ES2209900T3 - Loseta de impacto para una artesa refractaria. - Google Patents
Loseta de impacto para una artesa refractaria.Info
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Abstract
Loseta de impacto (1) para una artesa refractaria, cuya loseta está constituida de material refractario, comprendiendo la loseta de impacto una base (3) que tiene una superficie de impacto (5) que, en la práctica, está orientada hacia arriba para recibir metal fundido vertido sobre la loseta de impacto, y una pared (7) que se extiende hacia arriba desde la base alrededor de al menos parte de la periferia de la superficie de impacto, incluyendo la pared un alero (9) que se proyecta sobre una región periférica de la superficie de impacto, caracterizada porque el alero incluye una pluralidad de salientes (13) que se proyectan sobre la superficie de impacto en un grado mayor que el resto del alero.
Description
Loseta de impacto para una artesa
refractaria.
Esta invención se refiere a la manipulación de
metal fundido, especialmente acero. En particular, la invención se
refiere a una loseta de impacto para una artesa refractaria, es
decir, un artículo constituido por material refractario y destinado
a colocarse sobre el suelo de una artesa refractaria para recibir
una corriente de entrada de metal fundido vertida al interior de la
artesa refractaria desde una cuchara. La invención es de una
utilidad particular en la colada continua de acero.
La Solicitud de Patente Internacional No. WO
96/14951 (FOSECO) describe una loseta de impacto para una artesa
refractaria cuya loseta comprende un cuerpo de material refractario
capaz de soportar el contacto con acero fundido en dicha artesa. El
cuerpo de la loseta de impacto comprende una base que tiene una
superficie de impacto, una pared lateral exterior que se extiende
hacia arriba desde la superficie de impacto y una superficie
superior conectada a la pared lateral y que define una abertura en
la misma. La superficie superior presenta una porción anular
interior sustancialmente paralela a la superficie de impacto y está
prevista una esquina en un ángulo sustancialmente recto entre la
pared lateral y la superficie de impacto y también entre la pared
lateral y la porción anular interior de la superficie superior.
Esta loseta de impacto da lugar a un mayor tiempo de residencia del
acero fundido en la artesa refractaria, lo cual es importante para
asegurar que las inclusiones indeseadas tengan tiempo suficiente
para flotar hacia la superficie del acero y de este modo poder ser
separadas.
La Solicitud de Patente Internacional No. WO
97/37799 (FOSECO) describe una loseta de impacto para una artesa
refractaria, cuya loseta comprende un cuerpo de material
refractario capaz de soportar el contacto con acero fundido en dicha
artesa. El cuerpo de la loseta de impacto comprende una base que
tiene una superficie de impacto para el acero fundido, una pared
lateral exterior que se extiende ascendentemente desde la
superficie de impacto y que se extiende alrededor de la base para
envolverla por completo. Una porción anular del cuerpo, conectada a
la pared lateral, proporciona una superficie superior
sustancialmente paralela a la superficie de impacto y define una
abertura al interior de la cual el acero fundido puede ser vertido,
definiendo la superficie inferior de la porción anular del cuerpo y
la cara interior de la pared lateral una depresión que tiene una
porción rebajada que se extiende de forma continua alrededor y por
encima de la superficie de impacto. Una porción de la superficie
superior se encuentra a un nivel más bajo que el resto de la
superficie superior y la depresión existente por debajo de la
porción de la superficie superior es de una sección transversal más
pequeña que el resto de la depresión. Esta loseta de impacto
resulta particularmente útil para mejorar las características de
flujo en artesas refractarias alargadas en donde el metal fundido
se vierte al interior de la artesa por un extremo de esta última y
la salida o cada una de las salidas para el acero se encuentran en
el extremo opuesto de la artesa. La loseta de impacto está orientada
de tal manera que la porción a nivel más bajo de la pared extrema
es adyacente a la pared extrema próxima a la corriente de entrada
de acero fundido, de modo que el acero que rebota de la artesa
fluye preferentemente hacia esta pared extrema. Esto tiene el
efecto de reducir de forma notable la turbulencia de superficie
creada en la artesa y de mejorar en general los recorridos de flujo,
dando ello como resultado una producción de acero más limpio.
