ES2329925T3 - Dispositivo de control de un vastago del tapon. - Google Patents

Dispositivo de control de un vastago del tapon. Download PDF

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ES2329925T3 ES05821671T ES05821671T ES2329925T3 ES 2329925 T3 ES2329925 T3 ES 2329925T3 ES 05821671 T ES05821671 T ES 05821671T ES 05821671 T ES05821671 T ES 05821671T ES 2329925 T3 ES2329925 T3 ES 2329925T3
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Alfredo Poloni
Andrea De Luca
Claudio David
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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/14Closures
    • B22D41/16Closures stopper-rod type, i.e. a stopper-rod being positioned downwardly through the vessel and the metal therein, for selective registry with the pouring opening
    • B22D41/20Stopper-rod operating equipment

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Abstract

Dispositivo de control para un vástago del tapón (4) para regular el flujo de salida de metal líquido a través de un orificio calibrado de un receptáculo de colada que comprende medios de motor (6), adecuados para accionar medios de elevación y descenso (2) del vástago del tapón (4) por medio de unos primeros medios de accionamiento (7) y segundos medios de accionamiento (14, 14''), los últimos siendo adecuados para convertir un movimiento giratorio de los primeros medios de accionamiento (7) en un movimiento de traslación de los medios de elevación y descenso (2), caracterizado porque dicho segundos medios de accionamiento (14, 14'') son elementos longitudinales flexibles y están fijados en un primer extremo de los mismos a medios de elevación y descenso (2) y en un segundo extremo de los mismos a un elemento de anclaje (9), integral con dichos primeros medios de accionamiento (7).

