ES2243701T3 - BLOCK OR REFRACTORY BRICK TO INJECT GAS IN A FUSED METAL. - Google Patents
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Abstract
Bloque o ladrillo (1) macizo, poroso y refractario para cubierta refractaria de un recipiente para inyectar gas en un metal fundido a través de una superficie (11) en contacto con el metal en fusión, que comprende i) un cuerpo poroso refractario (2) sustancialmente encerrado en un cuerpo (9) sustancialmente no poroso excepto en la superficie (11) en contacto con el metal fundido; y ii) un medio de conducción de gas (3, 5) para conducir el gas desde una fuente de gas hasta el cuerpo poroso (2), caracterizado porque el cuerpo no poroso (11) está constituido por un material refractario y porque los cuerpos poroso y no poroso (2, 11) han sido prensados juntos.Solid, porous and refractory block or brick (1) for refractory cover of a container for injecting gas into a molten metal through a surface (11) in contact with the molten metal, comprising i) a refractory porous body (2 ) substantially enclosed in a substantially non-porous body (9) except on the surface (11) in contact with the molten metal; and ii) a gas conduction means (3, 5) for conducting the gas from a gas source to the porous body (2), characterized in that the non-porous body (11) is constituted by a refractory material and because the bodies Porous and non-porous (2, 11) have been pressed together.
Description
Bloque o ladrillo refractorio para inyectar gas en un metal fundido.Refractory block or brick to inject gas in a molten metal.
La presente invención se refiere a un bloque o ladrillo refractario para inyectar gas en un metal fundido y a la fabricación de un bloque o ladrillo refractario para cubierta refractaria de un recipiente para inyectar gas en un metal fundido.The present invention relates to a block or refractory brick to inject gas into a molten metal and to the manufacture of a block or brick refractory for roof refractory of a container to inject gas into a metal molten.
Con frecuencia se inyectan gases en el metal fundido, en recipientes tales como calderos de colada, crisoles o embudos, con diversos propósitos. Así por ejemplo, se puede introducir un gas en la parte inferior de un recipiente para eliminar productos de solidificación de la superficie inferior relativamente fría, es decir, alejarlos de la proximidad de una abertura de vertido del fondo, donde el recipiente presenta tal abertura de salida. En la fabricación de acero, por ejemplo, el uso de una lenta inyección de una delgada cortina de burbujas de gas en el embudo ayuda a la eliminación de inclusiones, siendo las inclusiones atraídas hacia las pequeñas burbujas de gas y ascendiendo a través de la materia fundida hasta la superficie, donde son capturadas en la forma ordinaria por el polvo o flujo que cubre el embudo. El gas puede introducirse también para limpiar u homogeneizar la materia fundida térmicamente o composicionalmente, o para ayudar a dispersar adiciones de aleación en la materia fundida.Gases are often injected into the metal molten, in containers such as pouring kettles, crucibles or Funnels, with various purposes. So for example, you can introduce a gas into the bottom of a container to remove solidification products from the bottom surface relatively cold, that is, away from the proximity of a bottom discharge opening, where the container has such exit opening. In steelmaking, for example, the use of a slow injection of a thin curtain of gas bubbles in the funnel helps to eliminate inclusions, being the inclusions attracted to small gas bubbles and ascending through molten matter to the surface, where they are captured in the ordinary way by dust or flow that Cover the funnel. Gas can also be introduced to clean or homogenize thermally or compositionally molten matter, or to help disperse alloy additions in the matter cast.
