les denominará en conjunto "orificio de gas"). Aquí, para evitar que las partículas resistentes al calor salgan por este orificio de gas, un tamaño mínimo del orificio de gas en su sección transversal perpendicular a la dirección del flujo de gas, tomada en al menos una posición más hacia el interior del depósito de gas, es menor que un tamaño de partícula mínimo de las partículas resistentes al calor.

Además, como se muestra por ejemplo en la Figura 16, se puede proporcionar un filtro 16 o similar en el orificio de gas para evitar la salida de las partículas resistentes al calor. En este caso, aunque el tamaño mínimo del orificio de gas en su sección transversal perpendicular a la dirección de flujo de gas, tomada en al menos la posición más hacia el interior hacia el depósito de gas, puede ser igual o mayor que el tamaño mínimo de partícula de las partículas resistentes al calor, el tamaño de apertura de este filtro es preferiblemente menor que el tamaño de partícula mínimo de las partículas resistentes al calor.

Aquí, el término "resistente al calor" significa una propiedad que está libre de que se produzca ablandamiento, fusión, desaparición o similares cuando se expone a una temperatura máxima del depósito de gas. Específicamente, significa una propiedad capaz de soportar la temperatura del depósito de gas, la cual puede variar según diferentes condiciones tales como las condiciones de colada, la estructura y disposición del depósito de gas y el efecto de enfriamiento por gas (caudal, etc.).

En las boquillas largas o boquillas de inmersión de uso generalizado, la temperatura del depósito de gas durante la descarga es de aproximadamente 800°C o menos, o, como máximo, de aproximadamente 1200°C o menos.

En la presente invención, las partículas resistentes al calor pueden estar hechas de un material que es uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en un material inorgánico, un material metálico basado en hierro, un material metálico basado en cobre y aleaciones de los mismos.

Ejemplos del material inorgánico pueden incluir un material basado en alúmina, un material basado en sílice, un material basado en espinela, un material basado en magnesia, un material basado en zircona o zircón, un material basado en cemento que contiene Ca, un material basado en carbono, un material basado en carburo, un material cerámico basado en SiAlON y un material basado en vidrio. Se suministra gas inerte para que fluya a través del depósito de gas y, de este modo, las partículas resistentes al calor es menos probable que se oxiden o no se oxidan. Por lo tanto, se puede usar un material oxidable tal como un material basado en carbono.

Es decir, es posible utilizar cualquier material que se utilice habitualmente como materia prima de productos refractarios tales como un horno de procesamiento de metal fundido, un recipiente, un horno de atmósfera y una boquilla.

Como el material o aleación metálica anterior, es posible utilizar un material o aleación metálica que tenga un punto de fusión (por ejemplo, de aproximadamente 800°C o más) que supere una temperatura máxima en condiciones de colada individuales. Específicamente, lo más preferible es utilizar un material basado en hierro que sea relativamente bajo en términos de coste y relativamente alto en términos de punto de fusión.

LISTA DE SIGNOS DE REFERENCIA

1: segmento de arriostramiento

1A: partículas resistentes al calor

2: depósito de gas

3: cuerpo de la boquilla larga (cuerpo de la boquilla)

3-1: cuerpo de la boquilla larga (parte del mismo distinta de la parte de junta)

3-2: parte del cuerpo de la boquilla larga (parte del mismo alrededor de la parte de junta)

4: carcasa metálica

5: entrada de gas

6: salida de gas

7: boquilla inferior

8: agujero interior

9: eje central

10: parte de junta entre la boquilla inferior y la boquilla larga

11: relleno

12: orificio que actúa como vía que comunica con la salida de gas

13: lámina de cerámica o material de sellado

14: región discontinua

15a: hueco entre la superficie final superior del cuerpo de la boquilla y la parte de la carcasa metálica ubicada justo por encima de la superficie final superior del cuerpo de la boquilla