Podrá apreciarse que el procedimiento para
diseñar una nueva loseta de impacto para una artesa refractaria que
cumpla con criterios predeterminados particulares resulta
extremadamente complejo, dado que el cambio de un aspecto del
diseño de una loseta de impacto se traduce generalmente en
derivaciones imprevistas en la dinámica de flujos de todo el
sistema de la artesa refractaria. Los presentes inventores han
identificado la necesidad de disponer de una nueva loseta de
impacto para una artesa refractaria que haga que el metal fundido
que rebota de la superficie de impacto se dirija de un modo
generalmente simétrico alrededor de un eje longitudinal de la
artesa. Esto es particularmente importante, por ejemplo, para
artesas refractarias en donde la salida o cada una de las salidas
están situadas en el eje longitudinal de la artesa o en donde dos o
más salidas están situadas simétricamente alrededor de dicho eje.
Por otro lado, es usual que la corriente de entrada de metal fundido
(la "corriente de la cuchara de colada") esté
"descentrada", es decir, no situada en el eje longitudinal de
la artesa. Esto ocurre normalmente debido a que el caño de la
cuchara (el conducto a través del cual fluye el metal de entrada
desde la cuchara al interior de la artesa) se mueve normalmente
junto con una válvula de compuerta de corredera que controla el
flujo de metal desde la cuchara, y puesto que la válvula suele
abrirse solo parcialmente con el fin de limitar la velocidad de
flujo, el caño de la cuchara queda frecuentemente descentrado con
respecto a la artesa.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención, se proporciona una loseta de impacto para una artesa
refractaria, cuya loseta está constituida por material refractario,
comprendiendo la loseta de impacto una base que tiene una
superficie de impacto que, en la práctica, está orientada hacia
arriba para recibir metal fundido vertido sobre la loseta de
impacto, y una pared que se extiende hacia arriba desde la base
alrededor de al menos parte de la periferia de la superficie de
impacto, incluyendo la pared un alero que se proyecta sobre una
región periférica de la superficie de impacto, incluyendo el alero
una pluralidad de salientes que se proyectan sobre la superficie de
impacto más que el resto del alero.
La pared se extiende preferentemente alrededor de
toda la periferia de la superficie de impacto, envolviendo por
completo a esta última.
De acuerdo con un segundo aspecto, la invención
proporciona una artesa refractaria que contiene una loseta de
impacto de acuerdo con el primer aspecto de la invención. La artesa
es preferentemente de forma alargada (es decir, según una vista en
planta), con preferencia presenta salidas cerca de cada extremo
longitudinal y, en la práctica, la corriente de entrada de metal
fundido, y de este modo la loseta de impacto, están situadas
preferentemente de forma sustancial en el centro longitudinal de la
artesa. La artesa incluye preferentemente al menos un dique que se
extiende de un lado a otro de su ancho entre la loseta de impacto y
una salida. La superficie superior del dique tiene preferentemente
una porción central (es decir, central con respecto al eje
longitudinal de la artesa) que es más baja que las porciones
periféricas en cada lado de la misma. Esto facilita, en general,
poder dirigir el flujo del metal fundido hacia el eje longitudinal
de la artesa refractaria.
Los inventores de la presente invención han
comprobado que la provisión de una pluralidad de salientes que se
proyectan sobre la superficie de impacto más que el resto del alero
de la pared periférica, hace que en general el metal fundido que
rebota de la superficie de impacto se dirija sustancialmente hacia
el centro de la loseta de impacto. En general, esto se traduce en
el hecho de que el metal fundido sale de la loseta de impacto según
un flujo sustancialmente simétrico, incluso en el caso de que el
flujo de metal hacia y sobre la superficie de impacto de la loseta
esté "descentrado", es decir, separado a una distancia
respecto del centro de la loseta. Dicho flujo sustancialmente
simétrico que sale de la loseta de impacto causa en general un
flujo simétrico por toda la artesa, traduciéndose ello en una
reducción de las denominadas "zonas muertas" en donde la
velocidad de flujo del metal fundido es relativamente baja (causando
una pobre reposición de metal nuevo y la posibilidad de que el
metal solidifique) y, en general, se mejora la consistencia del
tiempo de residencia en la artesa refractaria experimentado por el
metal fundido.
