ES2285209T3 - Elemento de insercion para la proteccion de la superficie de impacto de un acero de colada en una cubierta metalurgica. - Google Patents

Abstract

Elemento de inserción para la protección de la superficie de impacto de un acero de colada en una cubeta metalúrgica, especialmente de una artesa de colada para la colada continua, con las paredes de limitación que rodean la zona de impacto, que forman una tina conjuntamente con la superficie de impacto, caracterizado porque el elemento de inserción (4, 104, 204, 304, 404, 504) presenta una tapa (4d, 104d, 204d, 304d, 404d, 504d, 6, 7, 8) que cierra la tina hacia arriba, con lo que la tapa puede ser destruida parcialmente por medio del acero de colada (3, 503) que alcanza el elemento de inserción (4, 104, 204, 304, 404, 504).

Description

Elemento de inserción para la protección de la superficie de impacto de un acero de colada en una cubeta metalúrgica.

La presente invención se refiere a un elemento de inserción para la protección de la superficie de impacto de un acero de colada en una cubeta metalúrgica, especialmente una artesa de colada para la colada continua, con las paredes de limitación que rodean la zona de impacto, que forman una tina conjuntamente con la superficie de impacto.

Se conoce un elemento de inserción genérico por el documento DE 2643009. Este elemento de inserción presenta para la protección de la superficie de impacto de una artesa de colada frente a un acero de colada entrante una zona de impacto, que está formada por un enrejado. Los límites que forma el enrejado impiden sin embargo sólo de forma insuficiente una salpicadura del acero de colada entrante.

Del documento CH 581513 A se conoce un elemento de inserción de metal para la protección de la superficie de impacto de un chorro de colada en una cubeta metalúrgica. El elemento de inserción presenta una rejilla de alambre, que se extiende por la abertura superior del elemento de inserción y tiene el objetivo de frenar la salida del chorro en caída.

Del documento FR 66139 E se conoce un elemento de inserción, en el que se puede disponer el material que se debe mezclar con el chorro de colada que cae. Con esto el material no puede escapar del elemento de inserción, el material se puede disponer en una bolsa o el elemento de inserción se provee con un cierre de papel o un material basado en celulosa.

Del documento US 5.169.591 se conocen distintos elementos de inserción genéricos, que presenta respectivamente una zona de impacto, que está rodeada de paredes de limitación. Así se propone, entre otros, que las paredes de limitación se configuren oblicuas hacia el exterior o bien cóncavas, con lo que el acero de colada entrante no salpica de forma incontrolada desde el elemento de inserción. Las paredes de limitación deber formar por tanto un techo circundante, que forma una abertura de entrada para el acero de colada en flujo y debe devolver hacia abajo el acero de colada salpicado hacia arriba. En otro ejemplo de realización de un elemento de inserción dado a conocer en el documento US 5.169.591 la zona de impacto está orientada oblicua respecto a la superficie del fondo de la artesa de colada, con lo que el acero de colada entrante se debe desviar hacia el lateral. Para ello, este elemento de inserción no tiene pared de limitación alguna en sus laterales, respecto a la que se reoriente el chorro de colada. Se ha comprobado que los elementos de inserción dados a conocer en el documento US 5.169.591 no impiden de forma segura una salpicadura incontrolada del acero de colada. Esto se relaciona con que la abertura de entrada superior para el acero de colada formada por las paredes de limitación deba mantenerse mayor que el diámetro del chorro de colada con el que este puede llegar al elemento de inserción ininterrumpidamente de forma segura, sin que supere las paredes de limitación, por donde justamente el acero de colada salpicaba al exterior de la artesa de colada.