Description

Dispositivo de control de un vástago del tapón.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo de control de un tapón, en particular de un vástago del tapón utilizado para regular el flujo de salida del acero líquido a través de la cuchara o de la artesa de colada.
Técnica anterior
El vástago del tapón, o simplemente tapón, es el dispositivo el cual interacciona con un taladro o boquilla calibrada para regular el flujo de salida del acero líquido a través de una cuchara o una artesa de colada. La regulación continua del tapón tiene lugar como una función del nivel de acero en la lingotera el cual se supervisa de forma continua mediante un sensor radiactivo que envía una señal a un control lógico programable el cual, a su vez, controla el motor del dispositivo para controlar o desplazar el tapón. El dispositivo de control debe controlar el tapón de modo que se garantice continuamente un menisco estable en el receptáculo de colada y por lo tanto debe permitir una alta velocidad de funcionamiento de dicho tapón, especialmente para velocidades de colada elevadas. Son conocidos dos tipos de dispositivos de control: uno electromecánico y otro hidráulico. Habiendo definido el comportamiento de un tapón como el tiempo que le lleva alcanzar el 60% de la etapa que representa un movimiento vertical del tapón de 2 mm, el comportamiento de un tapón electromecánico es alrededor de 75 milisegundos, mientras el comportamiento de un tapón hidráulico es alrededor de los 50 milisegundos. A pesar del tipo de motor, el tiempo de respuesta está limitado por el juego mecánico del sistema, lo cual evita un control preciso de la posición de funcionamiento.
Los dispositivos electromecánicos regulan el movimiento del tapón por medio de un motor eléctrico y un sistema que comprende un tornillo sin fin y una cremallera o, en algunos casos, por medio de un sistema de piñón y cremallera. Un ejemplo de un dispositivo electromecánico para controlar el tapón se describe en el documento US 5 674 426. Las desventajas de estos dispositivos son: bajos tiempos de respuesta; complejidad de las piezas; número mayor de componentes mecánicos que producen juego, con el consiguiente control impreciso de la regulación y la necesidad de llevar a cabo mantenimiento en el sistema.
Dada la presencia de juego, la posición del vástago del tapón también debe ser medida por medio de un transductor lineal directamente en el brazo del tapón, dicho sensor típicamente siendo delicado y estando sometidos a un funcionamiento defectuoso.
Por otra parte, los dispositivos hidráulicos o hidrodinámicos permiten una mejor respuesta comparada con los dispositivos electromecánicos; sin embargo, requieren la presencia de unidades y válvulas de control que requieren una cierta cantidad de espacio e implican un incremento notable en los costes. También en este caso la presencia de un alto número de piezas que se mueven sometidas a desgaste entre el vástago de elevación, el cual regula el movimiento hacia arriba y hacia abajo del tapón, y el servomotor y la presencia de un sistema de filtrado de aceite, los cuales se deben mantener constantemente eficaces, hacen necesario un mantenimiento frecuente.
Un ejemplo de un dispositivo hidráulico para controlar el vástago se describe en el documento US 5 421 559. En este dispositivo el movimiento vertical al vástago de elevación se transmite mediante un elemento rígido integral con el mismo, conectado a un extremo de un conjunto de accionamiento por medio del vástago de un pistón que desliza en el interior de un cilindro. Además, un sistema costoso de válvulas está provisto para controlar el flujo del fluido hidráulico hacia, desde y entre lados opuestos del pistón.
Por lo tanto, existe la necesidad de un dispositivo de control innovador del vástago del tapón que permita superar las desventajas anteriormente mencionadas.
Resumen de la invención
Un objeto principal de la presente invención es producir un dispositivo de control de un vástago del tapón, o simplemente tapón, el cual permite una alta velocidad de funcionamiento del tapón, con unas dimensiones globales reducidas.
Otro objeto es eliminar el juego de todos los componentes implicados en el movimiento del tapón, permitiendo de ese modo una mayor precisión y una regulación más precisa del flujo de acero. La ausencia de juego también permite que sea regulada la posición del vástago del tapón utilizando un sensor angular colocado en los medios de motor, ventajosamente un reductor. Este sensor, integrado en los medios de motor, es de forma notoria mucho menos delicado que un transductor lineal y por lo tanto menos sujeto a un mal funcionamiento.
Un objeto adicional es producir un dispositivo que no requiera mantenimiento.
Por lo tanto, para lograr los objetivos establecidos antes, la presente invención proporciona un dispositivo de control para un tapón según las características reivindicadas en la reivindicación 1.
De forma ventajosa, la presencia de un número mínimo de piezas móviles entre el vástago de elevación y el motor y la ausencia de juego entre dichas piezas permite tiempos de respuesta bajos y un control preciso del movimiento.
El dispositivo de la invención también tiene un alto nivel de rigidez lo cual permite una trasmisión precisa del movimiento.
Las reivindicaciones subordinadas describen formas de realización preferidas de la invención.
Breve descripción de las figuras
Características y ventajas adicionales de la invención se pondrán de manifiesto a la luz de la descripción detallada de una forma de realización preferida, aunque no exclusiva, de un dispositivo de control de un vástago del tapón, o tapón, ilustrado, a título de ejemplo no limitativo, con la ayuda de los dibujos adjuntos, en los cuales:
la figura 1 representa una vista lateral del dispositivo de control según la invención;
la figura 2 representa una sección según el plano A-A del dispositivo de la figura 1;
la figura 3 representa una sección según el plano B-B del dispositivo de la invención.
Descripción detallada de una forma de realización preferida de la invención
Con referencia a las figuras, se representa un dispositivo de control para un tapón, indicado globalmente con el número de referencia 1. Este dispositivo comprende:
- medios de motor 6,
- un árbol de accionamiento 7,
- medios de conversión del movimiento 14, 14';
- una varilla o vástago de elevación y descenso 2;
- un elemento o brazo de conexión 3.
Los medios de motor, por ejemplo un motor de engranajes planetarios 6, imparten el movimiento a la varilla o vástago de elevación y descenso 2, alojado en un bastidor de retención 5. Dicho motor de engranajes 6, o motor, tiene dimensiones reducidas, especialmente las dimensiones axiales; tiene una baja inercia, juego reducido, alta rigidez y alta potencia.
El motor de engranajes de accionamiento directo 6 está enchavetado sobre un extremo del árbol de accionamiento 7, esencialmente horizontal y que pasa a través del bastidor de retención 5, mientras en el otro extremo del mismo una palanca que se puede extraer 8 está instalada para el control manual del vástago 2. Tanto el motor como la palanca para el control manual son exteriores al bastidor de retención.
De forma ventajosa, la suspensión que soporta el árbol no requiere mantenimiento y está lubricada de por vida y, estando precargada, está desprovista de mantenimiento.
El dispositivo de control comprende dos correas opuestas 14, 14', o cables o cadenas o bien otros elementos flexibles similares, preferiblemente fabricados de acero de resorte, cada uno de los cuales está fijado, en un extremo, al vástago 2 y, en el otro extremo, a la placa de anclaje 9 integral con el árbol de accionamiento 7. Las correas, o cables o cadenas también puede ser no metálicos.
La función de las correas 14, 14' es transformar el movimiento giratorio del árbol de accionamiento 7 en el movimiento de traslación de la varilla o vástago de elevación y descenso 2. Una correa eleva el vástago, mientras la otra lo desciende: de este modo dichas correas están siempre y únicamente sometidas a tensiones de tracción.
La utilización de correas principalmente permite obtener dos ventajas importantes:
- evitar el juego, el cual está presente en los sistemas de tornillo y cremallera o de piñón y cremallera convencionales;
- y evitar el mantenimiento, ya que las correas son elementos no sujetos a desgaste.
De forma ventajosa, en el interior del dispositivo de la invención está provista una guía longitudinal de arrastre 11 fabricada en una protrusión del vástago 2 y, en el ejemplo de las figuras, encarada hacia el lado del accionamiento manual. Dicha guía 11 desliza en el interior de cuatro elementos de rodadura 12, por ejemplo rodillos, fijados al bastidor de retención 5. Dos de los rodillos 12 son excéntricos de modo que el juego entre la guía longitudinal 11 y dichos rodillos se puede absorber y eliminar. Este sistema de guía lineal permite un movimiento preciso y rápido del vástago 2 y no requiere mantenimiento ya que los elementos de rodadura están lubricados de por vida; además, la guía longitudinal 11 es resistente a elevadas cargas de trabajo y al desgaste, gracias al endurecimiento de las superficies de la misma por medio de un tratamiento térmico especial.
Después de que el movimiento haya sido transmitido al vástago 2, dicho vástago permite que el tapón refractario 4 se desplace hacia arriba o hacia abajo por medio de un elemento o brazo de conexión esencialmente horizontal 3.
De forma ventajosa, en el caso de un fallo repentino de potencia o en cualquier otra situación de emergencia, el tapón refractario 4 puede descender por gravedad para interrumpir el flujo de acero a través del orificio de descarga de la cuchara: el descenso del tapón 2 por gravedad se hace posible mediante el motor de engranajes 6 el cual, como se ha mencionado antes en este documento, es del tipo con una baja inercia y también es reversible. Por lo tanto, no se requieren condensadores eléctricos convencionales en el dispositivo de la invención para garantizar un movimiento de cierre de emergencia.
Con respecto a la regulación manual, la palanca de control 8 puede ser conectada rápidamente por medio de un acoplamiento específico. Para bloquear el vástago 2 verticalmente en cualquier posición se utiliza un volante de mano de frenado. La palanca de control manual del tapón también se puede extraer rápidamente.
De forma ventajosa, está provisto un resorte 10, sobre cual descansa el vástago 2, tanto por medio de un soporte en voladizo como directamente. La función del resorte 10 es compensar las masas en juego del sistema y reducir la fuerza de accionamiento requerida por el operario durante las fases de regulación manual por medio de la palanca específica 8.
El motor de engranajes planetarios 6, utilizado en el dispositivo de la invención, está compuesto de un motor sin escobillas de corriente alterna y un conjunto de reducción planetaria de dos etapas, con la primera etapa integrada dentro de la segunda y un piñón de entrada del conjunto de reducción enchavetado directamente sobre el árbol de accionamiento. De forma ventajosa, de este modo la dimensión axial se reduce por encima del 50%. Además, también se obtienen valores elevados de la rigidez a la torsión, un juego angular reducido, con un valor máximo de 1 minuto de arco y una alta precisión y fiabilidad.
En el ejemplo del dispositivo de la invención indicado en las figuras, el desplazamiento total del vástago 2 y por consiguiente el movimiento máximo del tapón 4 es igual a 100 mm.
Con el dispositivo de control según la presente invención es posible obtener un tiempo de respuesta en la etapa, y por consiguiente un comportamiento, igual a aquél del dispositivo hidrodinámico, esto es, aproximadamente 50 milisegundos, mientras al mismo tiempo se eliminan todas las desventajas de los dispositivos de control de la técnica anterior.
Finalmente, la presente invención también se puede aplicar a otros elementos de cierre reconocidos, distintos del tapón o del vástago del tapón 2.
Las formas de realización particulares descritas en este documento no limitan el contenido de esta solicitud, la cual cubre toda las variantes de la invención definida por las reivindicaciones.