La superficie de impacto de la loseta tiene
preferentemente al menos dos esquinas (por ejemplo, cuatro
esquinas) sobre las cuales se proyecta el respectivo saliente.
Convenientemente, al menos una (y preferentemente todas) de las
esquinas pueden estar formadas en el punto de convergencia de lados
sustancialmente rectos de la superficie de impacto. Más
preferentemente, la superficie de impacto puede ser sustancialmente
poligonal, con preferencia sustancialmente cuadrangular,
especialmente sustancialmente rectangular o cuadrada.
Preferentemente, se proyecta un saliente en cada esquina de una
superficie de impacto poligonal. Además o alternativamente, se puede
extender al menos un saliente (preferentemente dos salientes o más)
a lo largo de por lo menos la mayor parte de la longitud del
respectivo lado de la superficie de impacto e incluso puede
extenderse a lo largo de prácticamente toda la longitud del
respectivo lado de la superficie de impacto.
En ciertas modalidades preferidas, la distancia
en la cual el alero que se extiende entre dos de dichos salientes
se proyecta sobre la superficie de impacto es sustancialmente
uniforme a lo largo de al menos la mayor parte de su longitud. El
alero que se extiende entre dos salientes puede ser con ventaja
sustancialmente recto a lo largo de al menos la mayor parte de su
longitud. Además o alternativamente, sin embargo, para uno o más de
los aleros que se extienden entre dos salientes, la distancia en la
cual se proyecta el alero sobre la superficie de impacto puede ser
sustancialmente no uniforme a lo largo de al menos la mayor parte
de su longitud, por ejemplo, uno o más de los aleros que se
extienden entre dos salientes pueden estar curvados según una vista
en planta, por ejemplo, de manera que el alero o cada uno de los
aleros se proyecte sobre la superficie de impacto, en el centro de
su longitud, más de lo que lo hace en cada extremo, o
alternativamente de manera que se proyecte en cada extremo más de
lo que lo hace en su centro. Podrá apreciarse que la configuración
y tamaño de cada alero entre los salientes y/o la configuración y
tamaño de cada saliente, pueden variarse de acuerdo con cada
circunstancia particular, por ejemplo, en función de la
configuración y/o tamaño de la artesa refractaria y/o del grado en
el cual está descentrada la corriente de entrada de metal fundido,
o bien de acuerdo con cualesquiera otros requisitos particulares del
usuario.
La distancia máxima en la cual el saliente o cada
saliente de la loseta de impacto se proyecta sobre la superficie de
impacto es con preferencia de al menos 110%, más preferentemente de
al menos 120%, incluso más preferentemente de al menos 140% y en
especial de al menos 150% de la distancia máxima en la cual se
proyecta el resto del alero sobre la superficie de impacto. El
saliente o cada saliente de la loseta de impacto se proyecta sobre
la superficie de impacto en una distancia máxima preferentemente no
mayor de 600%, más preferentemente no mayor de 500%, en especial no
mayor de 450% de la distancia máxima en la cual se proyecta el
resto del alero sobre la superficie de impacto.
Convenientemente, la altura del alero por encima
de la superficie de impacto puede ser no uniforme a lo largo de su
longitud. Para modalidades de la invención que presentan al menos
tres salientes, la altura del alero que se extiende entre dos de
los salientes es con preferencia diferente de la altura del alero
que se extiende entre uno de los dos salientes y otro saliente, o
bien entre otros dos salientes. Convenientemente, al menos una
porción del alero que es más baja que otra porción del alero, se
puede proyectar sobre la superficie de impacto en una mayor
distancia que la distancia en la cual lo hace la otra porción, más
alta, del alero. Se ha comprobado que esto hace que el metal
fundido que rebota de la superficie de impacto y que incide sobre
dichos aleros más bajos, se dirija de nuevo hacia el centro de la
loseta de impacto de un modo generalmente más forzado que el metal
que incide sobre los aleros más altos. Esto parece contribuir a su
vez a que el metal fluya simétricamente fuera de la loseta de
impacto. (Sin embargo, a partir de las explicaciones postuladas
aquí expuestas no deberá extraerse ninguna consecuencia limitativa
en la interpretación de la invención en cuanto al funcionamiento de
sus diversos aspectos).