De la patente europea EP 0790873 se conoce igualmente una placa de impacto para una artesa de colada de un material refractario, en donde la placa de impacto presenta una superficie superior de impacto, que está rodeada de paredes laterales, que forman por su parte una superficie superior, que forma la abertura de entrada para el acero de colada en flujo. Es esencial en esta placa de impacto que entre las paredes laterales y la superficie superior de impacto así como entre las paredes laterales y la superficie superior esté configurado respectivamente un ángulo recto y/o que la abertura de entrada tenga una configuración rectangular. También en esta placa de impacto se da el problema de que la abertura de entrada se debe seleccionar más grande que el diámetro del chorro de colada en flujo, con lo que se impide de forma segura que el chorro de colada no coincida con la abertura de entrada.

Es por tanto objetivo de la presente invención perfeccionar un elemento de inserción genérico de este tipo, donde la abertura de entrada sea de igual tamaño o sólo un poco mayor que la sección transversal del chorro de colada en flujo, con lo que se impide de forma segura una salpicadura incontrolada del acero de colada desde el elemento de inserción hacia arriba.

Este objetivo se consigue de acuerdo con la invención con un elemento de inserción según las características de la reivindicación 1. Resultan otras configuraciones ventajosas del elemento de inserción según la reivindicación 1 con las características de las reivindicaciones subordinadas.

La idea en que se fundamenta la invención consiste en que el elemento de inserción presenta una tapa cerrada, que se desgasta o abre parcialmente con el acero de colada entrante, de modo que el acero de colada puede llegar al elemento de inserción. Mediante esta medida el chorro del acero de colada contacta principalmente sobre un lugar deseado de la tapa del elemento de inserción, de modo que no se deben proponer medidas especiales para un vertido coincidente del acero de colada y se configura el llenado de la artesa de colada en su totalidad de forma sencilla. Para esto la tapa se configura de forma ventajosa como pared delgada. Esta puede estar perforada alternativamente o adicionalmente y/o presentar puntos de rotura controlada para que no se rompa sólo por donde contacta el acero de colada. Los puntos de rotura controlada se pueden disponer principalmente de forma discrecional. Así es posible que los puntos de rotura controlada se dispongan como líneas transversales y longitudinales. En cierto modo los puntos de rotura controlada pueden formar círculos concéntricos, elipses, rectángulos o polígonos. Evidentemente es igualmente válido para las perforaciones que puedan estar formadas, por ejemplo, mediante pequeños agujeros. A este respecto los agujeros se dimensionan tan pequeños en cuanto a diámetro que el acero de colada salpicado hacia arriba desde la superficie de impacto no puede llegar al exterior a través de los agujeros que se encuentran en la tapa.

La zona de la tapa que no se ha agrietado con el acero de colada en el elemento de inserción, se mantiene de forma ventajosa mientras exista, hasta que el elemento de inserción esté casi lleno o lo esté por completo. La tapa se funde de forma ventajosa durante o tras la finalización del proceso de llenado del elemento de inserción, pudiendo derramarse el acero de colada por el borde del elemento de inserción. A este respecto la idea fundamental es que ya no se produzca la salpicadura del acero de colada si este se introduce en un recipiente ya lleno. Pero en cierto modo también es posible que la tapa no se funda por completo, sino que se rompa con el acero de colada que presiona desde abajo hacia el exterior, quedando libre hacia arriba el camino para el acero de colada desde el elemento de inserción.

En todos los casos al menos el material de la tapa del elemento de inserción debería ser de igual o al menos similar tipo y consistencia que el propio acero de colada, por lo que no impurifica el acero de colada. En base a las pequeñas dimensiones y especialmente a la configuración en pared delgada de la tapa se llega sin embargo a impurezas muy pequeñas si se usa un material completamente distinto para la tapa.

Evidentemente es posible configurar discrecionalmente las paredes interiores así como la superficie de impacto del elemento de inserción para conseguir una corriente determinada del acero de colada.

La tapa se puede doblar en torno a los bordes superiores de las paredes laterales, asegurándose frente a pérdidas. Sin embargo también es posible fijar la tapa mediante medios de sujeción, por ejemplo en forma de tornillos, al elemento de inserción o a sus paredes laterales.

