ES2564757T3 - Dovela de revestimiento interior cilíndrico de un horno tubular giratorio y horno tubular giratorio - Google Patents

Dovela de revestimiento interior cilíndrico de un horno tubular giratorio y horno tubular giratorio Download PDF

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Abstract

Dovela de acuerdo con DIN 1082-4, edición de enero de 2007, que está dividida a lo largo de al menos una superficie de separación (TF) que se extiende desde la superficie de base (AG) hasta una superficie frontal (TS2) o hasta otra superficie de base (IG), en al menos dos secciones de ladrillo (10, 12) discretas.

Description

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DESCRIPCION
Dovela de revestimiento interior cilmdrico de un horno tubular giratorio y horno tubular giratorio
La invencion se refiere una dovela (ingles: arch brick) de acuerdo con DIN1082-4, edicion de enero de 2007, a un revestimiento interior cilmdrico de un horno tubular giratorio (ingles: cylindrical inner lining of a rotary kiln), conteniendo el revestimiento estas dovelas, y a un horno tubular giratorio con el revestimiento y las dovelas.
Las dovelas, la mamposteria refractaria y el horno tubular giratorio se describen a continuacion en una posicion de montaje/funcionamiento del horno.
Una dovela de acuerdo con la norma esta representada en la Figura 1 y presenta las siguientes seis superficies:
- una superficie de base externa rectangular AG con las medidas a x l
- una superficie de base interna rectangular IG con las medidas b x l
- dos superficies laterales rectangulares RS1, RS2 con las medidas l x h
- dos superficies frontales trapeciales TS1, TS 2 con las medidas a/b x h, describiendo a/b dos lados de diferente longitud de las superficies frontales.
Estas dovelas se usan para la mamposteria refractaria de un horno tubular giratorio, por ejemplo, de un horno tubular giratorio para la produccion de clinker de cemento (ingles: cement clinker). La superficie de base de mayor tamano rectangular AG entonces se encuentra en el exterior, de forma adyacente a la camisa del horno tubular giratorio, mientras que la superficie de base de menor tamano rectangular IG se encuentra en el interior, dirigida hacia el espacio interior del horno. Los ladrillos estan dispuestos de tal manera que su longitud (l) discurre en direccion axial del horno.
El montaje fundamental de las dovelas en un horno tubular giratorio resulta a partir de la norma y del siguiente estado de la tecnica: documentos DE 2643412 A, DE 29921607 U1 y se puede resumir del siguiente modo: las dovelas estan dispuestas en segmentos a modo de anillo en direccion perimetral del horno unas al lado de otras. Estan dispuestos unos detras de otros varios segmentos en direccion axial del horno.
Durante el funcionamiento del horno, los ladrillos refractarios del revestimiento (mamposteria refractaria) estan sometidos a una considerable solicitacion mecanica. A este respecto son importantes los siguientes factores:
- una solicitacion de presion en direccion axial, en direccion hacia la salida del horno, a causa de la inclinacion del horno (en direccion a la salida del horno) y del propio peso de los ladrillos
- la dilatacion termica del material refractario de los ladrillos (en la entrada del horno de un horno tubular giratorio de cemento, la temperatura puede ascender, por ejemplo, a 1000 °C, en la salida del horno puede encontrarse en aproximadamente 1500 °C)
- la rotacion del horno
- el peso y la friccion entre el material para quemar y la mamposteria refractaria.
Sin medidas particulares se rompen en particular las dovelas en la mitad del horno dirigida hacia el extremo del horno. La consecuencia son tiempos frecuentes por reparacion y de parada de la produccion del horno asi como elevados costes. Esto se aplica tambien a la dovela de horno tubular giratorio de acuerdo con el documento DE 2315898 A, que esta caracterizada por que estan aplicados surcos o muescas en las superficies para que el ladrillo durante el empleo y a la temperatura de funcionamiento del horno se descomponga por si mismo.
El documento DE 299 21 607 U1 propone soldar un anillo metalico en la camisa exterior del horno. El anillo forma una especie de contrasoporte para la presion axial que se ha descrito anteriormente. El anillo es rectangular en el corte transversal, pudiendo ser la “altura” en direccion radial solo reducida (en la practica: aproximadamente 50-70 mm), debido a que el material metalico es demasiado poco resistente a temperatura y la temperatura en el horno asciende desde el exterior hacia el interior.
La reducida superficie de apoyo o de contacto entre el anillo y el ladrillo de revestimiento refractario causa una elevada presion superficial. A este respecto se supera con frecuencia la resistencia de los ladrillos ceramicos. Se producen grietas o se aplastan ladrillos debido al empuje axial dentro del revestimiento de ladrillo.
