ES2261265T3 - Ingerto anular para una placa deslizante asi como placa deslizante correspondiente. - Google Patents
Ingerto anular para una placa deslizante asi como placa deslizante correspondiente.Info
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Abstract
Inserto anular para placas deslizantes a base de MgO- C con las características siguientes: - entre 75 y 90% en moles de un material de matriz refractario con una granulometría < 7 mm formado por lo menos por una sustancia seleccionada de entre el grupo constituido por MgO sinterizado, espinela de MgO, MgO calcinado cáustico - entre 2 y 15% en moles de mulita de circonio en la fracción granulométrica de 0, 1 a 5, 0 mm - entre 1 y 5% en moles de carbono - entre 1 y 5% en moles de un aditivo que inhibe la oxidación del carbono.
Description
Inserto anular para una placa deslizante así
como placa deslizante correspondiente.
Las placas deslizantes, por las que se entienden
tanto las placas para correderas lineales como las de correderas
giratorias, se utilizan desde hace décadas para regular el flujo de
salida en los recipientes para masas fundidas metálicas.
Se han propuesto muchos materiales refractarios
y combinaciones de materiales para placas deslizantes de este tipo,
tal como por ejemplo materiales a base de corindón de mulita o
magnesita. También se han dado a conocer placas de hormigón
refractario con enlace hidráulico utilizando cemento de alúmina.
Para mejorar la parte de una placa deslizante
que mayor riesgo de desgaste corre en el área de paso de la masa
fundida metálica, se hizo hace más de 20 años la propuesta de formar
la placa deslizante de un cuerpo básico de hormigón refractario
incombustible y de formar dentro del mismo un inserto de cerámica
oxidada (DE 27 19 105 C3). Para el inserto de cerámica oxidada se
propusieron MgO, Cr_{2}O_{3}, Al_{2}O_{3} y/o ZrO_{2},
cuyo inserto de cerámica oxidada debe estar formado por lo menos por
un 99% de uno de dichos óxidos o de una mezcla de los mismos.
En este contexto, también hace mucho tiempo que
se conoce la posibilidad de taladrar interiormente, tras su
utilización, una placa deslizante en la zona de la abertura para la
masa fundida metálica y a continuación fijar con argamasa un nuevo
inserto anular. El inserto anular puede tener un peldaño formado por
su periferia. Mientras que el diámetro interior del anillo es
naturalmente constante, el diámetro exterior del anillo está
escalonado según el peldaño correspondiente de la pieza taladrada de
la placa deslizante. De tal modo, queda asegurado que, al insertar
el anillo, éste queda apoyado perfectamente sobre el reborde
correspondiente y no puede soltarse en dirección de la corriente de
masa fundida.
Las placas deslizantes citadas anteriormente
básicamente han probado su utilidad en la práctica. Siempre que se
han utilizado "placas deslizantes compuestas", es decir, placas
deslizantes de un material de matriz y un anillo insertado, se han
dado repetidamente problemas del siguiente tipo: debido a la
diferente dilatación térmica se producen grietas en la zona de
transición entre el inserto y el material de matriz refractario del
cuerpo básico. Además, por la junta de argamasa puede penetrar
oxígeno con relativa facilidad en la zona de paso del flujo, lo
cual es indeseable. A pesar de que básicamente resulta una ventaja
considerable el utilizar materiales de alta calidad sólo en las
zonas especialmente expuestas al desgaste provocado por la masa
fundida y el poder fabricar el resto de la placa de materiales de
calidad más económica, tal como el hormigón refractario, las
desventajas resultantes de ello, que se han citado anteriormente,
han dado el resultado de que en la actualidad las placas deslizantes
se fabrican mayoritariamente con un solo material.
En la patente US nº 5.250.479, se describe un
inserto para placas deslizantes unido a carbono. El inserto para
placas deslizantes se fabrica partiendo de una mezcla de componentes
que contiene las siguientes cantidades: entre 2 y 8% en peso de
grafito, entre 3 y 8% en peso de aluminio, entre 1 y 5% en peso de
silicio, entre 4 y 7,5% en peso de resinas, siendo el resto MgO.