En ciertas modalidades preferidas, la región
periférica de la superficie de impacto comprende una depresión que
se extiende alrededor de al menos parte de la región central de la
superficie de impacto. Para aquellas modalidades en donde la
superficie de impacto presenta esquinas, la depresión es
preferentemente más ancha en las esquinas que en cualquier otro
punto. Por ejemplo, la configuración de la depresión (según una
vista en planta) puede ser prácticamente una imagen de espejo de la
configuración del alero de la pared.
La invención será descrita ahora, a modo de
ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en donde:
La figura 1 muestra, en proyección isométrica,
una loseta de impacto para una artesa refractaria según la
invención.
La figura 2 muestra, en proyección isométrica,
una sección transversal longitudinal de la loseta de impacto para
la artesa refractaria mostrada en la figura 1.
La figura 3 es una representación esquemática del
flujo asimétrico de metal fundido en una artesa refractaria
alargada desde un caño descentrado de una cuchara de colada.
La figura 4 es una representación esquemática del
flujo simétrico de metal fundido en una artesa refractaria alargada
desde un caño descentrado de una cuchara de colada en donde se
utiliza una loseta de impacto y nuevos diques de acuerdo con la
invención.
La figura 5 muestra un dique como el mostrado
esquemáticamente en la figura 1.
La figura 1 muestra una loseta de impacto 1 para
una artesa refractaria de acuerdo con la invención, que comprende
una base 3 que tiene una superficie de impacto 5 que, en la
práctica, está orientada hacia arriba para recibir metal fundido
vertido sobre la loseta de impacto, y una pared 7 que se extiende
hacia arriba desde la base alrededor de la periferia de la
superficie de impacto, incluyendo la pared un alero 9 que se
proyecta sobre la región periférica 11 de la superficie de impacto,
incluyendo el alero una pluralidad de salientes 13 que se proyectan
sobre la superficie de impacto más que el resto del alero.
La loseta de impacto 1 es rectangular según una
vista en planta, teniendo la base 3 y la superficie de impacto 5
una configuración rectangular. Cada uno de los salientes 13 está
situado en una de las cuatro esquinas de la loseta. A lo largo de
cada uno de los lados más largos de la loseta rectangular, entre los
salientes 13, el alero 9a es relativamente pequeño y es
sustancialmente recto y uniforme. A lo largo de cada uno de los
lados más cortos de la loseta, entre los salientes 13, el alero 9b
es relativamente grande y está curvado según una vista en planta.
Además, los aleros 9b se encuentran a un nivel más bajo por encima
de la superficie de impacto en comparación con los aleros 9a.
La región periférica 11 de la superficie de
impacto comprende una depresión, cuya configuración es
prácticamente una imagen de espejo de aquella de todo el alero (9a,
9b, 13).
La figura 2 muestra una sección transversal
longitudinal de la loseta de impacto de la figura 1. La extensión
de los aleros 9b resulta claramente visible, al igual que la
profundidad de la depresión 11. También resulta claro que las
paredes más cortas 7b son perpendiculares a la superficie de impacto
5 y que los aleros 9b son perpendiculares a las paredes 7b. Sin
embargo, las paredes más largas 7a están inclinadas respecto a la
perpendicular, es decir, se inclinan hacia el exterior desde la
superficie de impacto hacia los aleros 9a.
La figura 3 es una representación esquemática del
flujo asimétrico de metal fundido en una artesa refractaria
alargada desde un caño descentrado de una cuchara de colada. En
cada una de las partes (a) - (c), la artesa se muestra en una vista
en planta, en donde la corriente de entrada de metal fundido
procedente de la cuchara de colada está representada por un círculo
en el centro longitudinal de la artesa, pero descentrada en una
dirección transversal, es decir, más próxima a una pared lateral
longitudinal de la artesa que a la otra. La artesa contiene también
un par de diques 15 (que contienen agujeros para permitir el flujo
del metal fundido a través de los mismos) en cualquier lado
longitudinal de la artesa, y salidas indicadas por círculos en cada
extremo de la artesa.
