ES2342390T3 - Dispositivo para mejorar la retencion de escoria en elementos de horno refrigerados por agua. - Google Patents

Abstract

Un medio de retención de escoria para enfriar y retener escoria en una placa metálica (38) refrigerada por agua de un elemento de cierre (10), que contiene agua, de un horno adaptado para contener un material fundido (103) que incluye escoria, estando dicha placa metálica refrigerada por agua separada por una masa de material fundido en el horno pero expuesta a una energía térmica a alta temperatura, comprendiendo dicho medio de retención de escoria un inserto (420, 425) metálico y alargado que tiene una primera y segunda porciones terminales (450, 465) con una relación de transferencia térmica, estando adaptada dicha primera porción terminal para extenderse desde un enganche sustancialmente estanco al agua en una abertura preformada (238) de dicha placa metálica (38) refrigerada por agua hasta el interior de dicho elemento de cierre (10) contenedor de agua para hacer contacto con el agua del mismo, y efectuar la consiguiente refrigeración tanto de la primera como de la segunda porciones terminales adyacentes; estando adaptada dicha segunda porción terminal para extenderse por el interior del horno en dirección opuesta a dicha placa refrigerada por agua para contactar con, y retener, la escoria (470) solidificada debido a la refrigeración de dicha segunda porción terminal.

Description

Dispositivo para mejorar la retención de escoria en elementos de horno refrigerados por agua.

Campo técnico

La presente invención se refiere a sistemas refrigerados por agua, p.ej. sistemas de hornos de arco eléctricos, y más particularmente a medios de retención de escorias en la forma de un inserto de metal alargado que se extiende desde el interior de la vasija del horno, a través de la pared de una sección de pared de un horno refrigerado por agua y hasta el agua contenida en el mismo.

Antecedentes de la técnica

Los sistemas de hornos eléctricos refrigerados por rociado del tipo descrito en las Patentes Estadounidenses 4.715.042, 4.815.096 y 4.849.987 implican la refrigeración por rociado de los elementos de cierre del horno, p.ej. la bóveda y las paredes laterales, que son unitarios, es decir formados de una sola pieza, y que tienen una forma generalmente cilíndrica u ovalada en el caso de una pared lateral u otro elemento de cierre de un horno. Debido a la geometría de los electrodos del horno y las lanzas de oxígeno, las variaciones en el calentamiento del horno, y aspectos similares, algunas zonas de la superficie de un elemento de cierre refrigerado por rociado pueden estar expuestas a temperaturas inusualmente altas y sufrir fatiga térmica, con riesgo de fallos en dichas zonas.

Un sistema de horno como el descrito anteriormente está típicamente fabricado en acero, aluminio, aleaciones de aluminio, cobre, aleaciones de cobre y metales que tengan características térmicas similares y tiene unos retenedores de escoria metálicos, fabricados con los metales anteriormente citados, unidos a la superficie de los elementos de cierre metálicos orientada hacia el horno. Estos retenedores de escoria, típicamente en forma de copa para ayudar a la retención de la escoria, al no estar protegidos contra las altas temperaturas del horno, tienen una vida útil relativamente corta debido al sobrecalentamiento y la oxidación. El uso de materiales más resistentes a la oxidación, y térmicamente conductivos, para los retenedores de escoria resultaría en un coste sustancialmente más alto sin un beneficio proporcional.

Es por tanto un objetivo de la presente invención proporcionar unos retenedores de escoria perfeccionados para un elemento de cierre de un horno refrigerado por agua, con una retención de escoria mejorada para reducir el calor perjudicial.

Descripción de la invención

La invención proporciona un medio de retención de escoria de acuerdo con la Reivindicación 1, y un horno refrigerado por agua de acuerdo con la Reivindicación 10. En las reivindicaciones dependientes se presentan las realizaciones preferidas. Se proporciona un medio de retención en un horno que contenga metal fundido y escoria, para permitir una protección por refrigeración en una sección de pared sometida a fatiga térmica de un elemento de cierre del horno refrigerado por agua, en la forma de un inserto metálico alargado que se extiende desde el interior del horno a través de la sección de pared sometida a fatiga térmica, y hacia el agua de refrigeración que sirve para reducir la fatiga térmica en el elemento de cierre refrigerado por agua. El medio de retención de la escoria está formado adecuadamente por acero, aluminio, aleaciones de aluminio, cobre, aleaciones de cobre y metales con características térmicas similares.