Ordinariamente, se utiliza un gas inerte pero se pueden también emplear gases reactivos, por ejemplo reduciendo u oxidando gases, cuando las composiciones de la materia en fusión o sus componentes precisan una modificación. Así por ejemplo, es corriente inyectar gases tales como nitrógeno, cloro, freón, hexafluoruro de azufre, argón, y similares en el metal fundido, por ejemplo aluminio o aleaciones de aluminio fundidos, con el fin de eliminar constituyentes indeseables tales como gas hidrógeno, inclusiones no metálicas y metales alcalinos. Los gases reactivos añadidos al metal fundido reaccionan químicamente con los constituyentes no deseados para convertirlos en una forma tal como un precipitado, una espuma o un compuesto gaseoso insoluble, que pueden separarse fácilmente del resto de la materia en fusión. Estos gases (u otros) podrían utilizarse también por ejemplo con acero, cobre, hierro, magnesio o sus aleaciones.Ordinarily, an inert gas is used but they can also use reactive gases, for example by reducing or oxidizing gases, when the compositions of the matter in fusion or its components require a modification. So for example, it is stream inject gases such as nitrogen, chlorine, freon, sulfur hexafluoride, argon, and the like in molten metal, by example aluminum or cast aluminum alloys, in order to remove undesirable constituents such as hydrogen gas, nonmetallic inclusions and alkali metals. Reactive gases additives to molten metal react chemically with unwanted constituents to convert them into a form such as a precipitate, a foam or an insoluble gaseous compound, which they can be easily separated from the rest of the melted matter. These gases (or others) could also be used for example with steel, copper, iron, magnesium or its alloys.
Para efectuar eficazmente una operación de inyección de gas, es deseable introducir el gas en el metal fundido, preferentemente desde el fondo del recipiente, en forma de un número muy grande de burbujas extremadamente pequeñas. Según va reduciéndose el tamaño de las burbujas de gas, aumenta el número de burbujas por unidad de volumen. Un aumento en el número de burbujas y en su superficie por unidad de volumen aumenta la probabilidad de que el gas inyectado se utilice efectivamente para realizar la operación deseada.To effectively perform an operation of gas injection, it is desirable to introduce the gas into the molten metal, preferably from the bottom of the container, in the form of a number Very large of extremely small bubbles. As it goes reducing the size of gas bubbles increases the number of bubbles per unit volume. An increase in the number of bubbles and on its surface per unit volume increases the probability of that the injected gas is effectively used to perform the desired operation
Entre las propuestas existentes de inyección de gas se incluye la instalación de un bloque o ladrillo macizo, refractario y poroso en la cubierta refractaria del recipiente, en general sobre el fondo, pero también en las paredes. En la práctica, los bloques o ladrillos introducen un flujo de gas en forma de burbujas.Among the existing proposals for injection of Gas includes the installation of a block or solid brick, refractory and porous in the refractory cover of the container, in general on the bottom, but also on the walls. In practice, the blocks or bricks introduce a gas flow in the form of bubbles.
Por ejemplo, una técnica conocida (GB-A-2096290) de introducción de gas en un metal en fusión consiste en cubrir una porción de un recipiente que contenga metal en fusión (de preferencia el fondo del recipiente) con un cuerpo cerámico poroso. Se introduce el gas en el cuerpo poroso por un lugar alejado de la superficie del cuerpo en contacto con el metal. Durante su paso a través del cuerpo, el gas va siguiendo cierto número de pequeños trayectos tortuosos, con lo que son emitidas gran número de burbujas en el interior del metal fundido.For example, a known technique (GB-A-2096290) introduction of gas in a molten metal consists of covering a portion of a vessel containing molten metal (preferably the bottom of the container) with a porous ceramic body. The gas is introduced into the porous body by a place away from the body surface in metal contact During its passage through the body, the gas it follows a certain number of small tortuous paths, with what which are emitted large number of bubbles inside the metal molten.
En general, una cubierta metálica que actúa como colector para introducir el gas en el cuerpo sustenta el cuerpo cerámico poroso. Típicamente, la cubierta está hecha con acero dulce (para uso con un gas inerte o ligeramente reactivo, tal como el argón o el nitrógeno) o inconel (para uso con cloro o freón reactivo). El conjunto ensamblado cuerpo/cubierta queda rodeado y sustentado por todos los lados con excepción de su superficie superior por un material refractario tal como moldeable de bajo contenido de cemento de alúmina o ladrillos. Cuando se utiliza el moldeable o bien puede fundirse en el lugar correspondiente alrededor del cuerpo poroso o estar constituido por componentes previamente fundidos y fijados en posición durante la instalación de la cubierta del recipiente del metal caliente. El material de cubierta quedará aplicado contra la construcción del cuerpo poroso.In general, a metal cover that acts as collector to introduce the gas into the body supports the body porous ceramic. Typically, the cover is made with mild steel (for use with an inert or slightly reactive gas, such as argon or nitrogen) or inconel (for use with chlorine or freon reagent). The assembled body / cover assembly is surrounded and supported on all sides except its surface upper by a refractory material such as moldable bass alumina cement or brick content. When the moldable or can be melted in the corresponding place around the porous body or be constituted by components previously cast and fixed in position during the installation of the cover of the hot metal container. The material of cover will be applied against body construction porous.
