ES2308547T3 - Placa corredera para un cierre de corredera en un crisol de fundicion metalurgico asi como su procedimiento de fabricacion. - Google Patents

Abstract

Placa corredera para un cierre de corredera en un crisol de fundición con las siguientes características: a) la placa corredera presenta un cuerpo de base (2) de un material cerámico refractario, b) el cuerpo de base (2) presenta por lo menos un orificio pasante, que se extiende perpendicularmente a las superficies principales del cuerpo de base (2), c) el cuerpo de base (2) encierra un inserto anular (1) de un material cerámico refractario, d) un cuerpo de base (2) y un inserto (1) están compactados juntos, e) el inserto (1) rodea el orificio pasante por lo menos en la zona de una superficie principal del cuerpo de base (2), por todos los lados y enrasado con esta superficie principal, f) un espacio (3) existente entre un inserto (1) y un cuerpo de base (2), en forma de una hendidura anular entre la superficie perimetral del inserto y una superficie correspondiente del cuerpo de base está relleno con un medio de impregnación, que une por unión no positiva un cuerpo de base (2) y un inserto (1) después de un recocido de la placa corredera a una temperatura comprendida entre 200 y 700ºC.

Description

Placa corredera para un cierre de corredera en un crisol de fundición metalúrgico así como su procedimiento de fabricación.

La presente invención se refiere a una placa corredera para un cierre de corredera en crisoles de fundición metalúrgicos.

Las placas correderas, entre las cuales se consideran tanto placas para correderas lineares como giratorias, se emplean desde hace décadas para la regulación de la descarga en crisoles de función metalúrgicos, por ejemplo en calderas o artesas de colada (tundish).

Dichos cierres de corredera (sistemas de corredera) comprenden por ejemplo dos placas, una fija y otra móvil. Ambas placas disponen por menos de un orificio pasante para el metal fundido, el cual está dispuesto perpendicularmente a las superficies principales de las placas. Las placas presentan un movimiento relativo entre sí, de modo que se pueden disponer las aberturas correspondientes de las placas de forma desplazada, parcialmente solapada o alineada a fin de regular la cantidad de la masa fundida que pasa por dichas aberturas o para interrumpir su flujo.

También se conocen sistemas de cierre con más de dos placas.

En particular, la zona perimetral de los orificios pasantes se desgasta con el uso. Para mejorar la resistencia al desgaste (pero también en caso de realizar alguna reparación) se conoce el procedimiento de prever un inserto anular de un material especialmente resistente al desgaste alrededor del orificio pasante. Lo que resulta problemático es la "unión" entre este inserto anular con el material refractario circundante de la placa base.

El documento DE 100 06 939 C1 da a conocer el procedimiento de colocar el inserto anular en un hueco adecuado del cuerpo de base y fijarlo con mortero. Para ello, es necesario preparar la placa base mecánicamente, por ejemplo mediante un mandrinado, lo que conlleva costes adicionales. Asimismo, solamente se pueden utilizar unos insertos con simetría de revolución.

En el documento DE 100 06 939 C1 se menciona también la posibilidad de unir el inserto anular con el material matriz refractario circundante mediante una operación de prensado. Para ello, se coloca, por ejemplo, un inserto prefabricado en un molde y se añade la masa que más adelante debe formar el cuerpo de base. A continuación, se prensa la masa. Este procedimiento puede aplicarse en principio a cualquier forma de inserto y es fácil de realizar. Sin embargo, adolece del inconveniente de que el inserto y el cuerpo de base circundante se desprenden después del desmoldeo con la consecuente formación de una pequeña hendidura entre inserto y placa base. Durante el uso posterior de la placa corredera en un cierre de corredera, el inserto puede soltarse del cuerpo de base circundante o incluso desprenderse por completo.