La Fig. 1 es una vista en alzado lateral de una típica instalación de horno eléctrico que muestra una vasija del horno, una bóveda del horno en una posición elevada sobre la vasija del horno y una estructura de soporte de columna para la bóveda;

La Fig. 2 es una vista en planta superior, parcialmente recortada y parcialmente en sección, de la bóveda de horno enfriada por rociado de la Fig. 1;

La Fig. 2a es una vista fragmentada en sección transversal tomada por la línea 2a-2a de la Fig. 2, mostrando también una vista parcial en alzado de la bóveda del horno y, en líneas de trazos, a modo de ejemplo, una zona sometida a fatiga térmica y una representación esquemática de la incorporación de los insertos retenedores de escoria, térmicamente conductivos, de la presente invención;

La Fig. 3 es una vista en alzado por un extremo, en sección parcial, de la instalación de horno eléctrico de la Fig. 1, mostrando también la porción revestida interiormente de refractario, y que contiene metal fundido, de la vasija del horno y unos componentes de refrigeración por rociado de la pared lateral del horno similares a los de la bóveda de horno de la Fig. 2a;

La Fig. 3a es una vista parcial ampliada de la porción en sección de la Fig. 3;

La Fig. 4 es una vista parcial en alzado tomada en una dirección perpendicular a la placa interior de la bóveda de horno mostrada en la Fig. 2a, ilustrando esquemáticamente una zona de alta fatiga térmica y la incorporación a la zona de unos insertos retenedores de escoria, térmicamente conductivos, de la presente invención;

Las Figs. 5, 5a, 6, 6a, 7, 7a, 7b, 8, 8a, 9 y 9a muestran realizaciones específicas preferidas de la presente invención instaladas a través de la cara caliente de un componente de horno refrigerado por agua; y

Las Figs. 10 y 10a corresponden al dispositivo de la Fig. 5 y están dimensionadas para ilustrar el cálculo del área de la superficie del dispositivo.

Mejor modo de llevar a cabo la invención

Las Figs. 1-3a ilustran, a modo de ejemplo, una instalación de horno eléctrico refrigerado por rociado tal como las que se usan en la fabricación de acero, aunque el sistema de bóveda de horno refrigerada por rociado puede utilizarse en cualquier tipo de vasija de tratamiento de material fundido que contenga un material fundido que incluya escoria. Las Figs. 1, 2 y 3 ilustran una instalación de horno de arco eléctrico refrigerado por rociado del tipo mostrado en la Patente Estadounidense 4.849.987 - - F.H. Miner y A.M. Siffer, en unas vistas lateral, superior y extrema, respectivamente. La bóveda circular 10 del horno, enfriada por agua, aparece soportada por una estructura de columna 14 del horno en una posición ligeramente elevada directamente por encima de la corona 13 de la vasija 12 del horno de arco eléctrico. Tal como se muestra en las Figs. 1 y 2, la bóveda 10 es un componente de cierre unitario e integral, es decir de una sola pieza, y de forma troncocónica, que está sujeto por cadenas, cables u otros elementos de seguridad 53 de la bóveda a unos brazos 18 y 20 de la columna, que se extienden horizontalmente y se despliegan hacia fuera desde el soporte 22 de la columna. El soporte 22 de la columna puede pivotar sobre un punto 24 en la porción superior del poste vertical 16 de la columna, para girar la bóveda 10 horizontalmente hacia el lateral para descubrir la parte superior abierta de la vasija 12 del horno durante la carga o abastecimiento del horno, y en otros momentos apropiados durante el funcionamiento del horno, o después del mismo. Se muestran unos electrodos 15 extendiéndose hacia la abertura 32 desde una posición por encima de la bóveda 10. Durante el funcionamiento del horno, los electrodos 15 descienden a través de unas bocas para electrodos dispuestas en forma de delta en la abertura central 32 de la bóveda, y penetran en el interior del horno proporcionar el calor generado por el arco eléctrico para fundir la carga. Una boca de escape 19 permite eliminar los humos generados en el interior del horno durante el funcionamiento.

El sistema de horno está montado sobre unos muñones u otros medios (no representados) para permitir bascular la vasija 12 en cualquier dirección para verter la escoria y el acero fundido. El sistema de bóveda de horno mostrado en las Figs. 1, 2 y 5 está preparado para ser usado como un sistema de giro a izquierdas por el cual la columna 14 puede levantar la bóveda 10, unitaria y de una sola pieza, y girarla horizontalmente en el sentido de las agujas del reloj (tal como se ha visto anteriormente) alejándola de la corona 13 del horno para descubrir el interior del horno, aunque esto no es esencial en la presente invención que es aplicable a todo tipo de hornos eléctricos u otros hornos que incluyan superficies enfriadas por agua. Para evitar un calentamiento excesivo de la superficie metálica inferior 38 de la bóveda 10, por estar expuesta al interior de la vasija 12 del horno, existe un sistema 98 de refrigeración de bóveda incorporado en la misma. En las Fig. 3 y Fig. 3a se muestra con el número 100 un sistema de refrigeración similar para una pared 13 de horno en la forma de un cuerpo unitario, de forma cilíndrica, y de una sola pieza. El revestimiento refractario 101 situado por debajo del sistema 100 de refrigeración contiene una masa de metal fundido 103. El sistema de refrigeración utiliza un fluido refrigerante tal como agua u otro líquido adecuado para refrigerar la pared lateral de la bóveda de horno u otro elemento de cierre unitario.