En la patente US nº 4.994.216 A, se describe un
procedimiento para producir una pieza moldeada refractaria unida a
carbono. La mezcla de componentes correspondiente contiene un
material básico refractario, es decir, óxido de aluminio, mulita de
circonio, silicio, una resina aglutinante, un componente portador de
carbono seleccionado del grupo constituido por pez, alquitrán, y
entre 1 y 10% en peso de fibras huecas, relativos al componente de
carbono. La pieza moldeada puede ser una piedra.
El objetivo de la invención radica en proponer
un inserto anular para placas deslizantes que satisfaga las altas
exigencias de calidad y vidas útiles actuales, y que pueda
utilizarse especialmente en el caso de escorias agresivas y masas
fundidas metálicas, en particular las a las que se añade
Ca-Si. Además es deseable adaptar el proceso de
dilatación térmica de la placa básica y del inserto.
El punto de partida de la invención es un
inserto anular a base de MgO-carbono. Un material
MgO-C de este tipo presenta una alta calidad, pero
adolece del inconveniente de ser muy sensible a la oxidación. Al
penetrar oxígeno en la zona situada entre las placas deslizantes
y/o por una junta de argamasa en el área del inserto anular, se
produce la oxidación del carbono provocando una disminución drástica
de la vida útil de la placa deslizante correspondiente. Además, los
insertos a base de MgO-C muestran características
mecánicas adversas, debidas a su alta dilatación térmica específica
(formación de grietas).
Sorprendentemente, se ha hallado ahora que
dichos problemas pueden evitarse en su mayor parte si, para la
producción del inserto anular para placas deslizantes, se utiliza un
material según la especificación siguiente:
- -
- entre 75 y 90% en moles de un material de matriz refractario con una granulometría < 7 mm formado por lo menos por una sustancia seleccionada del grupo constituido por MgO sinterizado, espinela de MgO, MgO calcinado cáustico,
- -
- entre 2 y 15% en moles de mulita de circonio en la fracción granulométrica de 0,1 a 5,0 mm,
- -
- entre 1 y 5% en moles de carbono,
- -
- entre 1 y 5% en moles de un aditivo que inhibe la oxidación del carbono.
Un inserto de este tipo no sólo presenta una
resistencia a la oxidación excelente, sino también especialmente
una resistencia excelente a la erosión y a la corrosión frente a las
masas fundidas metálicas, y entre ellas especialmente frente a las
masas fundidas agresivas como por ejemplo las de CaSi. En los
experimentos, se ha detectado una mejor resistencia al desgaste de
hasta el 40% comparado con los insertos convencionales.
Esto se debe por un lado a la combinación de un
material de matriz MgO con mulita de circonio y por otro lado al
hecho de añadir un aditivo que reduce la oxidación del carbono en la
mezcla de materiales. Gracias a la adición de mulita de circonio,
puede mejorarse (disminuirse) notablemente la dilatación térmica.
Esto da lugar a una mejora de las características mecánicas del
inserto.
Otro aspecto es el hecho de que el inserto
anular, según la memoria de patente citada anteriormente, queda
protegido por el material de matriz refractario que rodea al cuerpo
básico de una placa deslizante al modo de una camisa. De esta
manera, también se obstaculiza la oxidación del carbono.
En este sentido, el inserto anular descrito
resulta especialmente adecuado como componente de una placa
deslizante, en la que, en comparación con una placa deslizante
lineal, el inserto está dispuesto más hacia el centro de la placa y
queda rodeado por un segmento más amplio del cuerpo básico.
Según una forma de realización, la granulometría
superior del material de matriz refractario se fija en
5 mm.
5 mm.
Los experimentos han demostrado que las
exigencias requeridas se cumplen de forma especialmente
satisfactoria con una proporción comprendido entre un 1 y un 30% en
moles de una fracción fina (<10 \mum) del material de matriz
refractario.