Además es posible que se incluya en el elemento de inserción en forma de olla un recipiente cerrado que se apoye con sus paredes exteriores en las paredes interiores del elemento de inserción. A este respecto, el recipiente forma con su pared superior la tapa del elemento de inserción. El recipiente se puede usar fácilmente desde arriba y está configurado especialmente en pared delgada, fundiéndose durante el llenado del elemento de inserción y mezclándose con el acero de colada. Es posible además llenar el recipiente con un fluido, especialmente con un gas como, por ejemplo, argón, con lo que el acero de colada no entra en contacto con oxígeno y por tanto no se llega a una oxidación no deseada del acero. La forma del elemento de inserción y del recipiente se puede elegir a este respecto de nuevo básicamente a discreción.

A continuación se aclaran más detalladamente a modo de ejemplo posibles formas de realización del elemento de inserción de acuerdo con la invención en función de los dibujos.

Estos muestran:

Figura 1: una artesa de colada con elemento de inserción incluido.

Figura 2: corte transversal de un elemento de inserción de acuerdo con la invención en estado aún no completamente lleno.

Figura 3: corte transversal de un elemento de inserción según la figura 2 en estado casi completamente lleno.

Figura 4: corte transversal de un elemento de inserción rebosante según las figuras 2 y 3.

Figura 5: elemento de inserción con tapa atornillada.

Figura 6: elemento de inserción con tapa que rodea los lados frontales de las paredes laterales.

Figura 7: elemento de inserción con tapa introducida en una ranura en los lados.

Figura 8: elemento de inserción con recipiente cerrado incluido.

Figura 9: corte transversal de una primera forma de realización de una tapa para un elemento de inserción.

Figura 10: corte transversal de una segunda forma de realización de una tapa para un elemento de inserción.

Figura 11: vista superior de la tapa según la figura 10.

Figura 12: vista superior de una posible tercera forma de realización de una tapa.

Figura 13: corte transversal de otra forma de realización adicional con recipiente cerrado y cuello dirigido hacia el interior y hacia abajo.

Figura 14: corte transversal de un elemento de inserción según la figura 13 poco después del comienzo del flujo.

La figura 1 muestra una representación en perspectiva de una artesa de colada 1, como se usa, por ejemplo, en la colada continua. La artesa de colada presenta una abertura superior 1a por la que accede el acero de colada 3 por medio de una boca de tobera 2 al elemento de inserción 4 incluido en la artesa de colada 1. El elemento de inserción 4 de acuerdo con la invención presenta una tapa 4d que se desgasta parcialmente con el contacto del chorro del acero de colada 3 sobre la tapa 4d. En tanto se llena el elemento de inserción 4 por completo, el acero de colada 3 fluye por los bordes de las paredes laterales del elemento de inserción 4 y alcanza el fondo 1b de la artesa de colada 1. Luego, por las aberturas 1c el acero de colada 3 adquiere formas o herramientas no representadas.

La figura 2 muestra un corte transversal de un elemento de inserción 4 de acuerdo con la invención, como ya se representó en la figura 1. El elemento de inserción 4 presenta un fondo 4e, que forma la superficie de impacto 4f para el acero de colada 3 entrante. La superficie de impacto 4f está limitada por las paredes laterales 4a del elemento de inserción 4. El elemento de inserción 4 está cerrado hacia arriba por la tapa 4d. Sólo se desgasta la zona de la tapa 4d en la que contacta el chorro del acero de colada 3, de modo que el acero 3c que es salpicado por la superficie de impacto 4f contra las paredes laterales 4c así como contra la tapa 4d no escapa del elemento de inserción. El espacio vacío 4b del elemento de inserción 4 se llena relativamente rápido con el acero de colada 3b, aumentando rápidamente la superficie 3a del acero de vertido acumulado en el elemento de inserción y, como se representa en la figura 3, alcanzando la tapa 4d. La tapa es de un material similar o idéntico al acero de colada 3, fundiéndose la tapa 4d debido al acero de colada 3 caliente y dejando libre el camino para el acero de colada desde el elemento de inserción, como se representa en la figura 4. El acero de colada fluye luego por los bordes laterales 4g de las paredes laterales 4a del elemento de inserción 4 y alcanza la artesa de colada no representada.