Los sistemas descritos en la Patente Estadounidense No. 4.715.042, la Patente Estadounidense No. 4.815.096 y la Patente Estadounidense No. 4.849.987 anteriormente mencionadas, son preferidos, aunque otros sistemas de refrigeración pueden aprovecharse de la presente invención. La tubería de entrada 26 de refrigerante y las tuberías de salida 28a y 28b comprenden el medio de conexión del sistema de bóveda de horno ilustrado, configurado para el giro a izquierdas. Un sistema de circulación externo (no representado) utiliza la tubería 30 de suministro de refrigerante y las tuberías 36a y 36b de drenaje de refrigerante, respectivamente, para suministrar refrigerante al medio de conexión de refrigerante de la bóveda 10, y drenar refrigerante del mismo, tal como se muestra en las Figs. 1-3. El sistema de circulación de refrigerante comprende normalmente un sistema de suministro de refrigerante y un sistema de recogida de refrigerante, y también puede incluir un medio de recirculación de refrigerante.

Unida a la tubería 30 de suministro de refrigerante hay una manguera 31 de suministro de refrigerante que está unida mediante un acoplamiento rápido, u otro medio, a la tubería de entrada 26 de refrigerante en la periferia de la bóveda 10 de horno. Tal como se muestra mejor en las Figs. 2 y 2a, la entrada 26 conduce a un colector 29 de entrada que se extiende alrededor de la abertura delta central 32 en el interior no presurizado de la bóveda 10, o a un colector de entrada 29' que se extiende alrededor del horno 13 tal como se muestra en la Fig. 3. Ramificándose radialmente hacia fuera desde el colector 29, en forma de radios, existe una pluralidad de tuberías colectoras 33 de rociado para suministrar el refrigerante a las diversas secciones del interior 23 de la bóveda. Proyectándose hacia dentro desde diversos puntos en cada colector 33 hay una pluralidad de toberas pulverizadoras 34 que dirigen el refrigerante en forma de rociado o gotas finas hacia el lado superior de unos paneles inferiores 38 de la bóveda, los cuales están inclinados hacia abajo de manera gradual desde la porción central de la bóveda hasta la periferia.

Después de haber sido pulverizado sobre los paneles inferiores 38 de la bóveda, el refrigerante gastado sale por gravedad a lo largo de la parte superior de los paneles inferiores 38 de la bóveda y pasa a través de unas entradas o aberturas de drenaje 51a, 51b y 51c de un sistema de drenaje. El sistema de drenaje mostrado es un colector que está hecho con un tubo de sección transversal rectangular o similar, dividido en unos segmentos 47a y 47b. El horno 13 está provisto de un sistema de drenaje similar (no representado). Tal como se observa en la Fig. 2, las aberturas de drenaje 51a y 51b están situadas en lados opuestos de la bóveda. El colector de drenaje toma la forma de un canal cerrado que se extiende alrededor del interior de la periferia de la bóveda al nivel de los paneles inferiores 38 de la bóveda, o por debajo de los mismos, y está separado por unos tabiques o paredes 48 y 50 que forman unos segmentos de drenaje 47a y 47b separados. Los segmentos 47a del colector de drenaje conectan las aberturas 51a, 51b y 51c con la tubería de salida 28a de refrigerante. El segmento 47b de colector de drenaje está en comunicación plena con el segmento 47a a través del medio 44 de conexión y conecta las aberturas 51a, 51b y 51c de drenaje con la tuberías de salida 28b de refrigerante. La manguera 37 de drenaje de refrigerante conecta la salida 28a con la tubería de drenaje 36a de refrigerante mientras que la manguera flexible 35 de drenaje de refrigerante conecta la salida 28b y la tubería de drenaje 36b de refrigerante. Puede usarse un acoplamiento rápido u otro medio para conectar las mangueras y las tuberías. El medio de recogida de refrigerante al cual están conectadas las tuberías de drenaje 36a y 36b de refrigerante utilizará preferiblemente una bomba de chorro o de otro tipo para drenar rápida y eficientemente el refrigerante desde la bóveda 10. También puede utilizarse cualquier otro medio adecuado para ayudar a drenar el refrigerante desde la bóveda o el blindaje del horno.