Un procedimiento de uso frecuente comprende el vertido de una masa refractaria hidráulica (hormigón) alrededor de un inserto preconfeccionado. Asimismo, con este procedimiento se pueden utilizar insertos de casi cualquier forma. No obstante, la composición hidráulica del material matriz pierde durante el calentamiento por lo menos una parte de su resistencia. Únicamente con temperaturas muy por encima de los 1.000ºC, se genera una composición cerámica resistente. En este contexto, se menciona de un "hueco de resistencia", normalmente en torno a 900ºC. Durante el uso de la placa corredera se forma un fuerte gradiente de temperatura entre la zona del orificio pasante y el borde de la placa. En la zona del orificio pasante, el material refractario alcanza aproximadamente la temperatura del acero fundido (aproximadamente 1.600ºC). En el borde de la placa, sin embargo, la temperatura es mucho más baja. Inevitablemente, se forman zonas dentro de la placa que solamente se calientan hasta el "hueco de resistencia" (unos 900ºC), por lo que el desgaste de estas placas es muy alto.

Partiendo de este estado actual de la técnica, el objetivo de la presente invención es proporcionar una placa corredera para un cierre de corredera en un crisol de fundición metalúrgico, que presenta un inserto resistente al desgaste en la zona del orificio pasante para el metal fundido, con un proceso de fabricación sencillo para la placa corredera y con una alta resistencia (al desgaste) lo más constante posible en todo su volumen.

Para solucionar esta tarea, la presente invención parte del mencionado estado de la técnica, fijando el inserto in situ durante el proceso de prensado en un material matriz refractario circundante, que conformará el cuerpo de base. Cuando en lo que sigue se describa el inserto como "anular", esto puede significar "exactamente anular", con lo que resulta una forma circular del borde exterior del inserto. Este término incluye también formas con un escalonado exterior del inserto en dirección axial de su abertura entre caras opuestas, es decir, con diferentes diámetros exteriores, o con una superficie perimetral cónica. Asimismo, incluye formas perimetrales asimétricas y una posición excéntrica de la abertura. En este sentido, el término "anular" solamente pretende señalar que el inserto tiene una abertura para descargar el metal fundido.

Tal como se ha descrito en un párrafo anterior, durante el desmoldeo se genera un espacio (distancia) entre el inserto y el cuerpo de base, normalmente en forma de una hendidura anular entre la superficie perimetral del inserto y la superficie correspondiente del cuerpo de base, que impide una unión no positiva entre ambas partes, por lo menos parcialmente. Este espacio (hendidura) puede comprender también varias partes.

La presente invención resuelve este problema mediante el relleno del espacio entre inserto y cuerpo de base con un medio de impregnación, que une el cuerpo de base con el inserto de forma no positiva.

En su primera forma de realización, la presente invención se refiere a una placa corredera para un cierre de corredera en un crisol de fundición metalúrgico, con las características de la reivindicación 1.

Las secciones mencionadas entre inserto y cuerpo de base, en las que no hay unión no positiva entre ambas partes, son por regla general muy finas y suelen tener una anchura < 100 \mum, a menudo incluso < 10 \mum. Un espacio (hendidura) tan fino no puede rellenarse con mortero o un material similar. Sin embargo, la aplicación de un medio de impregnación (líquido) permite rellenar este hueco (o huecos) para unir de esta forma ambas partes.

El espacio también puede rellenarse con un medio de impregnación carbónico. Semejante medio de impregnación puede ser, por ejemplo, una sustancia del grupo brea de alquitrán de hulla, pez de petróleo o resina fenólica.

Si después del desmoldeo de la prensa se impregna la placa corredera con tal sustancia, recociéndola a continuación a una temperatura comprendida entre 200 y 700ºC, el medio de impregnación coquiza, se solidifica y genera la unión no positiva que se requiere entre el inserto anular y el cuerpo de base colindante. La o las hendiduras entre ambas partes se unen por tanto mediante una capa de carbono continua.

