ES2540233T3 - Indicador de desgaste en un sistema compuesto que comprende ladrillos cerámicos refractarios - Google Patents
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Abstract
Indicador de desgaste en un sistema compuesto que comprende unos ladrillos cerámicos refractarios (A) con las siguientes características: a) el indicador de desgaste consiste en un conjunto de por lo menos dos componentes cerámicos refractarios (10.1, 10.2, 10.3), b) cada componente (10.1, 10.2, 10.3) presenta por lo menos un tramo de superficie con un perfilado tridimensional (P, N), complementándose los perfilados (P, N) de tramos de superficie correspondientes de componentes adyacentes (10.1, 10.2; 10.2, 10.3) en arrastre de forma, c) en la dirección de desgaste (Y) de los componentes (10.1, 10.2, 10.3), los perfilados (P, N) discurren c1) sólo sobre una longitud parcial, o c2) con geometría diferente, o c3) sólo sobre una longitud parcial y con geometría diferente.
Description
E13164347
22-06-2015
DESCRIPCIÓN
Indicador de desgaste en un sistema compuesto que comprende ladrillos cerámicos refractarios.
5 La presente invención se refiere a un indicador de desgaste en un sistema compuesto que comprende unos ladrillos cerámicos refractarios.
Desde hace decenios se utilizan ladrillos cerámicos refractarios para revestir grupos industriales de alta temperatura, por ejemplo hornos. El estado de la técnica y la invención se explican con más detalle a continuación con ayuda de
10 un recipiente de fundición metalúrgico. Un recipiente de fundición metalúrgico de este tipo, por ejemplo una artesa o una cuchara (en inglés: ladle – cuchara), sirve para el alojamiento, tratamiento y transporte de una masa fundida metálica. El propio recipiente presenta regularmente una envolvente metálica que se protege por el revestimiento citado de ladrillos cerámicos refractarios por lo menos en la zona del fondo y la pared.
15 Los ladrillos cerámicos refractarios están sometidos a un desgaste térmico, mecánico y metalúrgico. Para la seguridad del recipiente es importante que la función de protección con respecto a la envolvente se conserve al cien por cien para evitar el peligro de una salida de masa fundida incontrolada.
Simultáneamente, el operador de la instalación procura conservar tanto tiempo como sea posible la mampostería
20 refractaria, antes de que ésta deba ser reparada o cambiada, para mantener lo más pequeños posible los tiempos de avería y los costes.
La decisión de si y cuándo se repara o de si y cuándo se cambia se realiza también hoy mismo en gran medida visualmente por el personal que cuida de la instalación.
25 Se han hecho intentos de registrar el estado de desgaste de la mampostería (los ladrillos refractarios) con ayuda de aparatos de medición. No obstante, casi siempre estos aparatos de medición, que deben disponerse entonces dentro del revestimiento refractario, no son suficientemente estables frente a la temperatura y además son caros.
30 Por tanto, la invención se basa en el problema de mostrar una posibilidad de indicar de una forma sencilla el desgaste en un sistema compuesto que comprende unos ladrillos cerámicos refractarios.
Para solucionar este problema la invención parte de la siguiente consideración:
35 El indicador de desgaste debe disponerse dentro del revestimiento refractario a vigilar. Debido a las altas temperaturas que predominan allí, el indicador de desgaste debe ser de un material correspondientemente estable frente a la temperatura. La solución más sencilla y efectiva consiste en fabricar el indicador de desgaste del mismo material del que está hecho el revestimiento refractario.
40 Se puede conseguir una optimización de estas características cuando el indicador de desgaste es parte integrante de la mampostería refractaria, es decir que él mismo cumple la función del revestimiento refractario.
Para cumplir la función de un indicador de desgaste, los componentes del indicador de desgaste deben diferenciarse geométricamente de los otros ladrillos del revestimiento. Esto no debe afectar obligatoriamente a toda la geometría
45 del componente. Por el contrario, este punto de vista es esencial por cuanto que la diferente geometría de los componentes del dispositivo de desgaste debe ser apreciable cuando se alcance el estado de desgaste en el que deba realizarse una indicación.
En otras palabras: Un ladrillo de mampostería convencional de una pared de un recipiente metalúrgico se define
50 usualmente como sigue: El ladrillo presenta un lado caliente que es el lado que está adyacente a la masa fundida metálica, y un lado frío que es el lado que es adyacente a la envolvente metálica exterior del recipiente. La longitud del ladrillo (simplificado en lo que sigue: en la dirección Y del sistema de coordenadas) define la distancia entre el lado caliente y el lado frío. Debido al desgaste se reduce esta distancia, en la dirección Y, hasta una medida crítica (medida de desgaste) que deba ser apreciable.
