ES2217530T3 - Dispositivo para la formacion o renovacion de un orificio de colada en un horno metalurgico. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO Y UN DISPOSITIVO PARA PREPARAR, Y EN PARTICULAR PARA RENOVAR UN REVESTIMIENTO REFRACTARIO DE UN ORIFICO DE SANGRIA DE RECIPIENTES METALURGICOS. DE ACUERDO CON LA INVENCION ESTA PREVISTO PARA ESTO QUE EN UNA PRIMERA FASE SE REALICE UN ORIFICIO CILINDRICO EN EL MATERIAL REFRACTARIO CON LA CONDICION DE QUE EL MECANIZADO SE REALICE CON HERRAMIENTAS QUE ACTUEN SOBRE UNA SUPERFICIE PEQUEÑA Y QUE SE DESPLACEN A LO LARGO DE LA SECCION DEL ORIFICIO QUE SE TRATA DE REALIZAR, Y EN UNA SEGUNDA FASE SE INTRODUCE UN TUBO PREPARADO MEDIANTE UN DISPOSITIVO EN EL ORIFICIO DE ALIMENTACION, SE SUJETE Y SE CIERRE EL INTERSTICIO APLICANDO Y DEJANDO ENDURECER MASA REFRACTARIA PLASTIFICADA EN CUBO. EL DISPOSITIVO SE COMPONE ESENCIALMENTE DE UN DISPOSITIVO DE PERFORACION (1) CON MULTITUD DE PEQUEÑOS MARTILLOS (2) QUE FORMAN UNA UNIDAD DE TALADRO (20) CON FILOS DE CORTE (21), ASI COMO UN DISPOSITIVO DE COLOCACION (5) CON UNA PARTE DE SOPORTE (52) Y UNA PARTE DE AMARRE (53)PARA IMPLANTAR UNA PILA DE PIEDRAS PERFORADAS (5) PARA LA SUJECION DURANTE EL RELLENO DEL INTERSTICIO CON LA MASA REFRACTARIA PLASTIFICADA.

Description

Dispositivo para la formación o renovación de un orificio de colada en un horno metalúrgico.

La invención se refiere a un dispositivo para la formación, sobre todo para la renovación, de un revestimiento refractario de un orificio de colada en hornos metalúrgicos, rompiendo el revestimiento en la zona de colada y/o la parte remanente del revestimiento del agujero, y empotrando una pieza de ladrillo perforado, que presenta un canal pasante, en dicho revestimiento del horno.

Los hornos metalúrgicos sirven para la fundición, la preparación y el transporte de metales líquidos y aleaciones, y están formados, esencialmente, de una pared exterior de soporte compuesta de chapa de acero y de un revestimiento interior refractario que puede ser de una masa compactable o de material pétreo de mampostería. Por motivos económicos, los hornos metalúrgicos como, por ejemplo, hornos de fundición, convertidores, hornos de arco eléctrico y similares, son a menudo explotados con altas cargas de fusión de centenares de toneladas, siendo necesario realizar la colada del metal fundido a través de un orificio dispuesto en la pared del horno no solamente por razones operativas, sino también por las exigencias de calidad de la aleación, sobre todo respecto a su grado de pureza.

El material refractario del revestimiento de orificios de colada está expuesto a altas cargas térmicas y, sobre todo, extremadamente erosivas debido al metal fluyente. Por dichos motivos, la colada se lleva a cabo a través de uno o varios ladrillos perforados de máxima calidad. A pesar de la utilización de ladrillos de alta calidad, se producen erosiones en la pared interior de los ladrillos que pueden ser acrecentadas en algunas partes, provocando de forma desventajosa el desplegamiento intermitente en abanico, la llamada "oscilación", del chorro de metal fundido. Además, el diámetro del orificio resulta casi siempre aumentado debido a un elevado número de coladas, lo cual ocasiona una mayor salida de metal y, por lo tanto, una aspiración desventajosa de escorias de la superficie. Puesto que el revestimiento de los hornos metalúrgicos tiene una vida útil bastante mayor, o porque su desgaste, dentro de unos límites, no tiene unos efectos negativos, mientras que por motivos técnicos y metalúrgicos no se puede admitir la modificación, aunque sea de mucho menor grado, del diámetro del orificio de colada, siendo ésta inevitable debido a la erosión, se ha de poder cambiar el revestimiento refractario del orificio de colada cuando haga falta.