De acuerdo con el documento DE 29921607 U1 se proponen tambien contrasoportes con un corte transversal triangular. A este respecto se extiende la superficie oblicua correspondiente (que sirve como superficie de apoyo para las dovelas dispuestas por delante) desde el exterior (de manera adyacente a la camisa del horno) hacia el interior y en direccion a la salida del horno. Tambien se sueldan las fijaciones de las cunas de metal en la camisa del horno, debido a que las uniones roscadas con las altas solicitaciones axiales no presentan una resistencia suficiente.
Ciertamente, estas cunas presentan una mayor superficie de apoyo, pero permanecen los problemas de la insuficiente resistencia a la temperatura. Correspondientemente, el angulo de inclinacion de los contrasoportes esta
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limitado a <20 grados, para que las piezas de metal se puedan proteger todavia suficientemente de los ladrillos refractarios adyacentes radialmente en el interior.
La invencion se basa en el objetivo de ofrecer una solucion para las solicitaciones axiales descritas en un horno tubular giratorio que evita las desventajas mencionadas.
La invencion sustituye los contrasoportes metalicos conocidos y cambia la geometria de las dovelas refractarias que se emplean para el revestimiento refractario. Por el hecho de que no son necesarias piezas metalicas resultan varias ventajas:
- se prescinde de una etapa independiente de montaje
- la resistencia a la temperatura del revestimiento refractario es mucho mayor que la de las piezas metalicas
- la mayor capacidad refractaria (ingles: refractoriness) hace posible usar ladrillos de tamano y forma discrecionales
- los costes del sistema son menores en comparacion con las cunas y los anillos descritos.
En primer lugar cabe constatar que no se puede eliminar la presion axial en el interior del revestimiento del horno ceramico refractario. Sin embargo, la invencion ha reconocido que la funcion de un contrasoporte (para la compensacion de la presion axial en el interior de la mamposteria refractaria) se puede asumir por el propio revestimiento refractario cuando los ladrillos de revestimiento se dividen en direction radial y, a este respecto, se configuran superficies oblicuas entre elementos de ladrillo adyacentes.
Estas superficies oblicuas formadas practicamente in situ son responsables de que la solicitation de presion axial en el interior del revestimiento del horno refractario se desvie y distribuya al menos parcialmente en direccion radial y perimetral. Por ello se reduce la solicitacion axial de los ladrillos que se encuentran por detras (en direccion hacia la salida del horno) y en total se produce una distribution de la carga mucho mas uniforme en el interior de los ladrillos del revestimiento.
Gracias al uso de “contrasoportes" ceramicos refractarios no existen limitaciones en relation con el tamano constructivo y la forma constructiva. Las secciones de ladrillo, por tanto, en particular en direccion radial pueden ser de mayor tamano (mas profundas) que los anillos metalicos. Es posible un reequipamiento en instalaciones existentes, debido a que las secciones de ladrillo usadas se complementan geometricamente hasta dar una dovela de forma constructiva convencional y pueden reemplazar la misma por completo.
En su forma de realization mas general, la invencion se refiere a una dovela de acuerdo con DIN 1082-4, edition de enero de 2007, que esta dividida a lo largo de al menos una superficie de separation que se extiende desde la superficie de base AG hasta una superficie frontal TS2 u otra superficie de base IG en al menos dos secciones de ladrillo discretas (independientes).
La idea fundamental de la invencion, por tanto, consiste en dividir una dovela conocida en varias partes (dos, tres o mas). Las partes de este conjunto se pueden agrupar de nuevo en union en arrastre de forma hasta dar una a dovela y, de hecho, exactamente en union en arrastre de forma o con juntas (de dilatation) entre las secciones individuales y/o de tal manera que se produzcan juntas de dilatacion con respecto a dovelas adyacentes. Estas juntas de dilatacion se pueden rellenar durante o despues de la fabrication de la mamposteria refractaria con obturaciones, en particular obturaciones elasticas tales como materiales de fibras.
Gracias al recorrido descrito de la “superficie de separacion" entre secciones de ladrillo de un conjunto resulta directamente que esta superficie de separacion (junta de separacion) tiene su recorrido en direccion radial del horno de manera oblicua (inclinada). En otras palabras: la geometria y la disposition de al menos una section de ladrillo pueden ser similares a la geometria y a la disposicion de una pieza de montaje metalica de acuerdo con el documento DE 29921607 U1.