Las flechas indican los recorridos de flujo del
metal fundido; en la parte (a), se muestran los recorridos de flujo
iniciales del metal que entra en la artesa. (De acuerdo con la
práctica de trabajo normal, la artesa se encuentra ya llena de metal
fundido que fluye a través de la misma, indicando los recorridos de
flujo mostrados meramente los recorridos de flujo predominantes en
diversas distancias respecto de la artesa). Incluso en esta fase
inicial, se puede apreciar que debido a que la corriente de la
cuchara está descentrada, el flujo es asimétrico con respecto al
eje longitudinal de la artesa. En la parte (b), el metal fundido ha
comenzado a fluir a través de los diques y resulta incluso más
evidente la asimetría de los recorridos de flujo. En la parte (c),
el metal fundido ha llegado a las salidas. Indicadas por el número
17 se encuentran las denominadas "zonas muertas" en donde
existe poco o ningún flujo del metal fundido durante dichas
condiciones ya establecidas. La presencia de zonas muertas en una
artesa refractaria constituye un problema principal, puesto que el
metal se enfría en dichas regiones y puede comenzar a solidificar;
también causan variaciones en la composición del metal que sale de
la artesa.
La figura 4 muestra como los recorridos de flujo
del metal fundido son alterados mediante el uso de una loseta de
impacto 1 según la invención. En la artesa de la figura 4 también
están presentes diques 19 situados más próximos a las salidas que
los diques de la figura 3. Dichos diques tienen una porción central
21 en su superficie superior que es más baja que las porciones
periféricas 23 en cualquiera de los lados de la misma.
Como en la figura 3, la corriente de entrada
procedente de la cuchara de colada de la figura 4 se encuentra una
vez más descentrada, pero esta vez la presencia de una loseta de
impacto según la invención hace que los recorridos de flujo del
metal fundido que salen de la loseta de impacto sean más
simétricos. En el momento en el que el metal fundido ha llegado a
las salidas, los recorridos de flujo son sustancialmente simétricos
y no están presentes zonas muertas.
La figura 5 muestra una vista de frente y una
vista en sección transversal de un dique 19 (mostrado solo
esquemáticamente en la figura 4). El dique tiene una superficie
inferior 25 y superficies laterales 27 configuradas y dimensionadas
para ajustarse de forma estrecha en una artesa refractaria de un
lado a otro de su ancho. Su superficie superior tiene una porción
central 21 que es más baja que las porciones periféricas 23 en
cualquiera de los lados de la misma. Esto presenta el efecto de
canalizar el metal fundido que fluye por el dique a lo largo de un
recorrido de flujo generalmente axial en la artesa. Por tanto, es
complementario a la loseta de impacto, causando un flujo simétrico
y/o axial de metal fundido en la artesa. El dique tiene también una
pluralidad de agujeros 29 que se extienden a través del mismo, para
que el metal fundido pueda fluir a través del dique además del
metal fundido que puede rebosar por el dique. Los agujeros 29 están
inclinados ascendentemente en la dirección de flujo del metal
fundido, con el fin de impartir un recorrido de flujo dirigido
hacia arriba al metal que fluye a través de los agujeros. El ángulo
de inclinación de los agujeros es preferentemente mayor para los
agujeros inferiores y preferentemente disminuye a medida que
ascienden por el dique. Como se indica en el dibujo, los agujeros
más bajos tienen preferentemente un ángulo de inclinación de 40º,
reduciéndose a 30º y luego a 20º respectivamente para los agujeros
más altos. Las dimensiones mostradas son en milímetros.