Un problema que se encuentra en esta construcción es el de que resulta difícil mantener un cierre hermético efectivo del gas entre la cubierta y el cuerpo, y entre la cubierta y el moldeable de soporte/los ladrillos. Se produce una dificultad en parte por el hecho de que los coeficientes de la expansión térmica de la cubierta metálica y de los materiales refractarios son considerablemente diferentes; por otra parte, la cubierta metálica está sujeta a un ataque si se utiliza cloro como gas. Si se produce una grieta (tal como aquí se emplea, el término "grieta" se refiere a cualquier defecto en el aparato dispersador del gas, que permita una indeseable fuga de gas), el gas escapará a través de dicha grieta y a continuación con frecuencia emigrará a través del ladrillo inmediato y del soporte refractario hacia la atmósfera ambiental. La migración de gas en 50 cm o más del material refractario resulta posible. El problema es indeseable ya que el efecto del escape de gas sobre el flujo del mismo a través de la superficie establecida de burbujeo de gas puede efectuar una grave reducción, disminuyendo la efectividad del bloque de burbujeo. En algunos casos, cesará el flujo de gas por medio de pequeñas burbujas y quedará sustituido por un flujo de gas de dirección incontrolada, por medio de grandes burbujas de gas no efectivas. Si se utiliza argón, debe considerarse el gasto relativamente grande que ello significa. El problema es particularmente grave en el caso de cloro, debido a los perjudiciales efectos del cloro al ser liberado a la atmósfera. Independientemente del tipo de gas purificador que se utilice, es importante impedir la producción de grietas, para impedir con ello la fuga de gas.A problem found in this construction is that it is difficult to maintain an effective seal of the gas between the cover and the body, and between the cover and the Moldable support / bricks. There is a difficulty in part by the fact that the coefficients of thermal expansion of the metal cover and the refractory materials are considerably different; Moreover, the metal cover It is subject to attack if chlorine is used as gas. If it occurs a crack (as used herein, the term "crack" is refers to any defect in the gas dispersing apparatus, which allow an undesirable gas leak), the gas will escape through said crack and then frequently migrate through the immediate brick and refractory support towards the atmosphere environmental. Gas migration in 50 cm or more of the material refractory is possible. The problem is undesirable since the effect of the gas leak on its flow through the established gas bubbling surface can effect a serious reduction, decreasing the effectiveness of the bubble block. In In some cases, the flow of gas will cease by means of small bubbles and will be replaced by an uncontrolled direction gas flow, through large, ineffective gas bubbles. If used argon, the relatively large expense should be considered it means. The problem is particularly serious in the case of chlorine, due to the harmful effects of chlorine when released to the atmosphere. Regardless of the type of purifying gas that is use, it is important to prevent the production of cracks, to prevent gas leakage.
Sería deseable disponer de una técnica para inyectar gas en un metal fundido, que cumpliera los objetivos de dispersar un gran número de burbujas muy pequeñas dentro del metal fundido, al tiempo que se evitaran grietas en el aparato dispersador del gas con el consiguiente escape de gas.It would be desirable to have a technique to inject gas into a molten metal that met the objectives of disperse a large number of very small bubbles inside the metal molten, while avoiding cracks in the dispersing apparatus of the gas with the consequent gas leak.
Sería también deseable un aparato de este tipo capaz de ser fabricado con facilidad, con un coste razonable y de dimensiones menores que las de los aparatos existentes. Además, sería deseable que pudiera utilizarse cualquiera de tales aparatos de inyección de gas con los equipos existentes, tales como embudo, caldero de colada, recipiente de fusión, etc., sin modificación, o con solamente una modificación de grado menor, respecto al equipo actualmente existente.An apparatus of this type would also be desirable. capable of being manufactured easily, at a reasonable cost and of dimensions smaller than those of existing devices. Further, it would be desirable that any such apparatus could be used gas injection with existing equipment, such as funnel, pouring cauldron, melting vessel, etc., without modification, or with only a minor modification, with respect to the equipment currently existing.