La figura 5 muestra una forma de realización alternativa de un elemento de inserción 104 de acuerdo con la invención, con una superficie de impacto 104f, paredes laterales 104a y espacio vacío 104b. Sobre los lados frontales 104g de las paredes laterales 104a se fija la tapa 104d de pared especialmente delgada por medio de tornillos.

La figura 6 muestra igualmente una forma de realización alternativa de un elemento de inserción 204 con fondo 204e, que forma la superficie de impacto 204f abovedada, que tiene en el medio una elevación que desciende hacia las paredes laterales 204a, por la que el acero de colada entrante se deriva hacia las paredes laterales 204a. Los lados frontales 204g de las paredes laterales 204a están representados a modo de ejemplo en forma redondeada. Evidentemente estos pueden estar realizados también en escuadra. La tapa 204d está doblada en torno a los lados frontales 204g y agarra las paredes laterales dirigidas hacia el exterior con arrastre de forma, con lo que se sujeta de forma segura al elemento de inserción.

La figura 7 muestra otra configuración posible de un elemento de inserción 304 de acuerdo con la invención, en donde la tapa 304d se introduce con sus bordes exteriores 304n lateralmente a una ranura 304m, que está ejecutada en los lados frontales 304g de las paredes laterales 304a dirigidas hacia el interior. Las paredes laterales 304a están configuradas en curva o en forma cóncava, desviando el acero de colada entrante sobre las paredes interiores 304c o devolviéndolo especialmente desde la parte superior de las paredes laterales 304a hacia abajo.

La figura 8 muestra una forma de realización en la que en el elemento de inserción 404 incluye una cubeta o recipiente cerrado 404p, que forma con su pared superior la tapa 404d del elemento de inserción 404. El recipiente 404q se apoya con sus paredes exteriores en las paredes interiores 404c, 404f del elemento de inserción 404. Las paredes laterales 404a están dirigidas hacia el exterior, de modo que el recipiente 404p se puede introducir fácilmente desde arriba en el elemento de inserción 404. El recipiente 404p puede estar lleno con un gas 404q para la protección frente a la corrosión. El recipiente 404p puede estar configurado especialmente en la zona de la tapa 404d en pared delgada, con lo que este puede fundir relativamente fácil.

Las figuras 9 a 12 muestran posibles configuraciones de tapas para elementos de inserción de acuerdo con la invención. Así la figura 9 muestra un corte transversal de una tapa 6, cuya zona 6b debe ser atravesada por el acero de colada, configurada en pared delgada, en donde la zona que rodea la zona 6b está configurada algo más gruesa. La transición de zona 6a a zona 6b puede estar configurada principalmente de forma discrecional, está representada aquí achaflanada simplificadamente.

La figura 10 muestra un corte transversal de otra forma de realización posible de una tapa 7, que presenta perforaciones en forma de orificios ciegos o entalladuras 7b. La figura 11 muestra una disposición posible de las perforaciones 7b, en donde la zona 7c que tiene que ser atravesada por el acero de colada está rodeada por perforaciones 7b dispuestas en círculo. El acero de colada contacta con la zona 7c, la tapa es atravesada a lo largo de la línea formada por las perforaciones 7b, con lo que sólo quedan íntegras las zonas 7a de la tapa. En cierto modo las perforaciones aisladas también se pueden reemplazar por líneas de rotura controlada o se combinan con estas.