La impregnación puede limitarse a la zona de transición mencionada entre inserto y cuerpo de base. No obstante, también es posible ampliar la zona de impregnación hasta la impregnación de la placa completa.

La impregnación tiene la ventaja adicional de aumentar la estanqueidad global en la zona impregnada de la placa, lo que atribuye a mejorar sus propiedades deslizantes.

La impregnación puede optimizarse si tanto el inserto como si el material del cuerpo de base presentan una porosidad abierta de entre 5 y 20 por ciento en volumen antes de la impregnación. Por regla general, la porosidad abierta del cuerpo de base será más alta que la del inserto, ya que para este último se suelen utilizar piezas preformadas, normalmente ya prensadas.

Los materiales y técnica de prensado pueden elegirse de tal modo que el espacio a rellenar entre inserto y cuerpo de base tenga una anchura \leq 70 \mum, por ejemplo entre 20 y 70 \mum. Esto se puede conseguir por ejemplo con la elección del granulado para el inserto y el cuerpo de base.

Mientras que el inserto suele utilizarse como elemento ya prensado, se puede fabricar el cuerpo de base también mediante un proceso de fundición. En este caso, la hendidura es generalmente algo más alta, de modo que también la anchura del espacio (hendidura) entre inserto y placa base antes de la impregnación y después de un posible secado de la placa puede ser más grande que los mencionados 100 \mum.

Por lo demás, las características descritas según el estado de la técnica en cuanto a la elección de materiales también pueden aplicarse a la placa corredera objeto de la presente invención. De este modo, el inserto presentará generalmente una mayor resistencia al desgaste que el cuerpo de base. Esto permite el empleo de materiales más económicos con la consiguiente reducción del precio total de la placa corredera.

Por lo general, inserto y cuerpo de base están compuestos de diferentes materiales cerámicos refractarios.

Un material adecuado para el inserto es un material a base de ZrO_{2} y para el cuerpo de base puede ser un material a base de Al_{2}O_{3}.

Si bien la placa corredera puede fabricarse con diferentes procedimientos, tal como se ha explicado más arriba, hay un procedimiento que resulta especialmente ventajoso, en el cual un inserto anular ya prensado, de un material cerámico refractario, es confeccionado mediante un proceso de prensado con un cuerpo de base de un material cerámico refractario, y desmoldeado. A continuación, la placa corredera formada de este modo es impregnada en la zona de transición entre inserto y cuerpo de base con un medio de impregnación y recocida, tal como se reivindica en la reivindicación 9.

Dicho procedimiento se ha comprobado mediante el siguiente ensayo:

Se colocó un inserto anular cocido, de un óxido de circonio estabilizado con MgO, en un molde. A continuación, se echó alrededor una masa de moldeo a base de arcilla con una cantidad tal que la masa de moldeo (para la conformación del cuerpo de base) sobresalió de la cara frontal superior del inserto, de modo que después del proceso de prensado subsiguiente, la cara frontal superior del cuerpo de base estuvo enrasado con la cara frontal superior del inserto.

Después de haber extraído la placa corredera prensada, se impregnaron algunos milímetros de la misma a ambos lados de la zona de transición entre inserto y cuerpo de base con brea de alquitrán de hulla líquida, recociéndola a continuación a 500ºC.

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Como muestra la figura 1, se puede comprobar mediante un análisis microscópico en la unión brusca entre inserto 1 y cuerpo de base 2 una capa 3 con una anchura de unos 5 \mum de brea de alquitrán de hulla coquizada.

Esta capa de relleno genera una unión no positiva entre inserto y envolvente (cuerpo de base), por lo que el inserto está fijado de forma segura y fiable en el cuerpo de base. En un ensayo práctico posterior se pudo comprobar la placa corredera junto con otra placa corredera de construcción idéntica dentro de un sistema de cierre de corredera. Se fundieron 6 lotes de acero, sin que el inserto hubiese perdido su unión no positiva con el cuerpo de base.