Para renovar el revestimiento refractario del orificio de colada es necesario, primero, romperlo localmente. A tal efecto, casi siempre se procede primero a seccionar el revestimiento erosionado del ladrillo perforado que todavía está en pie o revestimiento restante, y a evacuar los fragmentos, para lo cual se utilizan preferentemente martillos neumáticos, y éstos son manejados de forma dirigida por personas. A continuación, se confiere al orificio una forma esencialmente cilíndrica mediante la remoción de material restante, eventualmente hasta llegar a la capa del revestimiento duradero, para lo cual se utilizan preferentemente herramientas especiales. En la abertura, que se ha practicado de esta manera en el horno metalúrgico, se empotra y se retiene, seguidamente, un ladrillo perforado que presenta un canal pasante.

Un procedimiento de este tipo, que se refiere a la perforación de un orificio de colada y la subsiguiente inserción de un material refractario, se conoce por el documento EP 0 065 943 A1.

Una vez practicada la abertura, se introduce una pila de ladrillos perforados, y la hendidura entre la pared del agujero y los ladrillos perforados se rellena con una masa refractaria.

En una perforación, que sirve para realizar un orificio de colada en un horno metalúrgico, la inserción del material refractario puede llevarse a cabo, según el documento EP 0 726 439 A1, insertando un tubo de colada desde abajo, rellenando la hendidura entre el tubo de colada y la perforación con material de relleno y dejando que se endurezca el mismo.

La renovación del orificio de colada requiere mucho tiempo al tener que montar y desmontar una plataforma de servicio o de mando en el horno metalúrgico, lo cual afecta a la productividad de la instalación de fundición, y no excluye errores de instalación. Además, el personal, que trabaja in situ, está expuesto a altas temperaturas.

La invención tiene como objetivo dar a conocer un nuevo dispositivo para la formación o renovación de un revestimiento refractario de un orificio de colada de hornos metalúrgicos, mediante el cual se ahorra tiempo y, por lo tanto, se puede aumentar la productividad de la instalación, manteniendo un alto nivel de seguridad y calidad en la realización. El dispositivo facilitará, con gran precisión y respetando el revestimiento refractario del horno metalúrgico, la perforación de una abertura cilíndrica en poco tiempo, asegurando la inserción exacta de un ladrillo perforado con gran calidad de empotrado y unión con el revestimiento.

El problema se resuelve mediante un dispositivo que consta de, por lo menos, un equipo de perforación para formar o practicar una abertura cilíndrica en el revestimiento del horno metalúrgico y, por lo menos, un dispositivo de inserción para implantar al menos un ladrillo perforado en el revestimiento del horno; el equipo de perforación y el dispositivo de inserción están dispuestos esencialmente paralelos al eje y con capacidad de deslizamiento sobre un travesaño asimismo desplazable, y pueden ser colocados en secuencia en un horno metalúrgico.

En un primer paso, en el cual se practica una abertura cilíndrica en el revestimiento y/o en la parte del revestimiento del orificio de colada que ha quedado en pie, rompiendo o removiendo el material refractario, la preparación se realiza mediante al menos una herramienta, que actúa sobre una pequeña superficie en un área parcial de la sección transversal de la perforación a realizar, respectivamente, siendo la herramienta desplazada, en particular de forma rotatoria, a través de la sección transversal de la perforación; y en un segundo paso se forma una pila sobreponiendo o uniendo al menos dos ladrillos perforados, cuyo diámetro exterior es más pequeño que la abertura practicada en el revestimiento, y mediante un dispositivo dicha pila es introducida en la abertura del revestimiento del horno metalúrgico y sujetada en esta posición; a continuación, una masa refractaria plastificante es introducida, en particular inyectada a presión o vertida, en la hendidura entre la superficie interior de la perforación del revestimiento del horno y la superficie exterior de la pila de ladrillos perforados, dejando que dicha masa endurezca y, dado el caso, retirando el medio de
inserción.