La figura 12 muestra una forma de realización de una tapa 8, en la que están dispuestas las perforaciones 8b en líneas y columnas. El chorro 3a entrante de un acero de colada 3 está representado en forma de círculo. El chorro 3a arranca la zona 8c de la tapa 8 a lo largo de la línea 8d, que une entre sí el chorro con las perforaciones 8b que se encuentran más próximas, quedando sólo las zonas 8a, que forma una gran superficie de reflexión óptima para el acero de colada que salpica desde la superficie de impacto del elemento de inserción.

Las figuras 13 y 14 muestran otra posible forma de realización de un elemento de inserción 504 de acuerdo con la invención. El elemento de inserción 504 presenta una placa de fondo 504e, en la que se conecta una pared de limitación 504a circundante, que se extiende verticalmente hacia arriba. En el borde superior de la pared de limitación 504a se forma un cuello 504g dirigido conformado hacia el interior y hacia abajo, que forma con su superficie lateral 504g' superior un tipo de embudo, con el que se conduce un acero de colada dirigido dado el caso sin error al elemento de inserción 504. El elemento de inserción puede estar configurado a este respecto como cubeta en forma circular, en donde la tapa 504d puede estar configurada como cono. La tapa puede ser fundida, por ejemplo, durante los procesos de fabricación del elemento de inserción 504 en el cuello. En una forma de realización preferida la tapa en forma de embudo o cono es, sin embargo, componente de un recipiente 504p, que se compone en su totalidad de un material igual o similar al acero de colada. El recipiente se usa luego para la fabricación del elemento de inserción como forma interior. Los extremos libres 504g'' de la pared lateral 504a pueden estar configurados como picos, con lo que se agranda el embudo que está formado por el cuello 504g. Mediante la coordinación del cuello 504g dirigido hacia el interior y hacia abajo así como de la tapa 504d en forma de embudo se conduce el acero de colada 503 que se proyecta de nuevo hacia abajo y en dirección a la mitad del elemento de inserción. La tapa 504d funde tras unos instantes, además el acero de colada es conducido desde la pared lateral y su cuello formado en la dirección del chorro de colada que se proyecta (flechas). Igualmente el recipiente se puede llenar como en las formas de realización descritas previamente con un gas. También la tapa, especialmente los picos del cono o embudo, puede presentar perforaciones, por ejemplo, en forma de orificios, con lo que la tapa es destruida por el chorro de colada entrante sólo parcialmente y se forma una abertura definida. En lugar de perforaciones pueden estar provistas también una o varias zonas débiles de material circundante, por ejemplo, en forma de al menos una ranura. Una ranura tiene la ventaja de mantener cerrado el recipiente y por tanto se puede llenar con un gas.

Como ya se citó, es evidentemente posible ajustar la forma y geometría del elemento de inserción junto a su tapa y sus paredes laterales así como la superficie de impacto a las condiciones básicas respectivamente presentes, en donde siempre se debe prestar atención a un cierre superior por medio de la tapa atravesada o que permanece intacta.

Claims (23)

1. Elemento de inserción para la protección de la superficie de impacto de un acero de colada en una cubeta metalúrgica, especialmente de una artesa de colada para la colada continua, con las paredes de limitación que rodean la zona de impacto, que forman una tina conjuntamente con la superficie de impacto, caracterizado porque el elemento de inserción (4, 104, 204, 304, 404, 504) presenta una tapa (4d, 104d, 204d, 304d, 404d, 504d, 6, 7, 8) que cierra la tina hacia arriba, con lo que la tapa puede ser destruida parcialmente por medio del acero de colada (3, 503) que alcanza el elemento de inserción (4, 104, 204, 304, 404, 504).

2. Elemento de inserción según reivindicación 1, caracterizado porque la superficie de impacto, así como las paredes de limitación son de un material refractario, y porque la tapa es de un material igual o similar al del acero de colada.

