ES2328957T3 - Tapon de cierre para un recipiente de fusion metalurgico. - Google Patents
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Abstract
Tapón de cierre para un recipiente de fusión metalúrgico con las siguientes características: a) un cuerpo (10) en forma de barra realizado en un material cerámico resistente al fuego, con un primer extremo superior y un segundo extremo inferior (14), b) desde el primer extremo se extiende una abertura (12) de tipo orificio ciego, en la dirección axial del cuerpo (10), hacia el segundo extremo (14), c) la abertura (12) finaliza en un fondo (16) a distancia con respecto al segundo extremo (14) del cuerpo (10), d) un canal de salida de gas (20) conecta la abertura (12) con una sección de superficie en la zona del segundo extremo (14) del cuerpo (10), e) el canal de salida de gas (20) tiene una superficie de sección transversal, la cual es menor que la superficie de sección transversal de la abertura (12), f) en la dirección axial del cuerpo (10) se extiende un cuerpo de relleno (24) a lo largo de una parte de la abertura (12), g) a través del cuerpo de relleno (24) o entre el cuerpo de relleno(24) y el cuerpo (10) se extiende por lo menos un canal de gas (26), el cual conecta reotécnicamente la abertura (12) con el canal de salida de gas (20), h) dicho por lo menos un canal de salida de gas (26) presenta una longitud, la cual es mayor que la distancia menor de las aberturas de salida por el lado del extremo del canal de gas (26).
Description
Tapón de cierre para un recipiente de fusión
metalúrgico.
La presente invención se refiere a un tapón de
cierre para un recipiente de fusión metalúrgico. Los tapones de
este tipo sirven para la regulación de la cantidad de salida de una
masa de metal fundida en la zona de una abertura de salida de un
recipiente de fusión correspondiente, por ejemplo de una artesa de
colada.
Un tapón de cierre de este tipo está
estructurado, usualmente, de la siguiente manera: presenta un cuerpo
en forma de barra realizado por lo menos en un material cerámico
resistente al fuego el cual presenta, correspondientemente, un
primer extremo superior y un segundo extremo inferior. Desde el
primer extremo, se extiende una abertura de tipo orificio ciego,
en la dirección axial del cuerpo en forma de barra, hacia el segundo
extremo, finalizando esta abertura en un fondo a distancia con
respecto al segundo extremo del cuerpo. Un canal de salida de gas
con una superficie de sección transversal más pequeña con respecto a
la abertura conecta el fondo de la abertura con una sección de
superficie en la zona del segundo extremo del cuerpo. Contiguos al
primer extremo la abertura, presenta unos medios de fijación por el
lado del perímetro, que sirven para la fijación de un dispositivo
de sujeción correspondiente, en general una barra de sujeción, a
través de la cual el tapón de cierre es sujeto a un manipulador.
Con la ayuda del manipulador el tapón es movido hacia arriba y hacia
abajo, o bien para obturar la abertura de salida del recipiente de
fusión o para liberarla a una anchura de apertura ajustable.
En el marco de esta solicitud las indicaciones
se refieren, con respecto a la estructuración y la función del
tapón de cierre, a la posición de funcionamiento del tapón de
cierre, es decir, a su orientación vertical.
Un tapón de cierre conocido del tipo genérico se
conoce gracias al documento EP 0 358 535 B2. Se hace referencia a
la exposición contenida en el mismo.
La abertura y el canal de salida de gas
conectado sirven (también) para conducir un gas, a través del tapón
de cierre, al interior de la masa de metal fundida. El gas sirve
para el tratamiento metalúrgico secundario de la masa fundida. Por
ejemplo, se quieren retirar con ello, mediante flotación,
inclusiones no metálicas presentes en el masa fundida. En este
contexto es importante una circulación constante del gas de
tratamiento.
Si el tapón de cierre se encuentra en una
posición a distancia de la abertura de salida del recipiente de
fusión, sale masa de metal fundida. Al mismo tiempo se puede formar,
con la circulación de la masa de metal fundida, una hendidura por
debajo del extremo inferior del tapón de cierre. Esta hendidura se
puede hacer tan grande que se interrumpa la corriente de gas.
Simultáneamente se puede aspirar aire. Ambas cosas son
indeseadas.
El documento EP 1 401 600 B1 describe un tapón
de cierre genérico (denominado en ese documento tapón monobloc), en
el cual en el canal de salida de gas está montado un dispositivo de
calibración. Éste consta de una barra, que presenta uno o varios
canales de gas axiales. De esta manera se debe ajustar una
resistencia a la circulación determinada. El dispositivo conocido
es complicado en cuanto a su fabricación. Además, es difícil ajustar
una determinada resistencia a la circulación.