Aunque no se usa como tal durante el funcionamiento a izquierdas del sistema de bóveda de horno, tal como se muestra en las Figs. 1, 2, 2a y 5, se proporciona un segundo medio de conexión de refrigerante que puede ser utilizado en una instalación para giro a izquierdas de la bóveda 10. Este segundo medio de conexión de refrigerante, o medio para giro a derechas, comprende una entrada 40 de refrigerante y una salida 42 de refrigerante. Los medios de conexión de refrigerante para giro a izquierdas y giro a derechas están en lados opuestos de la bóveda 10 con respecto a una línea que pasa por el punto de pivote 24 de la columna y el centro de la bóveda, y quedan en cuadrantes adyacentes de la bóveda. Al igual que la tubería 26 de entrada de refrigerante para giro a izquierdas, la tubería 40 de entrada de refrigerante para giro a derechas está conectada al colector de entrada 29. Al igual que la tubería 28 de salida de refrigerante para giro a izquierdas, la tubería 42 de salida de refrigerante para giro a derechas incluye unas tuberías de salida 42a y 42b que se comunican con los segmentos separados 47a y 47b del colector de drenaje de refrigerante, los cuales están separados por el tabique 50. Para evitar que el refrigerante se escape a través del medio de conexión de refrigerante para giro a derechas durante la instalación de la bóveda 10 en un sistema para giro a izquierdas, la presente invención también proporciona un medio taponador para sellar las entradas y salidas individuales del refrigerante para la bóveda. Puede asegurarse una tapa 46 sobre la abertura de la entrada 40 de refrigerante. Un conducto desmontable en forma de U, o conector 44 para tubería, conecta y sella las aberturas separadas 42a y 42b de salida de refrigerante para evitar fugas desde la bóveda y para proporcionar una continuidad de flujo entre los segmentos 42a y 42b de el colector de drenaje a ambos lados del tabique 50. Cuando el refrigerante de drenaje está siendo succionado, el conector 44 también evita las entradas de aire atmosférico a las secciones del colector de drenaje.

Durante el funcionamiento de la bóveda del horno, instalada como sistema de bóveda de horno para giro a izquierdas, el refrigerante entraría desde el medio de circulación de refrigerante a través de la tubería 30 de refrigerante, a través de la manguera 31, y hasta la entrada 26 de refrigerante desde donde sería distribuido alrededor del interior de la bóveda mediante el colector 29 de entrada. La entrada 40 de refrigerante, también conectada al colector 29 de entrada, está reservada para el uso para giro a derechas de la instalación y por lo tanto estaría sellada por la tapa 46. Una vez que el refrigerante ha sido pulverizado desde las toberas 34 de los colectores 33 de rociado para refrigerar la base 38 de la bóveda, se recoge y se recibe el refrigerante a través de las aberturas 51a, 51b y 51c de drenaje hacia el colector de drenaje, extendiéndose alrededor de la periferia de la bóveda 10 y saliendo a través de la salida 28 de refrigeración. Tal como se muestra en la Fig. 2, el drenaje de refrigerante a través de las aberturas 51a, 51b y 51c del segmento 47a de el colector de drenaje puede salir de la bóveda directamente a través de la salida 28a de refrigerante, a través de la manguera 37 de salida y hacia la tubería 36a de salida de drenaje antes de ser recuperado por el medio de recogida de refrigerante. El drenaje de refrigerante a través de las aberturas 51a, 51b y 51c del segmento 47a de el colector de drenaje también puede circular a través de la salida 42b de refrigerante, a través del conector 44 en forma de U, y de vuelta a través de la salida 42a de refrigerante hacia el segmento 47b de colector para pasar alrededor de el tabique 50. El refrigerante será entonces drenado desde el segmento 47b de colector a través de la salida 28b de refrigerante, la manguera 35 de salida y a través de la tubería de drenaje 36b hasta el medio de recogida de refrigerante. La salida 42 de refrigerante para giro a derechas no se utiliza para drenar el refrigerante directamente desde la bóveda, pero forma parte del circuito de drenaje mediante el uso del conector 44 en forma de U. Al ser drenado desde la bóveda, el refrigerante puede ser descargado en otro lugar o puede ser recirculado de vuelta hacia la bóveda por el sistema de refrigerante. Los medios 26 y 28 de conexión de refrigerante para giro a izquierdas están situados en la bóveda 10 totalmente adyacentes a la posición de la estructura de columna 14 para minimizar la longitud de la manguera. Si visualizamos la estructura de columna 14 situada en la posición de reloj de las 6 en punto, la conexión de refrigerante para giro a derechas estaría situada en la posición de reloj entre las 7 y las 8 en punto.