Cuanto más fina es la fracción fina seleccionada
del material de matriz, especialmente del MgO sinterizado/MgO
calcinado cáustico, tanto mayores serán la calidad y la vida útil
del inserto, por lo que según una forma de realización se propone
basar las proporciones en peso de la fracción fina a una
granulometría límite < 5 \mum, aunque puede seleccionarse
también una granulometría límite de 3 \mum. Las proporciones en
peso de la fracción fina, cada una relativa a la mezcla completa,
están comprendidas entre 3 y 30% o bien entre 3 y 15%.
A la mezcla de materiales puede añadirse una
resina aglutinante, por ejemplo una resina fenólica. La proporción
de la resina aglutinante debe situarse entre un 2 y un 8% en moles,
relativa al 100% en moles de los componentes citados anteriormente
(mezcla total compuesta por: MgO sinterizado y/o espinela de MgO y/o
MgO calcinado cáustico, mulita de circonio, carbono, aditivo).
El aditivo citado, que tiene la función de
proteger el carbono de la oxidación (también denominado
antioxidante), puede estar compuesto por silicio o aleaciones del
mismo. A temperaturas más elevadas y a menor cantidad de oxígeno
disponible, se forman óxidos voluminosos que cierran, al menos
parcialmente, el espacio poroso.
Dicho efecto queda completado mediante la
utilización de MgO sinterizado/calcinado cáustico muy fino.
Simultáneamente se optimizan las características
de resistencia del inserto, por ejemplo mediante la formación de
carburos que también provocan una disminución de la
permeabilidad.
El inserto descrito, cuyo diámetro exterior se
sitúa generalmente entre 80 y 300 mm, por ejemplo para aplicaciones
en llaves de cuchara, y cuyo diámetro interior correspondiente está
comprendido entre 20 y 150 mm, puede cocerse bajo una atmósfera
reductora. También es conveniente el tratamiento con alquitrán o la
impregnación con pez, porque cierran los poros adicionalmente
proporcionando una protección antioxidante adicional. Además aumenta
la resistencia a los cambios de temperatura.
El inserto anular descrito puede utilizarse de
forma ventajosa en una placa deslizante de un material de matriz
refractario a base de óxido de aluminio-carbono
(Al_{2}O_{3}-C). El carbono del material de
matriz puede estar compuesto, al igual que el carbono del inserto
anular, por grafito, negro de humo o coque.
El material de matriz también puede contener
carburo de boro.
Para fabricar una placa deslizante de este tipo,
por ejemplo una placa deslizante giratoria, el inserto prefabricado,
por ejemplo prensado, se puede incorporar en el cuerpo básico
prefabricado, por ejemplo también prensado, con argamasa. Otras
aplicaciones son, por ejemplo, en convertidores o artesas de
colada.
La selección citada de materiales para el
inserto y el cuerpo básico presenta la ventaja de que el inserto
anular presenta una dilatación térmica mayor que el material que lo
rodea. De este modo, el inserto se dilata bajo el efecto de la
temperatura (durante su utilización), lo cual no sólo provoca el
correspondiente centraje propio, sino que también proporciona un
mejor ajuste entre el cuerpo básico y el inserto, reduciendo así el
riesgo de que penetre oxígeno en esta zona. Además se suprime la
formación de grietas en el anillo. La dilatación térmica puede
limitarse selectivamente mediante la cantidad y la fracción
granulométrica de la mulita de circonio. Por ejemplo, la dilatación
térmica es aproximadamente de un 1% a 1.500ºC y con ello corresponde
a la dilatación térmica del material básico de
Al_{2}O_{3}-C de la placa deslizante
circundante.
Al mismo tiempo, es posible prensar el inserto y
el material de matriz que lo rodea en una sola operación, incluso
sin junta de argamasa.
Claims (20)
1. Inserto anular para placas deslizantes a base
de MgO-C con las características siguientes:
- -
- entre 75 y 90% en moles de un material de matriz refractario con una granulometría < 7 mm formado por lo menos por una sustancia seleccionada de entre el grupo constituido por MgO sinterizado, espinela de MgO, MgO calcinado cáustico
- -
- entre 2 y 15% en moles de mulita de circonio en la fracción granulométrica de 0,1 a 5,0 mm
- -
- entre 1 y 5% en moles de carbono
- -
- entre 1 y 5% en moles de un aditivo que inhibe la oxidación del carbono.