55 La idea de la invención consiste en hacer claramente diferenciable la geometría de los componentes del dispositivo de desgaste con respecto a la geometría de los ladrillos regulares adyacentes de la mampostería, a más tardar con la consecución de esta medida de desgaste crítica. Esto puede apreciarse entonces visualmente por el personal de servicio, concretamente de forma fiable, porque la modificación correspondiente de la geometría corresponde a un
60 grado de desgaste determinado.
En su forma de realización más general, la invención se refiere a un indicador de desgaste en un (para un) sistema compuesto que comprende unos ladrillos cerámicos refractarios con las siguientes características:
65 -el indicador de desgaste consiste en un conjunto de por lo menos dos componentes cerámicos refractarios,
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-cada componente presenta por lo menos un tramo de superficie con un perfilado tridimensional, complementándose los perfilados de tramos de superficie correspondientes de componentes adyacentes en arrastre de forma,
-en la dirección de desgaste de los componentes, los perfilados discurren solamente a través de una longitud parcial o con diferente geometría o sólo a través de una longitud parcial y con diferente geometría.
La dirección de desgaste (Y) corresponde sustancialmente a una dirección que discurre normal al lado frontal interior del revestimiento refractario o normal a la pared correspondiente del horno.
En particular, en recipientes metalúrgicos que presentan una mampostería sustancialmente cilíndrica, se ofrece realizar por lo menos un componente de modo que éste, en el tramo que se desgasta, presente una superficie en sección transversal más pequeña que en el tramo que está asociado el extremo frío del componente.
Una alternativa consiste en modificar la orientación del componente entre el extremo caliente y el extremo frío, por ejemplo configurando el componente en el extremo caliente con una sección transversal orientada sustancialmente en dirección Z (es decir, estrecha en dirección X del sistema de coordenadas y larga en la dirección Z), mientras que la sección transversal en el extremo frío presenta su máxima extensión en la dirección X. Esto puede realizarse, por ejemplo, haciendo que el tramo del componente sobresalga en el extremo frío en la dirección X a uno o ambos lados con respecto al tramo del componente que está junto al extremo caliente.
Por supuesto, esta modificación de sección transversal, que corresponde a una modificación del perfilado, debe ser tan clara que el personal de servicio aprecie visualmente sin dificultades la geometría modificada.
Los perfilados citados se pueden clasificar en dos grupos, a saber, perfilado sobresalientes con respecto a las superficies adyacentes (en inglés: male parts -partes macho) y perfilados entrantes con respecto a las superficies adyacentes (en inglés: female parts – partes hembra).
En este caso, las superficies mínimas o máximas definidas por los perfilados deben ser diferentes en por lo menos 10%, mejor por lo menos 20% o por lo menos 30% con respecto a los tramos de superficie del componente que están delante o detrás en la dirección Y.
Los perfilados se pueden formar en diferentes geometrías, por ejemplo geometrías del grupo: alma, escalón, espiga, pasador, nervio, pirámide, diente de sierra, orificio, canal, ranura, prisma, círculo parcial, elipse.
Cada perfilado individual puede configurarse de modo que se agrande en la dirección de desgaste (Y) en una dirección (X, Z) perpendicular a la dirección de desgaste (Y). Por ejemplo, en un perfilado de tipo alma que discurre en la dirección Y, un primer tramo en la dirección de desgaste puede configurarse con una superficie en sección transversal a y un tramo unido a ésta con una superficie en sección transversal que corresponde a Fa, pudiendo presentar F por lo menos un valor de 1,1, mejor 1,2 o 1,3, pero preferiblemente un valor de por lo menos 2 o 3 o 4.
El perfilado inverso, que se hace más pequeño en la dirección de desgaste (Y) en una dirección (X, Z) perpendicular a la dirección de desgaste (Y), es también posible.
Por lo menos uno de los componentes puede modificar su anchura (en la dirección X) en la dirección de desgaste (Y). Esto se realiza entonces particularmente de forma perpendicular a la dirección de desgaste (Y). Esto puede realizarse de manera independiente o simultánea con la formación del perfilado.
Asimismo, es posible una forma de realización en la que por lo menos un componente modifique su altura (en la dirección Z), perpendicularmente a la dirección de desgaste (Y), en la dirección de desgaste (Y).
Cada una de estas modificaciones deberá ascender de nuevo a por lo menos 10%, mejor por lo menos 20% o por lo menos 30%, pero preferiblemente también por lo menos al doble, el triple o el cuádruple de la magnitud de partida.