Por otra parte, para insertar este aparato en la cubierta refractaria existente del recipiente para metal fundido, sería deseable que cualquiera de tales aparatos de inyección fuera compatible con los materiales refractarios circundantes, para impedir toda reacción química adversa de las faltas de coincidencia en expansión térmica.On the other hand, to insert this device into the existing refractory casing of the molten metal container, it would be desirable that any such injection apparatus be compatible with surrounding refractory materials, for prevent any adverse chemical reaction of mismatches in thermal expansion.
Sería además deseable aportar un aparato que pudiera ajustarse a un límite muy amplio de condiciones de burbujeo (dimensión de las burbujas, volumen, presión, etc.) con solamente ajustes de grado menor durante el proceso de fabricación, a fin de que el aparato pudiera adecuarse a exigencias especificas del cliente.It would also be desirable to provide an apparatus that could fit a very wide limit of bubbling conditions (bubble size, volume, pressure, etc.) with only minor degree adjustments during the manufacturing process, in order to that the device could meet specific requirements of the client.
Se refiere así la invención a un bloque o ladrillo macizo, refractario y poroso para cubierta refractaria de un recipiente para inyectar gas en un metal en fusión a través de una superficie en contacto con el metal fundido, que comprenderá:The invention thus refers to a block or solid, refractory and porous brick for refractory roof of a container for injecting gas into a molten metal through a surface in contact with the molten metal, which will understand:
i) un cuerpo refractario poroso sustancialmente circundado por un cuerpo no poroso con excepción de la superficie de contacto con el metal en fusión; yi) a substantially porous refractory body surrounded by a non-porous body with the exception of the surface of contact with the molten metal; Y
ii) un medio de conducción de gas para conducir el gas desde una fuente de gas hasta el cuerpo poroso.ii) a means of driving gas to drive the gas from a gas source to the porous body.
El bloque o ladrillo según la invención se caracteriza en la reivindicación 1. El procedimiento para la fabricación se precisa en la reivindicación 7. US-A-4 791 978 y 4 836 508 que concierne respectivamente una barra de tapón y un tubo de colada, divulgue cuerpos refractarios que han sido prensados juntos, que son densos y porosos, respectivamente, pero no refiera al problema de mejorar impermeabilidad del gas de un bloque permeable non metal o ladrillo que forma parte de una cubierta refractaria que tiene el propósito único de inyectar el gas para tratar el metal fundido en este recipiente.The block or brick according to the invention is characterized in claim 1. The process for Manufacturing is required in claim 7. US-A-4 791 978 and 4 836 508 which respectively it concerns a stopper bar and a casting tube, disclose refractory bodies that have been pressed together, which are dense and porous, respectively, but do not refer to the problem of improve gas impermeability of a nonmetallic permeable block or brick that is part of a refractory roof that has the unique purpose of injecting the gas to treat molten metal in this vessel
Dentro de los límites de la presente memoria descriptiva, un bloque o ladrillo para cubierta refractaria de un recipiente para inyectar gas puede ser un bloque, ladrillo, dama de fundición, teja, barra, etc. Como hemos expuesto más arriba, el bloque o ladrillo de la invención puede utilizarse para inyectar cualquier gas (tanto reactivo como inerte) en cualquier metal fundido o aleación del mismo. El bloque o ladrillo tiene por lo menos una superficie en contacto con el metal fundido a través de la cual se inyecta el gas. El bloque o ladrillo comprende un cuerpo refractario poroso sustancialmente circundado por (por ejemplo cubierto o en incrustación) por un cuerpo no poroso, con excepción, naturalmente, en la superficie que queda en contacto con el metal fundido. Puede quedar incluido en la cubierta del recipiente para el metal fundido o formar parte de dicha cubierta.Within the limits of this report descriptive, a block or brick for refractory roof of a gas canister can be a block, brick, lady of foundry, tile, bar, etc. As we have stated above, the block or brick of the invention can be used to inject any gas (both reactive and inert) in any metal cast or alloy thereof. The block or brick has so less a surface in contact with the molten metal through the which gas is injected. The block or brick comprises a body porous refractory substantially surrounded by (for example covered or inlaid) by a non-porous body, with the exception of naturally, on the surface that is in contact with the metal molten. It may be included in the container cover for the molten metal or form part of said cover.