Esta superficie oblicua tiene un recorrido ascendente (observado desde la entrada del horno a la salida del horno y desde la pared del horno al espacio interior del horno) sirve tambien de acuerdo con la invencion como superficie de tope para los ladrillos de revestimiento dispuestos por delante (en direccion hacia la entrada del horno). Por tanto, la presion axial de los ladrillos se compensa por esta “superficie de separacion" que presenta la funcion de un contrasoporte.
La superficie oblicua sirve para desviar el empuje axial de la mamposteria refractaria en una parte considerable en direccion radial y perimetral del horno tubular giratorio a modo de cilindro. Por ello se reduce la solicitacion mecanica sobre esta parte del ladrillo y resulta al mismo tiempo una distribucion de la carga relativamente uniforme a la zona adyacente de la mamposteria refractaria del horno.
Si se colocan dovelas de acuerdo con la invencion unas al lado de otras para formar un anillo de mamposteria refractaria completo, entonces a causa de la geometria de anillo resulta una aplicacion de la fuerza en la cubierta del horno metalica y, por tanto, una descarga de presion adicional para el material refractario.
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En comparacion con las partes de metal de acuerdo con el estado de la tecnica resultan ventajas adicionales tales como:
- la resistencia a la temperatura mucho mayor
- por ello, la superficie y el angulo de la superficie oblicua (con respecto a la camisa del horno que tiene su recorrido de forma axial) pueden ser mayores
- se prescinde del uso de diferentes tipos de material con coeficientes de dilatacion termica completamente diferentes
Las secciones de ladrillo se pueden fabricar a partir de materiales refractarios convencionales, por ejemplo, a partir de materiales a base de oxido de aluminio, oxido de magnesio, carburo de silicio, dioxido de zirconio, etc.
La seccion de ladrillo que sirve para recoger la carga de empuje axial se puede fabricar a partir de un material con una resistencia a la presion particularmente alta, en particular una resistencia a la presion en caliente alta, por ejemplo, de una mezcla de componentes (ingles: batch) con la siguiente composicion (todas las indicaciones en % en masa):
Ejemplo A:
Al2O3: 40 - 95 (85) SO2: 2 - 50 (12) SiC: 0 - 50 ZrO2: 0 - 40 Cr2O3: 0 - 10 Fe2O3: 0- 3 (0,5) otros: 0 - 3 (2,5)
Ejemplo B:
MgO: 80 - 95 (90) Al2P3: 2 - 15 (4) Cr2O3: 0 - 15 SO2: 0,1 - 2 (0,5) Fe2O3: 0,1 - 10 (4) CaO: 0,1 - 3 (1) otros: 0 - 3 (0,5)
Los numeros entre parentesis se refieren a una posible composicion en concreto.
Segun una forma de realizacion, la superficie de separacion entre partes de ladrillo adyacentes tiene su recorrido con un angulo > 20 grados con respecto a la superficie de base externa AG, pudiendo ser este angulo tambien mucho mayor, por ejemplo > 25 grados, > 30 grados o > 40 grados. El angulo evidentemente tiene que ser menor de 90 grados para poder cumplir la tarea deseada como “soporte de presion" o soporte de tope. Segun una forma de realizacion, el angulo es < 75 grados, con frecuencia < 60 grados o < 45 grados.
La superficie oblicua en el interior del formato de dovela se puede realizar mediante division de una dovela en 2 secciones de ladrillo. No obstante, son fundamentalmente posibles variantes de realizacion con 3 o mas secciones de ladrillo, tal como muestran las siguientes figuras, que ilustran posibles geometrias de secciones de ladrillo y dovelas:
- La Figura 2 muestra una vista lateral sobre un conjunto de dos secciones de ladrillo que forman conjuntamente una dovela de acuerdo con DIN 1082-4 (Fig. 1). La seccion de ladrillo derecha 10 presenta dos superficies laterales RS1, RS2 iguales opuestas en forma trapecial, de las cuales se puede ver solo una (RS2).
La seccion de ladrillo izquierda 12 esta conformada de forma correspondiente a la seccion 10, de tal manera que ambas secciones de ladrillo 10, 12 se complementan en union en arrastre de forma y no positiva hasta dar una dovela de acuerdo con DIN 1082-4 (edicion de enero de 2007).
Las secciones de ladrillo 10, 12 se pueden prensar tambien en moldes independientes. Se pueden producir tambien cuando se corta una dovela convencional entre sus superficies de base AG e IG en angulo recto con respecto a las superficies laterales RS1, RS2.