El documento publicado con posterioridad WO
2005/059185 describe un tapón con un inserto en la abertura del
tapón, a través del cual se conduce un tubo. Por el documento FR
2787045, se conoce un tapón en cuya abertura en forma de orificio
ciego está formada una tobera Venturi para una etapa de gas.
La invención se plantea el problema de proponer
un tapón de cierre el cual se pueda fabricar fácilmente y con el
cual el transporte y el suministro de gas, en particular gas inerte,
en una masa de metal fundida se puede llevar a cabo de forma eficaz
y segura.
Para la solución de este problema la invención
parte de las siguientes reflexiones: la abertura en forma de
orificio ciego mencionada en el cuerpo del tapón presenta usualmente
una superficie de sección transversal circular con un diámetro de
varios centímetros. El canal de salida de gas que se conecta a la
abertura posee, por el contrario, una superficie de sección
transversal mucho más pequeña, usualmente con un diámetro de unos
pocos milímetros.
La abertura grande se extiende usualmente más
allá de la mitad de la longitud total del cuerpo del tapón,
mientras que el canal de salida de gas discurre únicamente en la
sección de extremo segunda inferior y es correspondientemente
corto.
Para ajustar dentro del tapón de cierre una
determinada resistencia a la circulación para el gas es, sin
embargo, necesario formar el canal de gas por el lado del extremo
lo más largo posible o con un diámetro pequeño. Debido a la
disposición bosquejada ambas medidas tienen impuestos límites.
En esta medida la invención parte de la
reflexión de trasladar los medios para el ajuste de la resistencia
a la circulación del gas desde la zona del canal de salida de gas,
en el segundo extremo inferior del tapón de cierre, a la abertura
situada encima. La abertura, mucho mayor con respecto al canal de
salida de gas, debe ser llenada para ello, por lo menos
parcialmente, con un cuerpo de relleno correspondiente. Este cuerpo
de relleno puede extenderse a lo largo de una longitud parcial
correspondiente de la abertura (en la dirección axial del cuerpo
del tapón) y rellena al mismo tiempo la totalidad de la superficie
de sección transversal de la abertura.
El traslado de los medios para el ajuste de la
resistencia a la circulación del gas a la abertura crea innumerables
posibilidades de ajustar la resistencia a la circulación de forma
individual, dependiendo de en qué lugar de la abertura y con qué
longitud de forma el cuerpo de relleno y de cuántos canales y de qué
manera se disponen en el interior del cuerpo de relleno.
De acuerdo con esto, la invención se refiere en
una forma de realización general a un tapón de cierre para una
recipiente de fusión metalúrgico con las características de la
reivindicación 1.
El fondo de la abertura mencionado puede estar
estructurado discrecionalmente. Puede extenderse de más o menos
perpendicular con respecto a la dirección axial del cuerpo. Puede
estar abovedado, por ejemplo de forma cóncava o convexa. Asimismo,
es posible formar la zona del fondo - vista en la dirección axial
del tapón de cierre - en forma de embudo, con una conexión directa
con el canal de salida de gas posterior.
El cuerpo de relleno (con los canales de gas que
se extienden por su interior) puede - como se ha realizado -
presentar una longitud casi aproximadamente discrecional. Su
longitud dependerá, entre otras cosas, de lo grande que deba ser la
resistencia a la circulación, que se desea para la corriente de gas
en el caso de utilización correspondiente. El cuerpo de relleno -
visto en la dirección axial del cuerpo - presentará, normalmente,
una longitud de por lo menos el 5% de la longitud de la abertura.
Este valor se puede aumentar, según diferentes formas de
realización, también a > 10%, > 15%, hasta alcanzar valores
> 25%.
Asimismo, la disposición del cuerpo de relleno
dentro de la abertura es casi discrecional. El cuerpo de relleno
puede ser estanco salvo la zona de paso del gas.
Una disposición del cuerpo de relleno
inmediatamente contiguo al fondo de la abertura presenta sin embargo
ventajas reotécnicas. Con este propósito hay que asegurar que la
abertura del lado del fondo del canal de gas, el cual se extiende
en el cuerpo de relleno o en la zona de contacto entre el cuerpo de
relleno y el cuerpo del tapón de cierre, esté en conexión
reotécnica con la abertura del lado de entrada del gas del canal de
salida de gas en el extremo inferior del cuerpo del tapón (en la
denominada cabeza del tapón).
Normalmente, los tapones de cierre del tipo
mencionado se fabrican mediante compresión isostática. Al mismo
tiempo se forman in situ la abertura y el canal de salida de
gas. Por ejemplo, en un cuerpo de tapón de este tipo se puede
verter con posterioridad el cuerpo de relleno. Un posible
procedimiento de fabricación, para ello, se representa en el marco
de la descripción de las figuras que viene a continuación.