El cuerpo poroso puede estar constituido por cualquier material refractario poroso. De hecho, la naturaleza del material empleado no es esencial, siempre que dicho material tenga la porosidad necesaria. En general, se considerará que un material de una porosidad aparente superior al 20% es poroso. Entre los materiales típicamente adecuados se encuentran: la alúmina, la espinela de alúmina, la magnesia o la espinela de magnesia, o sus combinaciones.The porous body may be constituted by Any porous refractory material. In fact, the nature of material used is not essential, provided that such material has The necessary porosity. In general, a material will be considered an apparent porosity greater than 20% is porous. Between the Typically suitable materials are found: alumina, alumina spinel, magnesia or magnesia spinel, or their combinations
El bloque o ladrillo comprende también un medio de conducción del gas para conducir el gas desde una fuente del mismo hasta el cuerpo poroso. El medio de conducción del gas comprende en general un conducto que se proyecta a través de la pared lateral del cuerpo no poroso. Este conducto puede ser de metal o de un material refractario por ejemplo. El conducto puede fijarse en posición por medio de un material refractario ordinario de acoplamiento (mortero o cemento) o puede prensarse dentro del cuerpo no poroso.The block or brick also comprises a means of conduction of the gas to conduct the gas from a source of the Same to the porous body. The means of gas conduction it generally comprises a conduit that projects through the non-porous body side wall. This duct can be metal or of a refractory material for example. The duct can be fixed in position by means of an ordinary refractory material of coupling (mortar or cement) or can be pressed inside the body not porous
Se pueden utilizar medios ordinarios de conducción de gas. Sin embargo, puesto que debe vigilarse particularmente la hermeticidad de la unión, se prefieren en particular disposiciones especiales tales como, por ejemplo, las expuestas en el documento WO-A1-01/83138.Ordinary means of gas conduction However, since it must be monitored particularly the tightness of the joint, are preferred in particular special provisions such as, for example, the set out in the document WO-A1-01 / 83138.
Resulta también ventajoso que el medio de conducción del gas comprenda una cámara de plenum a través de la cual el gas entre en contacto con una superficie del cuerpo poroso por lo menos sustancialmente equivalente a la superficie en contacto con el metal fundido, de modo que el gas quede distribuido de modo perfectamente homogéneo dentro del cuerpo poroso y, consiguientemente burbujee dentro del metal fundido a través de sustancialmente toda la superficie de contacto con el metal en fusión.It is also advantageous that the gas conduction means comprise a plenum chamber through which the gas comes into contact with a surface of the porous body at least substantially equivalent to the surface in contact with the molten metal, so that the gas is distributed perfectly homogeneously within the porous body and, consequently, bubbles into the molten metal through substantially the entire surface of contact with the molten metal.
Este tipo de inyección de gas por medio de un bloque o ladrillo en el metal fundido es conocido por ejemplo por los documentos USP 5.054.749, 5.423.521 o 5.219.514. Sin embargo, ninguno de ellos satisface las condiciones más arriba expuestas.This type of gas injection by means of a block or brick in molten metal is known for example by USP 5,054,749, 5,423,521 or 5,219,514. But nevertheless, none of them satisfies the above conditions.
El bloque o ladrillo de la presente invención se caracteriza por el hecho de que el cuerpo no poroso está constituido por material refractario y porque los cuerpos porosos y no porosos han sido presionados en conjunto. Todas las condiciones arriba mencionadas se cumplen con tal tipo de bloque o ladrillo.The block or brick of the present invention is characterized by the fact that the non-porous body is constituted by refractory material and because porous and non-porous bodies They have been pressed together. All conditions above mentioned are met with such type of block or brick.
Por otra parte, no es esencial la naturaleza del material no poroso, mientras se trate de un material refractario y tenga la porosidad necesaria. En general debe considerarse que un material de una porosidad aparente menor del 20% es un material no poroso.On the other hand, the nature of the non-porous material, as long as it is a refractory material and Have the necessary porosity. In general, a material of an apparent porosity less than 20% is a non-material porous.