Las ventajas conseguidas mediante la invención se han de ver esencialmente en el hecho de que la formación o renovación del revestimiento de un orificio de colada se lleva a cabo en dos pasos en gran medida mecanizados y automatizados. A tal efecto, es importante que en el primer paso, al perforar una abertura cilíndrica en la mampostería refractaria, se proceda con poca energía de impacto de la herramienta, pero con una gran potencia específica para la demolición o remoción de la misma. Grandes energías de impacto pueden provocar el desprendimiento, en forma de embudo, de piezas enteras de revestimiento y, a menudo, dañar la capa de revestimiento duradero en la zona del orificio de colada. Sin embargo, una herramienta adaptada al diámetro de la perforación, utilizada con reducidas energías de impacto, será en gran medida ineficaz para el avance. Si la preparación se realiza por superficies pequeñas, tal y como se ha previsto según la invención, se puede conseguir localmente un alto poder de perforación o remoción del material refractario específicas, incluso con reducidas energías de impacto, sin que exista un peligro de destrucción para el revestimiento del horno alrededor de la abertura a practicar. A tal efecto, la herramienta o el martillo es desplazado a través del área de la sección transversal de la perforación perpendicularmente a su dirección axial, de manera que se consigue, ventajosamente, una abertura, en gran medida cilíndrica, en el revestimiento.

En el segundo paso se elabora una pieza de ladrillo perforado mediante la formación de una pila compuesta de varios ladrillos perforados, los cuales están eventualmente dotados de superficies de ajuste cooperantes. Este procedimiento es ventajoso porque la fabricación de pequeños ladrillos perforados es más fácil o resulta de mejor calidad que la de los grandes. Al insertar, en este caso, la pila de ladrillos perforados en la abertura cilíndrica, que se practicó en la fase precedente del procedimiento, nos encontramos con condiciones particularmente ventajosas para su empotramiento en toda la superficie debido a que mediante la preparación, según la invención, se ha conseguido que la superficie interior de la perforación o abertura sea lisa. Según la invención, el empotramiento se realiza con una masa refractaria plastificada, con la cual se consigue una muy buena densidad en la zona de la hendidura entre la perforación y los ladrillos perforados con un corto tiempo de fraguado de la masa. Si el equipo de perforación y el dispositivo de inserción pueden ser activados en secuencia, se podrán conseguir tiempos ventajosamente cortos para la renovación del orificio de colada en un horno metalúrgico.

Un ahorro de tiempo particularmente ventajoso al perforar el revestimiento se podrá conseguir, si la abertura o perforación en el revestimiento y/o en la parte del revestimiento del orificio de colada que ha quedado en pie se realiza mediante la acción demoledora de varios martillos neumáticos o hidráulicos dotados de herramientas cada uno y juntados en una unidad taladradora rotatoria.

La precisión de la perforación en el horno metalúrgico, sobre todo en lo que se refiere a mantener la capa de revestimiento duradero, podrá ser aumentada si para realizar la perforación la posición angular y de trabajo de la unidad taladradora con las herramientas es ajustada mediante una deslizadera regulable, y si dicha unidad taladradora es desplazada axialmente a la perforación.

Si, como se encontró, para la formación del revestimiento refractario del orificio de colada se forma una pila de ladrillos perforados sobre un dispositivo dotado de una placa base y dicha pila es centrada o posicionada en el agujero del revestimiento mediante dicho dispositivo de tal manera que se consigue estanqueidad hacia afuera entre la placa base y la pared exterior del horno metalúrgico, dado el caso mediante el intercalado de un medio obturador, y se introduce y se deja fraguar una masa plastificada en la hendidura formada entre la mampostería y la pila de ladrillos perforados, el proceso de inserción podrá llevarse a cabo de forma ventajosa, con particular calidad y en poco tiempo.

Desde un punto de vista técnico es importante que el equipo de perforación esté formado por al menos un martillo neumático o hidráulico de pequeño formato, dotado cada uno de ellos de al menos un filo cortante que rompe o remueve el material refractario, y que dicho martillo pueda ser desplazado preferentemente de forma rotatoria a través del área de la sección transversal de la perforación.