El sistema refrigerado por rociado descrito anteriormente puede utilizarse con hornos para material fundido en los sistemas de bóveda, tal como se ha descrito anteriormente, o en otros componentes tales como las paredes laterales de un horno de metal, tal como se muestra como 100 en la Fig. 3 y la fig. 3a, y en otros componentes de sistemas de hornos refrigerados por rociado tales como los conductos metálicos para extraer gases desde el horno.

En el funcionamiento de un sistema de horno como el descrito anteriormente, un elemento de cierre unitario refrigerado por rociado, tal como la placa interior 38, metálica y de forma troncocónica, de la bóveda, mostrada en las Figs. 2, 2a y 3, o la placa interior 138, de forma cilíndrica, del elemento de cierre unitario, de la pared lateral metálica, mostrada en las Figs. 3 y 3a, puede estar sometido a una cantidad de energía térmica radiante, procedente del arco o de la llama dentro del horno por encima de la masa de metal fundido 103', que es significativamente mayor cuando los electrodos están situados por encima de una carga plana de metal fundido, tal como se indica en 107, o cuando los electrodos comienzan a penetrar en una carga de escoria 109 tal como se indica en 107. Estas condiciones provocan temperaturas y fatiga térmica más altas en un sector, o zona, que en otros. Esta circunstancia puede producirse debido a la posición relativa de los electrodos del horno, las lanzas de oxígeno, u otras condiciones no uniformes de funcionamiento del horno. Tal circunstancia de elevada fatiga térmica está representada de modo ejemplar en la zona 200 de la Fig. 4, la cual está expuesta a una energía radiante mayor 107', y en la Fig. 2a para un elemento de cierre 38 de placa interior de bóveda y refrigerado por rociado, pero también es aplicable a un elemento de cierre 138, unitario y de placa lateral, tal como se indica en la Fig. 3. Las condiciones de fatiga térmica elevada, o zona 200, pueden detectarse mediante una comprobación rutinaria de temperatura, o mediante la inspección visual, o durante el apagado en el cual puede revelarse un ligero abultamiento o erosión en la zona 200 de la placa de acero interior 38 (o 138) refrigerada por rociado.

Este "abultamiento" o erosión de la placa sería indicativa de una ubicación con fatiga térmica elevada, la cual puede preverse a veces basándose en la experiencia con cada tipo de horno y su funcionamiento. Con referencia a la Fig. 6, la placa 38 (138) de acero está provista de unas aberturas preformadas 410 en esta ubicación para recibir unos insertos 420 de acuerdo con la invención. Las placas interiores 38 (138) refrigeradas por rociado son esencialmente estructuras de placa de acero al carbono, integrales y continuas, las cuales están formadas mediante la soldadura de diferentes formas de placas de acero entre sí, usando técnicas convencionales de soldadura de acero al carbono, tales como técnicas por electrodos o MIG, que son comunes y de fácil utilización para producir placas de acero continuas tales como la placa interior 38 de bóveda, troncocónica y refrigerada por rociado, y la placa 138 interior y cilíndrica de la pared lateral de horno, refrigerada por rociado. Las placas interiores están fabricadas típicamente con acero al carbono de 9,52 a 15,87 mm (3/8 a 5/8 pulgadas) de espesor y tienen generalmente sobre un metro de anchura y varios metros de longitud, y están formadas para que se adapten a una configuración de cubierta deseada o al radio del cuerpo del horno.

En la práctica de la presente invención, con referencia a las Figs. 2a, 4 y 5 y subsiguientes, se instalan unos insertos 420-420'''' de retención de escoria, térmicamente conductivos, de modo que sobresalgan por ambos lados de la placa interior 38 en la zona 200 de alta carga calorífica. La gran área de la superficie del saliente 450 hacia la cámara 430 que contiene agua permite una eficiente transferencia de calor desde los insertos alargados 420-420'''', permitiendo que los insertos se mantengan relativamente fríos. El saliente 465, relativamente frío, hacia el horno proporciona una superficie relativamente fría para congelar la escoria en contacto con la misma, y medios mecánicos para retener la escoria tal como se muestra en 470. El enganche de los insertos alargados 420-420'''' con la placa interior deberá ser esencialmente estanco. Los insertos alargados 420-420'''' son fácilmente instalables y fácilmente desmontables para su inspección y sustitución.