El cuerpo no poroso y el cuerpo poroso estarán preferentemente constituidos por materiales refractarios de coeficientes similares de expansión térmica. Esto sirve para impedir la formación de grietas en el ciclo térmico.The non-porous body and the porous body will be preferably consisting of refractory materials of Similar coefficients of thermal expansion. This serves to prevent the formation of cracks in the thermal cycle.
Utilizando la presente invención, se pueden
regular la granulometría y la permeabilidad del cuerpo poroso
interno cuidadosamente y de modo consistente para establecer una
estructura porosa uniforme, de manera que fluyan burbujas gaseosas
uniformemente distribuidas desde la superficie del cuerpo en
contacto con el metal fundido. Esta permeabilidad puede ajustarse
fácilmente mediante cambios en la granulometría de la formula y
pueden fabricarse según la invención un bloque o un ladrillo para
adecuarse a las condiciones específicas individuales del
cliente.Using the present invention, the granulometry and permeability of the internal porous body can be regulated carefully and consistently to establish a uniform porous structure, so that gaseous bubbles flow uniformly distributed from the surface of the body in contact with the molten metal. This permeability can be easily adjusted by changes in the granulometry of the formula and a block or a brick can be manufactured according to the invention to suit the specific individual conditions of the
client.
Esta forma de proceder es además ventajosa en cuanto que se pueden utilizar materiales refractarios de alto contenido de magnesio para las formulas tales como espinela de magnesia. Tales formulas son más compatibles con la composición de los revestimientos de los embudos en las instalaciones de acería que usualmente tienen una base de magnesia. Por consiguiente, las características químicas y térmicas son muy similares. Ventajosamente, los cuerpos refractarios porosos y no porosos tienen así un alto contenido de magnesia, más de 50%, preferentemente más de 80% y mejor todavía más de 90% en peso de la composición.This way of proceeding is also advantageous in as high refractory materials can be used magnesium content for formulas such as spinel magnesia. Such formulas are more compatible with the composition of funnel liners in steelworks facilities that They usually have a magnesia base. Therefore, the Chemical and thermal characteristics are very similar. Advantageously, porous and non-porous refractory bodies have thus a high content of magnesia, more than 50%, preferably more 80% and better still more than 90% by weight of the composition.
En consecuencia, pueden utilizarse materiales similares pero con diferentes granulometrías para los cuerpos porosos y no porosos. Es así posible fabricar un bloque o un ladrillo según la invención a partir de materiales de alto contenido en magnesia, de diferentes granulometrías.Consequently, materials can be used similar but with different particle sizes for the bodies porous and not porous. It is thus possible to manufacture a block or a brick according to the invention from high content materials in magnesia, of different granulometries.
En virtud del prensado conjunto de los dos
materiales refractarios, la baja permeabilidad natural del cuerpo no
poroso impide el escape de gas sin tener que recurrir a otras
técnicas de restricción de fuga de gas. Otra ventaja del prensado
conjunto es que puede utilizarse un bloque o ladrillo para inyectar
gas de dimensiones globales bajas, consiguiéndose el grado requerido
de burbujeo del gas. Esto ayuda a la manipulación de tales bloques o
ladrillos durante el transporte y la instalación en el recipiente;
en particular por lo que se refiere al recubrimien-
to.By virtue of the joint pressing of the two refractory materials, the low natural permeability of the non-porous body prevents the escape of gas without having to resort to other gas leakage restriction techniques. Another advantage of the joint pressing is that a block or brick can be used to inject gas of low overall dimensions, achieving the required degree of gas bubbling. This helps the handling of such blocks or bricks during transport and installation in the container; in particular as regards the coating
to.