El indicador de desgaste puede constar de dos componentes que cooperan entre ellos, en donde, en principio, sólo un componente debe formar el indicador de desgaste deseado, mientras que el otro componente solamente sirve para crear una unión en arrastre de forma con el otro componente, de modo que el conjunto de por lo menos dos componentes se pueda integrar en arrastre de forma en la mampostería refractaria.
Es posible también un conjunto de dos o más componentes, pudiendo estar enmarcado un componente central por dos componentes de construcción idéntica dispuestos simétricamente.
En particular, los componentes pueden disponerse verticalmente uno sobre otro u horizontalmente uno junto a otro.
Además del indicador de desgaste, la invención se refiere también a un grupo industrial que está revestido con ladrillos cerámicos refractarios y presenta por lo menos un indicador de desgaste del tipo citado.
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En este caso, dentro de un grupo pueden disponerse también varios indicadores de desgaste de este tipo, por ejemplo para indicar diferentes estados de desgaste.
5 Se sabe que, dentro de un recipiente metalúrgico, zonas diferentes de la mampostería están sometidas a un desgaste de distinta intensidad. Se ofrece entonces disponer un indicador de desgaste correspondiente en cada una de estas zonas de desgaste, el cual funciona con independencia de los otros indicadores de desgaste. Por tanto, el grupo comprende varios indicadores de desgaste de diferentes formas estructurales. La diferente forma de construcción puede consistir aquí en que los perfilados y/o las secciones transversales de los componentes del
10 indicador de desgaste en la dirección de desgaste (dirección Y) están configurados en diferentes lugares.
Otras características de la invención resultan de las características de las reivindicaciones, así como de los otros documentos de la solicitud.
15 La invención se explica con más detalle a continuación con ayuda de diferentes ejemplos de realización. Muestran – respectivamente en representación fuertemente esquematizada –:
Figura 1: un indicador de desgaste de tres partes en representación en despiece ordenado y en perspectiva.
20 Figura 2: una vista en despiece ordenado y en perspectiva de una segunda forma de realización de un indicador de desgaste de tres partes.
Figura 3: el indicador de desgaste según la figura 2 como parte integrante de una mampostería cerámica refractaria de un recipiente metalúrgico.
25 Figura 4: una vista en despiece ordenado y en perspectiva de un segundo indicador de desgaste de dos partes.
En las figuras los elementos iguales o equivalentes del indicador de desgaste están representados con los símbolos de referencia.
30 La figura 1 muestra un indicador de desgaste según la invención constituido por tres componentes 10.1, 10.2, 103. Para una explicación adicional, se ha dibujado como complemento una cruz de coordenadas.
El componente 10.2 presenta en su lado frontal S la forma de una cruz. Desde el tramo central M, que discurre en la
35 dirección Z, discurren en la dirección X a derecha e izquierda sendos perfilados P con sección transversal rectangular.
En la dirección Y, el tramo central M se ensancha cónicamente en la dirección Y. Los perfilados P de tipo alma permanecen inalterados en la dirección X, pero se ensanchan hacia arriba en la dirección Z y terminan cónicamente
40 por abajo, concretamente hasta un respectivo escalón St1 que divide el componente 10.2 en la dirección Y, aproximadamente en la proporción 2/3:1/3.
El tramo más largo en la dirección Y, que discurre desde la superficie frontal S hasta el escalón St1, es decir, en el lado caliente del componente 10.2, forma el tramo del componente 10.2 que puede desgastarse, mientras que el
45 tramo más pequeño, más ancho en la dirección X, define el lado frío del componente 10.2 y describe una fuerza restante mínima del componente 10.2 (en la dirección Y).
Los componentes 10.1 y 10.3 dispuestos a izquierda y derecha en la figura 1 están conformados de manera correspondiente al componente 10.2 con las superficies laterales de los mismos que están asociadas al componente
50 10.2, de modo que los componentes 10.1, 10.2 y 10.2, 10.3 puedan ensamblarse uno con otro en arrastre de forma. Esto está representado para los componentes 10.1 y 10.2, mientras que los componentes 10.2 y 10.3 están representados en forma “desplegada” para hacer que sean más obvios los respectivos perfilados correspondientes. Por ejemplo, el componente 10.3 correspondiente al perfilado P del componente 10.2 presenta una ranura N y escalón St2 análogo al escalón St1.
55 La forma de realización según la figura 2 se diferencia de la forma de realización según la figura 1 solamente en que los perfilados P de tipo alma faltan en el componente 10.2 y, de manera correspondiente, faltan las ranuras N en los componentes 10.1 y 10.3. Por lo demás, la estructura y la función del indicador de desgaste son idénticas.