Con referencia a las Figs. 5, 5a, el medio metálico 420' de retención de escorias de la presente invención comprende un inserto metálico 425, alargado y preformado, adecuadamente con forma troncocónica, que se extiende desde el exterior de la superficie caliente 38 del elemento de cierre refrigerado por agua de la bóveda 10 a través de la abertura preformada 238 y penetra en la cámara 430 contenedora de agua del elemento de cierre de la bóveda 10, estando indicada el agua refrigerante de manera esquemática por 435 y siendo proporcionada como una rociado de finas gotas desde las toberas pulverizadoras 34, mostradas en las Figs. 2a y 3a, o como una corriente, o baño de agua, directamente desde el colector 29 por medio de la válvula 440. En 410 se establece un ajuste a presión estanco al agua. La porción terminal 450 del inserto alargado 425, el cual está expuesto al agua 435, dentro de la cámara 430 contenedora de agua, está provista de una pluralidad de extensiones metálicas separadas, p. ej., unas aletas 455, que son preferiblemente integrales con la superficie terminal 460 del inserto 425 metálico y alargado. Las aletas 455, la superficie terminal 460 y la porción alargada expuesta al agua son refrigeradas mediante el contacto con el rociado, la corriente o el baño 435 de agua que les rodea, y el calor desarrollado en la porción terminal opuesta 455 del medio de inserto 420' de retención de escoria, proveniente del horno 12, es rápidamente disipado, resultando en la refrigeración del medio de inserto 420' y en un aumento de la deposición y la adherencia de la acumulación 470 de escoria protectora. En la porción terminal 465 del inserto 425 metálico y alargado, que está en el exterior de la cámara 430 contenedora de agua, y que se extiende hacia, y está expuesto a, la escoria producida en el horno 12a, se proporciona una extensión transversal 475, hacia fuera y en forma de disco, la cual facilita la retención de una mayor cantidad de escoria que sirve para proteger la zona adyacente de la superficie 38. La extensión 475 puede tener otras formas, p. ej., de brida, de radios, de copa, y similares para la retención de la escoria.

Con referencia a las Figs. 6 y 6a, la realización mostrada en las mismas es idéntica a la de las Figs. 5 y 5a excepto porque el sello estanco 410 es una conexión roscada en la abertura 238 preformada.

Con referencia a las Figs. 7, 7a y 7b, la realización mostrada en las mismas comprende un inserto metálico 420'''', alargado y de forma cilíndrica, enganchado de forma deslizante con la placa metálica 38 refrigerada por agua en la abertura 238 preformada, y que lleva unido un elemento de resalto 500 que descansa sobre la placa metálica 38 dentro de la cámara 430 contenedora de agua. Se consigue un sello 410 sustancialmente estanco ajustando la tuerca roscada 510 al eje roscado 520, que atraviesa el inserto 420'''' metálico y alargado por un taladro 427 y termina en una cuña 490. La cuña 490 reposa en el surco 495 del inserto 420'''', metálico y alargado, el cual comunica con la hendidura 480 del inserto 420''''. Al apretar la tuerca 510, la cuña 490 penetra en la hendidura 480, ensanchándola y haciendo que el inserto 420'''' se apoye contra la placa 38 y proporcione un sello estanco al agua. La sección estrecha 485 del inserto 420'''' ayuda a retener la escoria en cooperación con el elemento 475 en forma de disco.

La realización de las Figs. 8 y 8a es idéntica a la de las Figs. 5 y 5a excepto porque el inserto 420'''' metálico y alargado está provisto de una porción intermedia 415 de diámetro uniforme entre su primera y segunda porciones terminales 459, 465. El diámetro de la porción intermedia 415 es ligeramente mayor que el diámetro inicial de la abertura preformada 238 en la placa metálica 38. La placa metálica 38 es calentada en la cercanía de la abertura preformada 138 para expandir su diámetro para recibir la porción intermedia 415, tras lo cual la placa 138 puede refrigerarse y se establece en 410 un ajuste por compresión sustancialmente estanco al agua.

Con referencia a las Figs. 9 y 9a, la realización mostrada en las mismas comprende un inserto 420'''', metálico y alargado, y en forma de disco, enganchado de manera deslizante a la placa 38 de acero refrigerada por agua en la abertura preformada 238, y que tiene sujeto un elemento de resalto 550 que queda en contacto con la placa 38 fuera de la cámara 430 contenedora de agua en el sistema de horno. Se consigue un sello 410 sustancialmente estanco al agua ajustando la tuerca roscada 570 a la porción roscada 575 del inserto 420'''', metálico y alargado, situado dentro de la cámara 430 contenedora de agua, para hacer que el elemento de resalto 550 se apoye contra la placa metálica 38. La sección estrecha 485 del inserto 420'''' ayuda a retener la escoria en cooperación con el elemento 475 en forma de disco.