3. Elemento de inserción según reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la tapa es de pared delgada.

4. Elemento de inserción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la tapa (6, 7, 8) está perforada y/o presenta puntos de rotura controlada.

5. Elemento de inserción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la tapa presenta al menos una abertura especialmente pequeña de tipo ventana.

6. Elemento de inserción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la tapa se funde después de o durante el llenado del elemento de inserción (4, 104, 204, 304, 404) o se rompe con la colada de acero.

7. Elemento de inserción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la tapa está formada por una placa de pared especialmente delgada, situada en el lado frontal superior de las paredes de limitación.

8. Elemento de inserción según la reivindicación 7, caracterizado porque la placa (104d) está fijada a las paredes de limitación (104a), especialmente en sus lados frontales (194f), por medio de medios de fijación (105).

9. Elemento de inserción según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque la placa presenta al menos un cuello especialmente formado en sus zonas laterales, que abarca parcialmente al menos una de las paredes de limitación desde el interior y/o exterior.

10. Elemento de inserción según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en el elemento de inserción está incluido un recipiente (404p, 504p) de un material igual o similar al del acero de colada, que forma la tapa del elemento de inserción (4, 104, 204, 304, 404, 504).

11. Elemento de inserción según la reivindicación 10, caracterizado porque el recipiente (404p) está cerrado y situado en la superficie de impacto (404f) y en el borde (404c) del elemento de inserción (4, 104, 204, 304, 404), con lo que especialmente la forma de la superficie del recipiente está adaptada a la forma de la superficie de impacto y/o de las paredes de limitación.

12. Elemento de inserción según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque el recipiente presenta al menos un cuello formado o soldado hacia el exterior, que abarca parcialmente al menos una de las paredes de limitación.

13. Elemento de inserción según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque en el recipiente (404p) se encuentra un gas o mezcla de gases (404q), que entra en contacto con el acero de colada en flujo.

14. Elemento de inserción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la superficie de impacto está moldeada en forma curva, en forma alveolar y/o oblicua respecto a la horizontal.

15. Elemento de inserción según la reivindicación, caracterizado porque las paredes de limitación discurren distantes entre sí hacia el exterior respecto a la parte superior del elemento de inserción (4, 104, 204, 404).

16. Elemento de inserción según una de las reivindicaciones precedentes 1 a 14, caracterizado porque las paredes de limitación (303a) están especialmente abovedadas en forma cóncava, con lo que las paredes de limitación (304a) forman una parte de la tapa del elemento de inserción (304).

17. Elemento de inserción según una de las reivindicaciones 1 a 14 precedentes, caracterizado porque las paredes de limitación (504a) se extienden verticalmente hacia arriba, con lo que presentan en su extremo superior un cuello (504g) dirigido hacia el interior.

18. Elemento de inserción según la reivindicación 17, caracterizado porque el cuello se extiende adicionalmente hacia abajo en dirección a la superficie de impacto 504f.

19. Elemento de inserción según la reivindicación 17 ó 18, caracterizado porque el elemento de inserción forma con su cuello (504g) dirigido hacia el interior y/o su tapa (504d) un embudo.

20. Elemento de inserción según la reivindicación 19, caracterizado porque las paredes de limitación (504a) laterales forman con sus extremos libres (504g'') un segmento del embudo.

21. Elemento de inserción según una de las reivindicaciones 17 a 20, caracterizado porque la tapa es cónica, en forma de columna o plana.

22. Elemento de inserción según una de las reivindicaciones 17 a 21, caracterizado porque la tapa está soportada por el cuello, especialmente está comprendida por este.

23. Elemento de inserción según una de las reivindicaciones 17 a 22, caracterizado porque el elemento de inserción presenta un recipiente (504p) que es de un material igual o similar al acero de colada, en donde el recipiente presenta un fondo especialmente plano con paredes de limitación unidas a él, en donde el recipiente (504p) presenta una tapa (504d), que está moldeada en forma de cono hacia el interior y abajo.