El concepto de presión o prensado conjuntos no queda restringido a las formas oblonga, cuadrada, redonda u ovalada, sino que también puede utilizarse para producir cualquier sección transversal refractaria adecuada para este prensado conjunto. Por ejemplo, se puede considerar la posibilidad de un componente anular co-prensado que quedaría situado para circundar las aberturas de salida de un embudo, constituyéndose así una corriente circundante de moderadas burbujas ascendentes a cuyo través pasaría el metal líquido caliente antes de entrar en los moldes continuos de vaciado.The concept of pressing or pressing sets does not is restricted to oblong, square, round or oval shapes, It can also be used to produce any section Transverse refractory suitable for this joint pressing. By For example, the possibility of an annular component can be considered co-pressed that would be located to surround the outlet openings of a funnel, thus constituting a current surrounding of moderate ascending bubbles through which it would pass the hot liquid metal before entering the continuous molds of emptying
Según otro aspecto de la invención, ésta se refiere a un procedimiento para la fabricación de un bloque o ladrillo destinado a inyectar gas en un metal fundido. Conforme a la invención, este procedimiento comprende las siguientes etapas:According to another aspect of the invention, it is refers to a procedure for the manufacture of a block or brick intended to inject gas into a molten metal. According to the invention, this procedure comprises the following steps:
1) introducir en un molde cantidades apropiadas de los materiales refractarios constituyentes de los cuerpos poroso y no poroso, respetando los límites deseados para estos cuerpos;1) introduce appropriate quantities into a mold of the constituent refractory materials of the porous bodies and not porous, respecting the desired limits for these bodies;
2) prensar simultáneamente ambos materiales refractarios;2) press both materials simultaneously refractories;
3) establecer el medio conductor del gas;3) establish the conductive medium of the gas;
4) tratar por calor los materiales conjuntamente prensados.4) heat treat the materials together pressed.
Preferentemente, se sitúa un delimitador, hecho
por ejemplo con una lámina delgada (pero rígida) de plástico o de
metal dentro del molde antes de introducirse el material
refractario. El delimitador puede estar configurado como un cilindro
(con base circular u ovalada) o paralelepipédica, sin superficies
superior e inferior. El material refractario que debe formar el
cuerpo poroso es introducido a continuación en la porción central
formada por el delimitador y el material refractario que debe formar
el cuerpo no poroso se introduce entre el delimitador y la pared del
molde. Se saca cuidadosamente el delimitador y se introduce otra
cantidad del material constitutivo del cuerpo no poroso dentro del
molde para formar la superficie opuesta a la superficie que queda en
contacto con el metal
fundido.Preferably, a delimiter is placed, made for example with a thin (but rigid) sheet of plastic or metal into the mold before the refractory material is introduced. The delimiter can be configured as a cylinder (with circular or oval base) or parallelepiped, without upper and lower surfaces. The refractory material that the porous body must form is then introduced into the central portion formed by the delimiter and the refractory material that the non-porous body must form is introduced between the delimiter and the mold wall. The delimiter is carefully removed and another quantity of the non-porous body constituent material is introduced into the mold to form the surface opposite the surface that is in contact with the metal
molten.
La etapa de establecer el medio de conducción del gas puede realizarse antes o después de la etapa de prensado conjunto. En una forma preferida de la invención se establece una cámara de plenum introduciendo una banda de material consumible en el molde, en la unión entre la base del material que forma el cuerpo poroso y la superficie adyacente del material que constituye el cuerpo no poroso. Como alternativa, o además, puede perforarse un orificio o situarse un conducto a través del cuerpo no poroso antes o después de prensar conjuntamente los materiales para unir el cuerpo poroso (a través o no de la cámara de plenum) a una fuente externa de gas.The step of establishing the gas conduction means can be carried out before or after the joint pressing stage. In a preferred form of the invention a plenum chamber is established by introducing a band of consumable material into the mold, at the junction between the base of the material that forms the porous body and the adjacent surface of the material constituting the non-porous body. Alternatively, or in addition, a hole can be drilled or a conduit can be placed through the non-porous body before or after jointly pressing the materials to join the porous body (through the plenum chamber or not) to an external gas source .
La etapa de prensado conjunto puede desarrollarse conforme a cualquier procedimiento conocido, por ejemplo en una prensa hidráulica.The joint pressing stage can be developed according to any known procedure, for example in a hydraulic press.
La etapa de tratamiento térmico se desarrollará a
una temperatura suficiente para desarrollar una unión cerámica entre
los cuerpos poroso y no poroso, de modo que se mejorará la
integridad del bloque o ladrillo y su comportamiento frente al gas.