Los dispositivos de retención de escoria de la presente invención son fácilmente instalados a través de las placas 425 de inspección o desde el lateral del horno durante el mantenimiento de rutina o durante el montaje de los elementos de cierre del horno. Es preferible que el inserto 420-420'''', metálico y alargado, sea un dispositivo integral, es decir, formado por mecanización del inserto a partir de un único cuerpo metálico, incluyendo las aletas y el elemento de retención de escoria en forma de disco. Las aletas pueden tener otra sección transversal diferente a un rectángulo, p. ej., circular, en forma de álabe y similares. La primera y la segunda porciones terminales, las aletas y el elemento de retención de escoria en forma de disco tienen todos una relación de transferencia de calor, de manera que un gradiente de temperatura en el inserto metálico alargado provocará una transferencia eficiente de calor desde la zona de mayor temperatura hasta la más baja, con un descenso de la temperatura más alta en la segunda porción terminal, a medida que el calor se disipa desde la zona de menor temperatura debido al contacto del agua refrigerante con la primera porción terminal. La segunda terminal, relativamente fría, congela más escoria, resultando en una capa de escoria más gruesa que protege la segunda porción terminal y reduce la carga térmica en el componente de horno adyacente.

Una característica importante de la presente invención es que el inserto metálico alargado se extiende a través de la pared del horno y penetra en el contenedor de agua refrigerante y en el horno, de manera que el calor desarrollado en la porción directamente expuesta al calor del horno se disipa eficientemente a partir de la porción expuesta al agua refrigerada. Para obtener resultados óptimos, el área de la superficie exterior de la porción expuesta al agua refrigerante está entre el 17% y el 80% del total del área de la superficie exterior de la porción expuesta al agua refrigerante, y del área de la superficie exterior de la porción directamente expuesta al calor del horno. Existen diversas formas de determinar la relación anotada anteriormente. A continuación se describe un procedimiento en el siguiente ejemplo con referencia a las Figs. 10 y 10a que muestran el dispositivo de retención de escoria de las Figs. 5 y 5a.

A modo de ejemplo únicamente, se usan las siguientes dimensiones hipotéticas:

1

Con referencia a la Fig. 10, el área de superficie de la primera porción terminal del inserto 420' metálico y alargado es: A-1+A-2+A-3 y el área de superficie de la segunda porción terminal es: A-4+A-5+A-6, A-7.

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El % del área de la primera porción terminal (expuesta al agua refrigerante) viene dada por la expresión:

2

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3

Primera porción terminal, AT1 = A-1 + A-2 + A-3 = 107,7920 cm^{2}

Segunda porción terminal, AT2 = A-4 + A-5 + A-6 + A-7 = 84,9611 cm^{2}

4

Las fórmulas para la determinación del área de las superficies troncocónicas están publicadas en "Machinery's Handbook, 23ª Edición, Industrial Press Inc, New York".

Por lo tanto, aunque se han descrito realizaciones particulares de la presente invención de un nuevo y útil Dispositivo Para Mejorar La Retención De Escoria En Elementos De Horno Refrigerados Por Agua, no se pretende que dichas referencias sean interpretadas como limitaciones de las siguientes reivindicaciones.

Claims (12)

1. Un medio de retención de escoria para enfriar y retener escoria en una placa metálica (38) refrigerada por agua de un elemento de cierre (10), que contiene agua, de un horno adaptado para contener un material fundido (103) que incluye escoria, estando dicha placa metálica refrigerada por agua separada por una masa de material fundido en el horno pero expuesta a una energía térmica a alta temperatura, comprendiendo dicho medio de retención de escoria un inserto (420, 425) metálico y alargado que tiene una primera y segunda porciones terminales (450, 465) con una relación de transferencia térmica, estando adaptada dicha primera porción terminal para extenderse desde un enganche sustancialmente estanco al agua en una abertura preformada (238) de dicha placa metálica (38) refrigerada por agua hasta el interior de dicho elemento de cierre (10) contenedor de agua para hacer contacto con el agua del mismo, y efectuar la consiguiente refrigeración tanto de la primera como de la segunda porciones terminales adyacentes; estando adaptada dicha segunda porción terminal para extenderse por el interior del horno en dirección opuesta a dicha placa refrigerada por agua para contactar con, y retener, la escoria (470) solidificada debido a la refrigeración de dicha segunda porción terminal.

2. Un medio de retención de escoria de acuerdo con la Reivindicación 1, en el cual se proporciona una pluralidad de extensiones metálicas independientes (455) en dicha primera porción terminal (450) de dicho inserto metálico alargado para contactar con el agua en el interior de dicho elemento de cierre contenedor de agua.

3. Un medio de retención de escoria de acuerdo con la Reivindicación 1, en el cual la primera porción terminal está adaptada para enganchar con dicha placa metálica refrigerada por agua mediante un ajuste a presión.