15b: boquilla de introducción de gas

16: filtro para evitar la expulsión de partículas resistentes al calor (malla metálica o componente metálico con orificios o hendiduras pasantes)

17: espacio (vía de flujo de gas)

17s: círculo inscrito en el espacio entre tres partículas adyacentes de las partículas resistentes al calor

18a: punto de contacto entre partículas resistentes al calor

18b: punto de contacto entre la partícula resistente al calor y una de las dos superficies de definición del depósito de gas (superficie periférica exterior del extremo superior del cuerpo de la boquilla)

18c: punto de contacto entre la partícula resistente al calor y la otra superficie de definición del depósito de gas (superficie periférica interior de la carcasa metálica)

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una boquilla de colada que comprende:

un cuerpo de la boquilla (3);

una carcasa metálica (4) dispuesta de forma que rodea un extremo superior del cuerpo de la boquilla (3) para conformar un depósito de gas (2) entre una superficie periférica exterior del extremo superior del cuerpo de la boquilla (3) y una superficie periférica interior de la carcasa metálica (4); y

un segmento de arriostramiento (1) proporcionado en al menos una parte del depósito de gas (2) para formar un puente entre la superficie periférica exterior del extremo superior del cuerpo de la boquilla (3) y la superficie periférica interior de la carcasa metálica (4), donde el segmento de arriostramiento (1) está compuesto por una barra de hierro redonda, o una barra de hierro cuadrada, o una combinación de las mismas, y donde el segmento de arriostramiento (1) está configurado para restringir la superficie periférica exterior del extremo superior del cuerpo de la boquilla (3) en su dirección radial.

2. La boquilla de colada de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el segmento de arriostramiento (1) está dispuesto de forma que se extiende en una dirección longitudinal del cuerpo de la boquilla (3), y está soldado a la carcasa metálica (4) parcial o totalmente a lo largo de la dirección longitudinal.

3. Una boquilla de colada que comprende:

un cuerpo de la boquilla (3);

un segmento de arriostramiento (1) proporcionado en al menos una parte del depósito de gas (2) para formar un puente entre la superficie periférica exterior del extremo superior del cuerpo de la boquilla (3) y la superficie periférica interior de la carcasa metálica (4), donde el segmento de arriostramiento (1) está compuesto por partículas resistentes al calor, introduciéndose las partículas resistentes al calor en la al menos una parte del depósito de gas de manera que puedan moverse dentro del depósito de gas en conformidad con la forma del depósito de gas.

4. La boquilla de colada de acuerdo con la reivindicación 3, en la que las partículas resistentes al calor tienen un tamaño de partícula de 0,65 mm o más.

5. La boquilla de colada de acuerdo con las reivindicaciones 3 ó 4, en la que las partículas resistentes al calor tienen una forma aproximadamente esférica o una forma aproximadamente esferoidal alargada.

6. La boquilla de colada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en la que las partículas resistentes al calor están hechas de un material que es uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en un material inorgánico, un material metálico basado en hierro y un material metálico basado en cobre.

7. La boquilla de colada de acuerdo con la reivindicación 6, en la que el material inorgánico es uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en un material basado en alúmina, un material basado en sílice, un material basado en espinela, un material basado en magnesia, un material basado en zircona o zircón, un material basado en cemento que contiene Ca, un material basado en carbono, un material basado en carburo, un material cerámico basado en SiAlON y un material basado en vidrio.

8. La boquilla de colada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, en la que el depósito de gas (2) tiene una o más de una entrada de gas (5), una salida de gas (6) y un orificio (12) que actúa como vía que comunica con la salida de gas (denominados de aquí en adelante en conjunto como "orificio de gas"), donde un tamaño mínimo del orificio de gas en su sección transversal perpendicular a la dirección del flujo de gas, tomada en al menos una posición más hacia el interior del depósito de gas (2), es menor que un tamaño de partícula mínimo de las partículas resistentes al calor.