Mediante el siguiente ensayo se comprobó el anclaje mejorado del inserto en la placa corredera (véase la figura 2):

La placa 10 se coloca horizontalmente encima de un anillo 12, sin que el inserto 14 entre en contacto con el anillo. El inserto 14 presenta un diámetro exterior de 130 mm, un diámetro interior de 80 mm y un espesor de 15 mm. Desde arriba se realizan en un círculo imaginario y con una distancia angular igualada seis taladros 16 que llegan hasta la cara superior 140 del inserto 14. A continuación, se introducen en los taladros mediante un punzón 18 seis cilindros de presión correspondientes 20. Finalmente se mide la fuerza con la que el inserto 14 se rompe o se desprende de la placa 10.

En total, se realizaron 5 ensayos en una placa corredera (E) recocida a 500ºC y otros 5 en otra placa corredera de construcción idéntica pero sin impregnación (S), determinando el valor medio para cada placa.

Para S se determinó un valor de 2\pm1 kN, mientras que para E el valor fue de 18\pm3 kN.

El inserto puede alcanzar la altura total de la placa corredera (perpendicular a las superficies principales). También es posible escalonar el diámetro exterior del inserto anular, conforme a un escalón correspondiente del cuerpo de base circundante. De este modo, se consigue aumentar la seguridad mecánica, dado que el inserto anular puede apoyarse de forma segura en un escalón correspondiente de la placa base y no desprenderse en dirección del flujo del metal fundido.

Claims (9)

1. Placa corredera para un cierre de corredera en un crisol de fundición con las siguientes características:

a)

la placa corredera presenta un cuerpo de base (2) de un material cerámico refractario,

b)

el cuerpo de base (2) presenta por lo menos un orificio pasante, que se extiende perpendicularmente a las superficies principales del cuerpo de base (2),

c)

el cuerpo de base (2) encierra un inserto anular (1) de un material cerámico refractario,

d)

un cuerpo de base (2) y un inserto (1) están compactados juntos,

e)

el inserto (1) rodea el orificio pasante por lo menos en la zona de una superficie principal del cuerpo de base (2), por todos los lados y enrasado con esta superficie principal,

f)

un espacio (3) existente entre un inserto (1) y un cuerpo de base (2), en forma de una hendidura anular entre la superficie perimetral del inserto y una superficie correspondiente del cuerpo de base está relleno con un medio de impregnación, que une por unión no positiva un cuerpo de base (2) y un inserto (1) después de un recocido de la placa corredera a una temperatura comprendida entre 200 y 700ºC.

2. Placa corredera según la reivindicación 1, cuyo espacio (3) está relleno de un medio de impregnación que contiene carbono.

3. Placa corredera según la reivindicación 1, cuyo espacio (3) está relleno de un medio de impregnación de entre el grupo: brea de alquitrán de hulla, pez de petróleo o resina fenólica.

4. Placa corredera según la reivindicación 1, cuyo espacio (3) presenta forma de hendidura con una anchura
< 100 \mum.

5. Placa corredera según la reivindicación 1, cuyo inserto (1) presenta una mayor resistencia al desgaste que el cuerpo de base (2).

6. Placa corredera según la reivindicación 1, en la que el inserto (1) y el cuerpo de base (2) comprenden diferentes materiales cerámicos refractarios.

7. Placa corredera según la reivindicación 1, cuyo inserto (1) es de un material a base de ZrO_{2}.

8. Placa corredera según la reivindicación 1, cuyo cuerpo de base (2) es de un material a base de Al_{2}O_{3}.

9. Procedimiento para la fabricación de una placa corredera según la reivindicación 1, en el que un inserto anular prensado previamente, de un material cerámico refractario, se elabora en una operación de prensado con un cuerpo de base de un material cerámico refractario, y desmoldeado, y a continuación la placa corredera formada de este modo es impregnada en la zona de transición entre un inserto y un cuerpo de base con un medio de impregnación y recocida.