Para conseguir mayores rendimientos de avance en el revestimiento con poca energía de impacto, resulta ventajoso que el equipo de perforación esté formado de varios martillos, preferentemente, neumáticos o hidráulicos, que constituyen una unidad taladradora que gira concéntricamente alrededor de un eje.

Para que la colocación en el horno metalúrgico y la realización de la abertura en la mampostería se hagan con precisión, puede ser ventajoso que el equipo de perforación sea desplazable axialmente mediante una deslizadera, cuya orientación puede ser ajustada.

Para el revestimiento del orificio de colada, sobre todo en lo que se refiere a un mayor ahorro de tiempo posible así como a una alta seguridad efectiva de funcionamiento en la realización del mismo, se ha mostrado ser ventajoso que el dispositivo de inserción esté dotado de un elemento de soporte con una pieza de ajuste y/o sujeción para la orientación axial de al menos dos ladrillos perforados, y que el dispositivo de inserción pueda ser ajustado de manera que la pila de ladrillos perforados quede alineada al eje de la abertura practicada en el revestimiento, o que la pila de ladrillos pueda ser introducida en la abertura, preferentemente, mediante una deslizadera.

Por motivos económicos, pero también en cuanto a la alineación con el eje, puede resultar ventajoso que el equipo de perforación y el dispositivo de inserción pueden ser desplazados o cambiados de sitio mediante la misma deslizadera.

Sobre todo en hornos de gran volumen, todo el dispositivo puede ser ajustado en la posición de trabajo, a corto plazo y con precisión, para proceder a la renovación del orificio de colada, y el cambio de la pieza de revestimiento del orificio se puede llevar a cabo en un período de tiempo reducido.

A continuación, la invención será explicada más detalladamente por medio de dibujos, que ilustran sólo un modo de realización respectivamente. Estos dibujos muestran:

en la figura 1, una vista en alzado de un equipo de perforación,

en la figura 1a, una vista en planta del equipo anterior,

en la figura 2, una vista en alzado de un dispositivo de inserción,

en la figura 3a, un equipo de perforación en estado de espera dentro de un horno metalúrgico,

en la figura 3b, el dispositivo de inserción anterior en funcionamiento,

en la figura 3c, la inserción de la pila de ladrillos perforados,

en la figura 4a, un equipo de perforación en posición estacionaria,

en la figura 4b, un dispositivo de inserción en posición estacionaria,

en la figura 4c, el equipo de perforación anterior en posición de trabajo,

en la figura 4d, el dispositivo de inserción anterior en posición de trabajo, y

en la figura 5, un equipo de perforación y un dispositivo de inserción desplazables sobre un soporte.

En la figura 1 se puede ver un equipo de perforación (1) que está dotado de una unidad taladradora (20), la cual está dispuesta de forma desplazable sobre una deslizadera (3). La unidad taladradora (20) consta de una multitud de pequeños martillos neumáticos (2), (2'), (2''), cada uno de los cuales está dotado de un filo cortante (21), (21'). Como protección y medio de guiado para la unidad taladradora (20) se ha previsto un cuerpo tubular que encierra la misma. Mediante un accionamiento (11), la unidad taladradora (20) puede llevar a cabo un movimiento giratorio.

De la vista en planta, según la figura 1a, se desprende que la unidad taladradora (20), que puede ser desplazada sobre una deslizadera (3), consta de cuatro herramientas dotadas cada una de un filo cortante (21) en forma de cruz. En la figura 2 se muestra un dispositivo de inserción (5), que está dispuesto con capacidad de deslizamiento sobre una deslizadera (3'). Sobre un elemento de soporte (52), que actúa conjuntamente con un elemento de ajuste o sujeción (53), los ladrillos perforados (51) están colocados uno encima de otro formando una pila (50).