El cuerpo de relleno puede ser asimismo, sin
embargo, una pieza comprimida la cual se utiliza, durante la
fabricación o con posterioridad, en la abertura del cuerpo de tapón
comprimido con anterioridad.
Una característica esencial es la formación de
por lo menos un canal de gas. El canal de gas puede extenderse a
través del cuerpo de relleno. Asimismo, puede estar formado sobre la
pared exterior del cuerpo de relleno en forma de una ranura. La
pared de la abertura limita del canal de gas al mismo tiempo por el
lado exterior. Por el contrario, la pared de la abertura puede
presentar una ranura y el cuerpo de relleno (su superficie
perimétrica) limita la ranura entonces por el lado interior, de
manera que se forma una canal de gas. El canal de gas puede estar
dispuesto en forma de espiral alrededor del eje longitudinal
central.
Por los motivos mencionados, es ventajoso formar
un canal de gas largo. Para ello se puede aumentar la longitud del
cuerpo de relleno. Una ventaja especial de la estructuración según
la invención consiste en que el cuerpo de relleno está dispuesto
dentro de la abertura grande y presenta, con ello, una superficie de
sección transversal notable, la cual hace posible conducir el canal
de gas, por ejemplo con forma de meandro o en forma de línea
helicoidal, a través del cuerpo de relleno o entre el cuerpo de
relleno y el cuerpo. Con ello su longitud resulta notablemente
mayor que la distancia más corta de sus aberturas de salida por el
lado del extremo (inferiores y superiores).
Por ejemplo, para impedir la penetración de
cuerpos extraños puede tener sentido cubrir, por lo menos la
abertura superior del canal de gas del cuerpo de relleno y/o el
extremo del lado de entrada de gas del canal de salida de gas, con
un filtro poroso, por ejemplo un papel de filtro poroso, resistente
a la temperatura, o con un tapón poroso. Un elemento de tipo
esponja poroso de este tipo se puede prever también como parte
integrante del cuerpo de relleno.
Con el fin de alcanzar una circulación de gas lo
más libre de turbulencias posible, una forma de realización de la
invención prevé dejar que el canal de salida de gas salga
coaxialmente con respecto al eje longitudinal central del cuerpo
por el segundo extremo del cuerpo.
Otras características de la invención se pondrán
de manifiesto a partir de las características de las
reivindicaciones subordinadas así como de los restantes documentos
de solicitud.
La invención se explica a continuación con mayor
detalle a partir de un ejemplo de forma de realización. En el
dibujo, las figuras muestran, en cada caso, en una representación
muy esquematizada:
la Figura 1 muestra una sección final inferior
de una tapón de cierre en sección longitudinal durante la
fabricación,
la Figura 2 muestra una representación, análoga
a la Figura 1, en el estado acabado con un recorrido específico de
un canal de gas en el cuerpo de relleno.
En las figuras los componentes que son iguales o
que actúan de igual manera están representados con los mismos
números de referencia.
En la Figura 1 se puede reconocer una sección 10
inferior de un cuerpo en forma de barra de un tapón de cierre. El
cuerpo en forma de barra está realizado en un material resistente al
fuego, de tipo usual. Coaxialmente con respecto al eje longitudinal
central M - M se extiende, en el cuerpo 10, una abertura 12, la cual
se extiende desde un extremo superior (no representado) del cuerpo
10 en dirección hacia un segundo extremo 14 inferior y que
finaliza, a distancia de este extremo, en la zona de un fondo 16.
Desde este fondo 16, el cual presenta una prolongación 18 de tipo
orificio ciego en la dirección del eje longitudinal central M - M,
el canal de salida de gas 20 se extiende coaxialmente con respecto
al eje longitudinal central M - M hasta la sección inferior del
segundo extremo 14.
La Figura 1 muestra una fase de la fabricación
del cuerpo de obturación, donde el cuerpo 10 fue fabricado en
primer lugar, de forma usual, mediante una compresión isostática. En
una etapa siguiente se tiende un alambre 22 sobre el canal de
salida de gas 20, presentando el alambre 22 en su extremo libre
inferior un engrosamiento 22d, mientras que la sección, la cual
está en el canal de salida de gas 20, presenta un diámetro mayor
(llena ampliamente el canal de salida de gas 20) que la sección 22a
que se extiende por encima, que se extiende a través de la abertura
12 hasta el primer extremo superior del cuerpo de obturación y es
sujetada allí temporalmente, de forma no representada. En la
siguiente etapa, se vierte un hormigón resistente al fuego en la
abertura 12 y se hace avanzar con la ayuda de un empujador, hasta
que está rellena la zona rayada formada sobre el canal de salida de
gas 20 con el hormigón todavía viscoso, el cual rodea al mismo
tiempo el alambre 22 en la sección 22a.