2. Inserto según la reivindicación 1, que
contiene entre 75 y 90% en moles de un material de matriz
refractario con la fracción granulométrica < 5 mm formado por lo
menos por una sustancia seleccionada de entre el grupo constituido
por MgO sinterizado, espinela de MgO, MgO calcinado cáustico.
3. Inserto según la reivindicación 1, que
contiene entre 75 y 85% en moles de un material de matriz
refractario con la fracción granulométrica < 7 mm formado por lo
menos por una sustancia seleccionada de entre el grupo constituido
por MgO sinterizado, espinela de MgO, MgO calcinado cáustico.
4. Inserto según la reivindicación 1, que
contiene entre 75 y 85% en moles de material de matriz refractario
con la fracción granulométrica < 5 mm formado por lo menos por
una sustancia seleccionada de entre el grupo constituido por MgO
sinterizado, espinela de MgO, MgO calcinado cáustico.
5. Inserto según la reivindicación 1, que
contiene entre 1 y 30% en moles de un material de matriz refractario
con una granulometría < 10 \mum formado por lo menos por una
sustancia seleccionada de entre el grupo constituido por MgO
sinterizado, MgO calcinado cáustico, espinela de MgO.
6. Inserto según la reivindicación 1, que
contiene entre 1 y 30% en moles de material de matriz refractario
con la fracción granulométrica < 5 \mum formado por lo menos
por una sustancia seleccionada de entre el grupo constituido por
MgO sinterizado, MgO calcinado cáustico, espinela de MgO.
7. Inserto según la reivindicación 1, que
contiene entre 3 y 15% en moles de un material de matriz refractario
con la fracción granulométrica < 10 \mum formado por lo menos
por una sustancia seleccionada de entre el grupo constituido por MgO
sinterizado, MgO calcinado cáustico, espinela de MgO.
8. Inserto según la reivindicación 1, que
contiene entre 3 y 15% en moles de un material de matriz refractario
con la fracción granulométrica < 5 \mum formado por lo menos
por una sustancia seleccionada de entre el grupo constituido por
MgO sinterizado, MgO calcinado cáustico, espinela de MgO.
9. Inserto según la reivindicación 1, que
contiene entre 2 y 15% en moles de mulita de circonio con la
fracción granulométrica de 0,7 a 3,2 mm.
10. Inserto según la reivindicación 1, que
contiene entre 2 y 8% en moles de mulita de circonio con la fracción
granulométrica de 0,7 a 3,2 mm.
11. Inserto según la reivindicación 1, con un
contenido en resina aglutinante comprendido entre 2 y 8% en moles,
relativo al 100% en moles de los componentes materiales según la
reivindicación 1.
12. Inserto según la reivindicación 11, en el
que la resina aglutinante es una resina fenólica.
13. Inserto según la reivindicación 1, en el que
el aditivo que inhibe la oxidación del carbono es silicio
metálico.
14. Inserto según la reivindicación 1, con un
diámetro exterior comprendido entre 80 y 300 mm y un diámetro
interior comprendido entre 20 y 150 mm.
15. Placa deslizante de un material de matriz
refractario a base de Al_{2}O_{3}-C, en la que
está integrado por lo menos un inserto anular según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 14.
16. Placa deslizante según la reivindicación 15,
en la que el inserto anular ha sido fijado con arga-
masa.
masa.
17. Placa deslizante según la reivindicación 15,
en la que el inserto anular ha sido prensado conjuntamente con el
material de matriz refractario que lo rodea.
18. Placa deslizante según la reivindicación 15,
que contiene carburo de boro.
19. Placa deslizante según la reivindicación 15,
en la que el material refractario del inserto anular presenta un
coeficiente de dilatación térmica igual o mayor que el del material
de matriz refractario que rodea al inserto anular.
20. Placa deslizante según la reivindicación 15,
en forma de una placa deslizante giratoria.
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