El material consumible (si se utiliza) situado para generar la
cámara de plenum se sacará ventajosamente durante la etapa de
tratamiento térmico. Este material consumible puede quemarse
(cartón, papel) o fundirse (cera, aleación) a la temperatura
utilizada. Típicamente, la etapa de tratamiento térmico consiste en
calentar el material prensado conjuntamente a una temperatura
comprendida entre 800 y 1800ºC durante 2 a 12
horas.The heat treatment stage will be developed at a temperature sufficient to develop a ceramic bond between the porous and non-porous bodies, so that the integrity of the block or brick and its behavior against gas will be improved. The consumable material (if used) located to generate the plenum chamber will be advantageously removed during the heat treatment stage. This consumable material can burn (cardboard, paper) or melt (wax, alloy) at the temperature used. Typically, the heat treatment step consists of heating the pressed material together at a temperature between 800 and 1800 ° C for 2 to 12
hours.
Describiremos a continuación más claramente la invención con referencia a los dibujos adjuntos, que solamente tienen la finalidad de ilustrar la invención, pero no de limitar su alcance. Las figs. 1 y 2 son vistas en corte transversal de formas de ejecución de la invención.We will describe below more clearly the invention with reference to the accompanying drawings, which only They are intended to illustrate the invention, but not to limit its scope. Figs. 1 and 2 are cross-sectional views of shapes of execution of the invention.
Ambas figuras muestran un bloque o ladrillo (1) para inyectar gas en un metal fundido a través de una superficie (11) de contacto con el metal fundido, que comprende un cuerpo refractario poroso (2) sustancialmente circundado por un cuerpo (9) sustancialmente no poroso con excepción de la zona de superficie (11) en contacto con el metal fundido. También es visible en las figuras 1 y 2 el medio de conducción de gas compuesto por un conducto (4) metálico o refractario que se extiende a través de una pared (6) del bloque o ladrillo y entra en comunicación con la cámara de plenum (3). El conducto (4) queda típicamente fijado en posición por medio de un cemento o mortero (5) ordinario de obturación.Both figures show a block or brick (1) for injecting gas into a molten metal through a surface (11) of contact with the molten metal, comprising a porous refractory body (2) substantially surrounded by a body (9) substantially not porous except for the surface area (11) in contact with the molten metal. Also visible in Figures 1 and 2 is the gas conduction means composed of a metal or refractory conduit (4) that extends through a wall (6) of the block or brick and communicates with the plenum chamber ( 3). The conduit (4) is typically fixed in position by means of an ordinary cement or mortar (5).
Ventajosamente, se crea una sección en disminución gradual (7) hacia la superficie (4) de contacto con el metal fundido, durante la etapa de prensado, según puede verse en la figura 1. Este efecto de disminución se crea durante la acción de prensado por la deformación del cuerpo poroso dentro del medio no poroso en los lados verticales del molde de prensado. Esta forma en disminución protege además al cuerpo poroso (2), al formar un obstáculo contra las principales causas de desconchado.Advantageously, a section is created in gradual decrease (7) towards the surface (4) of contact with the molten metal, during the pressing stage, as can be seen in the Figure 1. This diminishing effect is created during the action of pressed by the deformation of the porous body within the middle not porous on the vertical sides of the pressing mold. This way in decrease also protects the porous body (2), by forming a obstacle against the main causes of chipping.
Como un ejemplo de la invención, diremos que los materiales utilizados serían los siguientes (% en peso):As an example of the invention, we will say that Materials used would be the following (% by weight):
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
Después de introducidos en el molde, han sido prensados mecánicamente los materiales a un grado tal que se asegure la compactación mejor posible y la mejor integración de los materiales prensados juntos. La etapa de tratamiento térmico se ejecutó calentando lentamente el material prensado en conjunto en un grado tal que se eviten las fracturas/agrietamiento térmicos dentro del cuerpo prensado, hasta los 1600ºC, dejándose el bloque o ladrillo a esta temperatura durante 4 horas y dejando después enfriar lentamente.After introduced into the mold, they have been mechanically pressed the materials to a degree that ensures the best possible compaction and the best integration of materials pressed together. The heat treatment stage is executed by slowly heating the pressed material together in a degree such that thermal fractures / cracking are avoided within of the pressed body, up to 1600ºC, leaving the block or brick at this temperature for 4 hours and then leaving cool slowly.
Se midieron las propiedades siguientes:The following properties were measured:
El resultado fue la inyección del bloque o ladrillo de pequeñas burbujas de una manera fiable y constante.The result was block injection or Brick of small bubbles in a reliable and constant way.
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