Claims (9)

1. Dispositivo de control para un vástago del tapón (4) para regular el flujo de salida de metal líquido a través de un orificio calibrado de un receptáculo de colada que comprende medios de motor (6), adecuados para accionar medios de elevación y descenso (2) del vástago del tapón (4) por medio de unos primeros medios de accionamiento (7) y segundos medios de accionamiento (14, 14'), los últimos siendo adecuados para convertir un movimiento giratorio de los primeros medios de accionamiento (7) en un movimiento de traslación de los medios de elevación y descenso (2), caracterizado porque dicho segundos medios de accionamiento (14, 14') son elementos longitudinales flexibles y están fijados en un primer extremo de los mismos a medios de elevación y descenso (2) y en un segundo extremo de los mismos a un elemento de anclaje (9), integral con dichos primeros medios de accionamiento (7).
2. Dispositivo de control según la reivindicación 1 en el que dichos segundos medios de accionamiento son correas.
3. Dispositivo de control según la reivindicación 1 en el que dichos segundos medios de accionamiento son cables.
4. Dispositivo de control según la reivindicación 1 en el que dichos segundos medios de accionamiento son cadenas.
5. Dispositivo de control según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que está provisto un elemento de guía (11), integral con los medios de elevación y accionamiento (2), adecuado para deslizar en el interior de elementos de rodadura (12) fijados a un bastidor (5) del dispositivo.
6. Dispositivo de control según la reivindicación 5 en el que dichos elementos de rodadura (12) son rodillos.
7. Dispositivo de control según la reivindicación 6 en el que algunos de dichos elementos de rodadura (12) son excéntricos.
8. Dispositivo de control según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que están provistos medios elásticos (10) sobre los cuales descansan los medios de elevación y descenso (2).
9. Dispositivo de control según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que los medios de motor están compuestos por un conjunto de reducción planetaria (6).
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