Claims (18)
1. Loseta de impacto (1) para una artesa
refractaria, cuya loseta está constituida de material refractario,
comprendiendo la loseta de impacto una base (3) que tiene una
superficie de impacto (5) que, en la práctica, está orientada hacia
arriba para recibir metal fundido vertido sobre la loseta de
impacto, y una pared (7) que se extiende hacia arriba desde la base
alrededor de al menos parte de la periferia de la superficie de
impacto, incluyendo la pared un alero (9) que se proyecta sobre una
región periférica de la superficie de impacto, caracterizada
porque el alero incluye una pluralidad de salientes (13) que se
proyectan sobre la superficie de impacto en un grado mayor que el
resto del alero.
2. Loseta de impacto según la reivindicación 2,
en donde la superficie de impacto (5) tiene al menos dos esquinas
sobre las cuales se proyecta el respectivo saliente (13).
3. Loseta de impacto según la reivindicación 2,
en donde al menos una de las esquinas está formada en la
convergencia de lados sustancialmente rectos de las superficies de
impacto (5).
4. Loseta de impacto según la reivindicación 2 o
3, en donde la superficie de impacto (5) es sustancialmente
poligonal.
5. Loseta de impacto según la reivindicación 4,
en donde la superficie de impacto (5) es sustancialmente
cuadrangular, con preferencia sustancialmente rectangular o
cuadrada.
6. Loseta de impacto según la reivindicación 4 o
5, en donde un saliente (13) se proyecta sobre cada esquina de la
superficie de impacto poligonal (5).
7. Loseta de impacto según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en donde la distancia en la cual el
alero (9a), que se extiende entre dos de dichos salientes (13), se
proyecta sobre la superficie de impacto (5) es sustancialmente
uniforme a lo largo de al menos la mayor parte de su longitud.
8. Loseta de impacto según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en donde el alero (9a), que se extiende
entre dos o dichos dos salientes, es sustancialmente recto a lo
largo de al menos la mayor parte de su longitud.
9. Loseta de impacto según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en donde la distancia en la cual el alero
(9a), que se extiende entre dos de dichos salientes, se proyecta
sobre la superficie de impacto (5) es sustancialmente no uniforme a
lo largo de al menos la mayor parte de su longitud.
10. Loseta de impacto según la reivindicación 9,
en donde uno o más aleros (9a), que se extienden entre dos de dichas
proyecciones, están curvados según una vista en planta.
11. Loseta de impacto según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en donde la distancia máxima en la cual
el saliente o cada saliente (13) se proyecta sobre la superficie de
impacto (5), es de al menos 110% de la distancia máxima en la cual
se proyecta el resto del alero (9) sobre la superficie de
impacto.
12. Loseta de impacto según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en donde la distancia máxima en la cual
el saliente o cada saliente (13) se proyecta sobre la superficie de
impacto (5), no es mayor del 600% de la distancia máxima en la cual
se proyecta el resto del alero (9) sobre la superficie de
impacto.
13. Loseta de impacto según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en donde la altura del alero (9), por
encima de la superficie de impacto, no es uniforme a lo largo de su
longitud.
14. Loseta de impacto según la reivindicación 13,
que comprende al menos tres de dichos salientes (13), siendo la
altura del alero (9a), que se extiende entre dos de los salientes,
diferente de aquella del alero que se extiende entre uno de los dos
salientes y otro saliente, o bien entre otros dos salientes.
15. Loseta de impacto según la reivindicación 13
o 14, en donde al menos una porción del alero (9b) que es más baja
que otra porción del alero (9a), se proyecta en una mayor distancia
sobre la superficie de impacto (5) en comparación a la otra
porción, más alta, del alero.
16. Loseta de impacto según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en donde la región periférica de la
superficie de impacto (5) comprende una depresión que se extiende
alrededor de al menos parte de una región central de la superficie
de impacto.
17. Artesa refractaria que contiene una loseta de
impacto, caracterizada porque la loseta de impacto (1) es
según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
18. Artesa refractaria según la reivindicación
17, que contiene también uno o más diques (19) que se extienden de
un lado a otro de su ancho, teniendo el dique o cada uno de los
diques una superficie superior con una porción central (21) que es
de altura más baja que las porciones lateralmente periféricas (23)
en cada lado de la misma.
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