En las figuras 3a hasta 3c se muestra, de forma esquemática, la operación, realizada desde dentro, de una renovación del revestimiento refractario de un orificio de colada en un horno de arco (A), cuyo orificio de colada está dispuesto excéntricamente en el suelo. En la figura 3a se muestra una deslizadera (3) ajustable mediante un dispositivo (33) y destinada a un equipo de perforación (1) con una unidad taladradora (20), que dispone de herramientas dotadas de filos cortantes (21) que actúan sobre superficies pequeñas. Tras la orientación precisa de la unidad taladradora (20) con respecto al eje del orificio de colada, la unidad es colocada en el revestimiento (4), como muestra la flecha, y se procede, tal como se desprende de la figura 3b, a la preparación o perforación cilíndrica al girar la unidad taladradora (20). Si, a continuación, se ha practicado una abertura en el revestimiento duradero (41) o en la mampostería (4), cuya superficie interior (42) es en gran medida lisa, debido a que cada uno de los filos cortantes (21) de las herramientas individuales remueve el material en una superficie pequeña al girar la unidad taladradora (20) en torno a su eje, se podrá, tal como se muestra en la figura 3c, introducir y empotrar de manera sencilla un dispositivo de inserción (5) con una pila de ladrillos perforados (50) mediante un elemento de elevación o de tracción (54), que está fijado, por un lado, en el elemento de ajuste o sujeción (53) del dispositivo de inserción (5) y, por otro lado, en la unidad taladradora (20).

Las figuras 4a hasta 4d muestran el modo de acción de un dispositivo, según la invención, al renovar el orificio de colada desde fuera. Las figuras 4a y 4b muestran un equipo de perforación (1) y un dispositivo de inserción (5) respectivamente, dispuestos sobre un travesaño (6) en lo que se denomina "posición estacionaria". Las figuras 4c y 4d muestran la situación del equipo de perforación (1) al practicar una abertura cilíndrica en un revestimiento refractario (4), así como del dispositivo de inserción (5) al implantar una pila de ladrillos perforados (50) en la zona duradera (41) del revestimiento de un horno metalúrgico.

En la figura 5 se muestra un equipo de perforación (1) y un dispositivo de inserción (5), los cuales están fijados con capacidad de deslizamiento en la dirección de la flecha sobre un travesaño (6) asimismo desplazable.

Claims (6)

1. Dispositivo para la formación, sobre todo para la renovación de un revestimiento refractario de un orificio de colada en hornos metalúrgicos, caracterizado porque el dispositivo está formado de por lo menos un equipo de perforación (1) para realizar o practicar una abertura cilíndrica en el revestimiento (4) del horno metalúrgico (A) y de por lo menos un dispositivo de inserción (5) para la inserción de por lo menos un ladrillo perforado (50) en dicho revestimiento (4), estando el equipo de perforación (1) y el dispositivo de inserción (2) dispuestos con capacidad de deslizamiento y esencialmente paralelos al eje sobre un travesaño (6), que puede ser desplazado, y pudiendo ser colocados en secuencia al horno metalúrgico (A).

2. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el equipo de perforación (1) está formado por al menos un martillo neumático o hidráulico (2) de pequeño formato, dotado cada uno de por lo menos un filo cortante de herramienta (21) que rompe o remueve el material refractario (4), pudiendo ser desplazado dicho martillo, preferentemente, de forma rotatoria y perpendicularmente a su dirección axial a través de la sección transversal de la perforación a realizar.

3. Dispositivo, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el equipo de perforación (1) está formado por varios martillos, preferentemente neumáticos o hidráulicos (2,2',2'',2'''), los cuales forman conjuntamente una unidad taladradora (20), que puede girar de forma concéntrica alrededor de un eje.

4. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el equipo de perforación (1) puede ser desplazado en dirección axial mediante una deslizadera (3), cuya orientación puede ser regulada.

5. Dispositivo, según la reivindicación 4, caracterizado porque el dispositivo de inserción (5) posee un elemento de soporte (52) dotado de un elemento de ajuste y/o de sujeción (53) para la orientación axial de al menos dos ladrillos perforados (51), y porque el dispositivo de inserción (5) puede ser ajustado de manera que la pila de ladrillos perforados (50) quede alineada con el eje de la abertura practicada en el revestimiento, y porque dicha pila de ladrillos puede ser introducida en dicha abertura, preferentemente, mediante una deslizadera (3').

6. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el equipo de perforación (1) y el dispositivo de inserción (5) pueden ser desplazados o cambiados de sitio mediante la misma deslizadera (3).