Tan pronto como el hormigón se ha endurecido, se
retira de nuevo el alambre 22 en contra de su dirección de
suministro. Para ello, el alambre 22 puede ser agarrado por el
engrosamiento 22d y ser extraído hacia abajo. Paralelamente a esto
se forma en la sección de hormigón 24 vertida, designada en lo que
viene a continuación como cuerpo de relleno, un canal de gas 26
correspondiente, el cual se prolonga en el canal de salida de gas
20.
Resulta evidente que se pueden ajustar el número
de los canales de gas 26 formados en el cuerpo de relleno 24, así
como su tamaño y su recorrido.
En lugar de uno o varios alambres, los cuales
son extraídos, se pueden utilizar también cuerpos que se quemen por
completo. Durante la cocción posterior del tapón de cierre se
produce, mediante la cocción de estas piezas añadidas, la formación
de los canales de gas deseados, con la disposición y la geometría
deseadas.
En lugar de un cuerpo de relleno 24 vertido éste
se puede utilizar también como pieza constructiva prefabricada, por
ejemplo comprimida, como se ha bosquejado en la Figura 2. En el
ejemplo de forma de realización representado la pieza añadida de
cuerpo de relleno 24 bosquejada presenta un canal de gas 26
estructurado a modo de espiral, cuyo extremo inferior por el lado
de salida se extiende coaxialmente con respecto al eje longitudinal
central M - M del cuerpo 10.
Otra alternativa la muestra la Figura 3. El
canal de gas 26 está formado en la zona de transición del cuerpo de
relleno 24 y del cuerpo 10. El cuerpo de relleno 24 presenta para
ello una ranura 26n en forma de espiral sobre su superficie
perimétrica 24u, la cual es limitada por el lado exterior por la
pared de limitación 12i de la abertura 12. El canal de gas 26, que
crea una conexión reotécnica de la abertura 12 con el canal de
salida de gas 20, es formado al mismo tiempo conjuntamente por el
cuerpo de relleno 24 y el cuerpo 10.
Claims (9)
1. Tapón de cierre para un recipiente de fusión
metalúrgico con las siguientes características:
- a)
- un cuerpo (10) en forma de barra realizado en un material cerámico resistente al fuego, con un primer extremo superior y un segundo extremo inferior (14),
- b)
- desde el primer extremo se extiende una abertura (12) de tipo orificio ciego, en la dirección axial del cuerpo (10), hacia el segundo extremo (14),
- c)
- la abertura (12) finaliza en un fondo (16) a distancia con respecto al segundo extremo (14) del cuerpo (10),
- d)
- un canal de salida de gas (20) conecta la abertura (12) con una sección de superficie en la zona del segundo extremo (14) del cuerpo (10),
- e)
- el canal de salida de gas (20) tiene una superficie de sección transversal, la cual es menor que la superficie de sección transversal de la abertura (12),
- f)
- en la dirección axial del cuerpo (10) se extiende un cuerpo de relleno (24) a lo largo de una parte de la abertura (12),
- g)
- a través del cuerpo de relleno (24) o entre el cuerpo de relleno(24) y el cuerpo (10) se extiende por lo menos un canal de gas (26), el cual conecta reotécnicamente la abertura (12) con el canal de salida de gas (20),
- h)
- dicho por lo menos un canal de salida de gas (26) presenta una longitud, la cual es mayor que la distancia menor de las aberturas de salida por el lado del extremo del canal de gas (26).
2. Tapón de cierre según la reivindicación 1, en
el que el cuerpo de relleno (24) presenta - en la dirección axial
del cuerpo (10) - una longitud, la cual mide por lo menos 0,05 veces
la longitud de la abertura (12).
3. Tapón de cierre según la reivindicación 1, en
el que el cuerpo de relleno (24) es una pieza fundida.
4. Tapón de cierre según la reivindicación 1, en
el que el cuerpo de relleno (24) es una pieza comprimida.
5. Tapón de cierre según la reivindicación 1, en
el que dicho por lo menos un canal de gas (26) está estructurado en
forma de meandro o a modo de rosca.
6. Tapón de cierre según la reivindicación 1, en
el que el cuerpo de relleno (24) está estructurado, por lo menos
por secciones, a modo de esponja.
7. Tapón de cierre según la reivindicación 1, en
el que el canal de salida de gas (20) sale coaxialmente con
respecto al eje longitudinal central del cuerpo (10) en el segundo
extremo (14) del cuerpo (10).
8. Tapón de cierre según la reivindicación 1, en
el que dicho por lo menos un canal de gas (26) está formado, por lo
menos parcialmente, por una hendidura superficial del cuerpo de
relleno (24).
9. Tapón de cierre según la reivindicación 1, en
el que dicho por lo menos un canal de gas (26) está formado, por lo
menos parcialmente, por una hendidura superficial sobre una pared de
limitación (12i) de la abertura (12).
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