60 El conjunto de los componentes 10.1, 10.2 y 10.3 puede formar una parte integrante de una mampostería refractaria de un recipiente metalúrgico que está representada en la figura 3 con ayuda de una vista parcial de una mampostería del lado de la pared de una cuchara. A la izquierda, junto al componente 10.1, pueden apreciarse unos ladrillos de mampostería A convencionales y lo mismo ocurre a la derecha del componente 10.3. En este caso, puede apreciarse que los componentes 10.1, 10.2, 103 son el doble de altos (verticalmente, en la dirección Z del
65 sistema de coordenadas) que los ladrillos A adyacentes de la mampostería. Básicamente, es posible que los
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componentes (como 10.1, 10.2, 10.3) tengan una altura o anchura que sea un múltiplo, en particular un múltiplo entero, de la altura o anchura de los ladrillos de mampostería normales.
Si se consume (desgasta) la mampostería hasta la zona de desgaste marcada como línea ondulada V, esto puede 5 apreciarse sin problemas por el personal de servicio porque la anchura b (en la dirección X) en el extremo caliente del componente 10.2 aumenta hasta una anchura B en el extremo frío del componente 10.2.
En el ejemplo de realización según la figura 4, la parte de desgaste del componente 10.2 está configurada de otra manera desde el lado frontal S hasta la zona del escalón St1, concretamente – en un tramo vertical – en forma 10 triangular, de modo que resulte en total la geometría de un prisma para este tramo, al que se un tramo con sección transversal rectangular en la parte fría del componente 10.2.
La consecución del límite de desgaste predeterminado se puede apreciar de nuevo ópticamente cuando el ladrillo de desgaste 10.2 modifica su geometría de triangular a rectangular.
15 En este indicador de desgaste es suficiente un ladrillo adicional para el conjunto de desgaste que, de nuevo, está designado con 10.3 y cuya geometría se realiza de manera correspondiente a la geometría del componente 10.2, concretamente con una ranura N muchísimo mayor que la ranura N según la figura 1 y que está configurada como una acanaladura con sección transversal triangular.
Claims (8)
- REIVINDICACIONES1. Indicador de desgaste en un sistema compuesto que comprende unos ladrillos cerámicos refractarios (A) con las siguientes características:5 a) el indicador de desgaste consiste en un conjunto de por lo menos dos componentes cerámicos refractarios (10.1, 10.2, 10.3),b) cada componente (10.1, 10.2, 10.3) presenta por lo menos un tramo de superficie con un perfilado 10 tridimensional (P, N), complementándose los perfilados (P, N) de tramos de superficie correspondientes decomponentes adyacentes (10.1, 10.2; 10.2, 10.3) en arrastre de forma,c) en la dirección de desgaste (Y) de los componentes (10.1, 10.2, 10.3), los perfilados (P, N) discurren15 c1) sólo sobre una longitud parcial, oc2) con geometría diferente, oc3) sólo sobre una longitud parcial y con geometría diferente.
- 2. Indicador de desgaste según la reivindicación 1, con por lo menos un perfilado (P, N) del grupo: alma, escalón, 20 espiga, pasador, nervio, pirámide, diente de sierra, orificio, canal, ranura, prisma, elipse, círculo parcial.
- 3. Indicador de desgaste según la reivindicación 1, con por lo menos un perfilado (P, N) que se agranda en la dirección de desgaste (Y) en una dirección (X, Z) perpendicular a la dirección de desgaste (Y).25 4. Indicador de desgaste según la reivindicación 1, con por lo menos un perfilado (P, N), que se reduce en la dirección de desgaste (Y) en una dirección (X, Z) perpendicular a la dirección de desgaste (Y).
- 5. Indicador de desgaste según la reivindicación 1, en el que por lo menos un componente (10.1, 10.2, 10.3)modifica su anchura (B), perpendicularmente a la dirección de desgaste (Y), en la dirección de desgaste (Y). 30
- 6. Indicador de desgaste según la reivindicación 1, en el que por lo menos un componente modifica su altura, perpendicularmente a la dirección de desgaste (Y), en la dirección de desgaste (Y).
- 7. Indicador de desgaste según la reivindicación 1 con un conjunto de tres componentes (10.1, 10.2, 10.3). 35
-
- 8.
- Grupo industrial revestido de ladrillos cerámicos refractarios, caracterizado por que comprende por lo menos un indicador de desgaste según la reivindicación 1.
-
- 9.
- Grupo según la reivindicación 8 con varios indicadores de desgaste de diferente forma de construcción.
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