4. Un medio de retención de escoria de acuerdo con la Reivindicación 1, en el cual la primera porción terminal está adaptada para enganchar con dicha placa metálica refrigerada por agua mediante una conexión roscada.

5. Un medio de retención de escoria de acuerdo con la Reivindicación 1, en el cual la primera porción terminal está adaptada para enganchar de manera deslizante con dicha placa metálica refrigerada por agua y está provista de un elemento (500) de resalto transversal que está adaptado para descansar sobre dicha placa mediante una tuerca (510) que encaja con un eje roscado (520) que se extiende desde dicha primera porción terminal, estando acoplado dicho eje roscado a dicho inserto metálico y alargado en su segunda porción terminal mediante un acoplamiento (490, 495) de cuña y surco.

6. Un medio de retención de escoria de acuerdo con la Reivindicación 1, en el cual se proporciona un elemento metálico (475), transversal y extendido hacia fuera, en la segunda porción terminal (465) de dicho inserto (425) metálico y alargado, dentro del sistema de horno para contactar con, y retener, la escoria.

7. Un medio de retención de escoria de acuerdo con la Reivindicación 1, en el cual dicho inserto metálico y alargado está provisto de una porción intermedia (415) de forma cilíndrica entre la primera y la segunda porciones terminales (450, 465), que tiene un diámetro uniforme ligeramente mayor que el diámetro inicial de la abertura preformada (238) en dicha placa metálica (38), estando dicha porción intermedia adaptada para ser insertada en la abertura preformada tras la expansión térmica de la misma, para establecer un ajuste por compresión entre dicha porción intermedia y dicha placa metálica al enfriarse dicha placa metálica.

8. Un medio de retención de escoria de acuerdo con la Reivindicación 1, en el cual dicha primera porción terminal (450) está adaptada para enganchar de manera deslizante con dicha placa metálica y está provista de un elemento transversal (550) de resalto que puede quedar en contacto con dicha placa metálica por fuera de dicho elemento de cierre contenedor de agua y está adaptado para ser apretado contra dicha placa mediante una tuerca (570) que encaja con una
sección roscada (575) de la primera porción terminal por dentro de dicho elemento de cierre contenedor de agua.

9. Un medio de retención de escoria de acuerdo con la Reivindicación 1, el cual está formado por un metal seleccionado entre cobre, aleaciones de cobre, aluminio, aleaciones de aluminio y acero; y/o en el cual el área de la superficie de la primera porción terminal del inserto metálico y alargado está entre un 17% y un 80% del área de la superficie total de la primera y segunda porciones terminales.

10. Un horno refrigerado por agua que contiene material y escoria fundidos, y que tiene un elemento de cierre (10) contenedor de agua el cual incluye una placa metálica (38) refrigerada por agua en combinación con un medio de retención de escoria para enfriar y retener la escoria, comprendiendo dicho medio de retención de escoria un inserto (420, 425) metálico y alargado, que tiene una primera y segunda porciones terminales (450, 465) adyacentes con una relación de transferencia térmica, extendiéndose dicha primera porción terminal (450) desde un enganche sustancialmente estanco al agua en una abertura preformada (238) en dicha placa (38) de acero refrigerada por agua hasta el interior de dicho elemento de cierre (10) contenedor de agua para hacer contacto con el agua del mismo, y efectuar la consiguiente refrigeración tanto de la primera como de la segunda porciones terminales adyacentes; extendiéndose dicha segunda porción terminal (465) por el interior del horno en dirección opuesta a dicha placa refrigerada por agua para contactar con, y retener, la escoria solidificada (470).

11. Un horno de acuerdo con la Reivindicación 10 en el cual dicho inserto metálico y alargado está provisto de una porción intermedia (415) de forma cilíndrica entre la primera y la segunda porciones terminales (450, 465), la cual tiene un diámetro ligeramente mayor que el diámetro inicial de la abertura preformada (238) en dicha placa metálica (38), siendo insertada dicha porción intermedia en la abertura preformada tras la expansión térmica de la misma, para establecer un ajuste por compresión entre dicha porción intermedia y dicha placa metálica al enfriarse dicha placa metálica.

12. Un horno de acuerdo con la Reivindicación 10 en el cual la primera porción terminal (450) está enganchada de manera deslizante con dicha placa metálica y está provista de un elemento transversal (550) de resalto que queda en contacto con dicha placa metálica por fuera de dicho elemento de cierre contenedor de agua y queda apretado con firmeza contra dicha placa mediante una tuerca (570) que encaja con una sección roscada (575) de la primera porción terminal por dentro de dicho elemento de cierre contenedor de agua.