Las superficies laterales RS1, RS2 de la seccion de ladrillo 10 tienen dos angulos rectos, un angulo agudo y uno obtuso. La superficie frontal TS2 trapecial derecha ha quedado sin modificar, se forma una nueva superficie frontal TS1* trapecial por la superficie de separacion TF descrita entre las secciones de ladrillo 10, 12. La superficie de base IG* interna (la inferior en la figura) y la superficie de base AG* externa (la superior en la figura) son superficies parciales de las superficies de base AG, IG correspondientes de la dovela de acuerdo con la norma. La superficie oblicua/superficie de separacion TF entre las secciones de ladrillo 10, 12 tiene su recorrido con un angulo a de aproximadamente 45 grados con respecto a las superficies de base AG*, IG* y de una superficie de base AG a la otra superficie de base IG.
La mitad del ladrillo izquierdo 12 esta conformada de tal manera que junto con la parte 10 en arrastre de forma da una dovela completa.
- La Figura 3 muestra una forma de realizacion en la que la junta de separacion TF entre dos secciones de ladrillo 10, 12 tiene su recorrido en esencia desde la superficie de base externa AG hasta la superficie frontal posterior TS2, de tal manera que la seccion de ladrillo 10 en la vista lateral posee aproximadamente un perfil triangular. La superficie de separacion TF es, al igual que en la Figura 2, plana, pero tambien podria estar configurada de manera ligeramente abombada o con diferentes angulos de inclinacion. El angulo (a) entre la superficies de base AG* de la parte 10 y de la superficie oblicua/superficie de separacion TF asciende aproximadamente a 35 grados.
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Para evitar que se desconchen los cantos, los mismos se pueden descantear tal como se representa con K en la Figura 3. La geometria fundamental y la idea fundamental de la invencion por ello no cambian.
Como muestra la Figura 3, la segunda seccion de ladrillo 12 en la vista lateral presenta la forma de un pentagono, de tal manera que las dos partes 10, 12 despues del ensamblaje dan de nuevo una dovela completa. La superficie frontal TS2** mostrada en la figura de la parte 12 esta ligeramente desplazada con respecto a la superficie frontal TS2* de la parte 10. Por ello se produce con respecto a una dovela adyacente en direccion axial del horno una junta de dilatacion que se puede rellenar con una obturacion, tal como un material de fibras.
- En la variante de acuerdo con la Figura 4, la junta de separacion TF esta descanteada, de tal manera que para la parte 10 derecha superior en la vista lateral resulta una forma trapecial y las superficies laterales RS1*, RS2* de la parte 12 correspondiente tienen en cada caso seis esquinas. Por lo demas, el ejemplo de acuerdo con la Figura 4 es similar al que esta de acuerdo con la Figura 3.
En la Figura 4 esta representada una posible subdivision adicional de la seccion de ladrillo 12 y, de hecho, con linea discontinua, teniendo la superficie de separacion TF* formada por ello un recorrido similar a la division de las secciones 10, 12 en la Figura 2.
Como ya se ha mencionado, la presion axial en la mamposteria refractaria asciende en direccion hacia la salida del horno. Por ello, es razonable prever en esta zona un anillo de dovelas de acuerdo con la invencion.
Las siguientes variantes se encuentran en el marco de la invencion:
- Disposicion de varios anillos (filas) de las nuevas dovelas en direccion axial del horno unos detras de otros y, de hecho, directamente unos detras de otros o con separacion. En el caso mencionado en ultimo lugar se pueden prever ladrillos de mamposteria refractaria convencionales entre los anillos/las filas con dovelas de acuerdo con la invencion o se dispone en medio una junta de dilatacion que puede estar rellena con un material de junta elastico, tal como una estera de fibras.
- Otra alternativa consiste en montar detras de una fila de ladrillos de dovelas de acuerdo con la invencion un anillo de metal convencional como equipo de retencion adicional que, entonces, se puede confeccionar con menor tamano, ya que tiene que absorber fuerzas claramente menores.
- Configuration de un anillo de dovelas, estando colocadas las nuevas dovelas (de varias partes) con dovelas convencionales (de una parte) de forma alterna.
- Las filas de ladrillos se pueden colocar en arrastre de forma o con separacion entre si, tambien en combination con formatos de ladrillo convencionales (documentos DE 2643412 A, De 29921607 U1).
- Los ladrillos se pueden colocar en seco o con mortero.
- La superficie de separacion entre secciones de ladrillo adyacentes puede realizarse de manera no igual a 90 grados con respecto a las superficies laterales, ser plana o no plana.
- Las superficies opuestas (RS1, RS2; RS1*, RS2*) de una seccion de ladrillo pueden presentar una forma trapecial, una forma triangular, una forma pentagonal y estar disenadas de forma igual o desigual.
De forma correspondiente, un revestimiento interior cilindrico de un horno tubular giratorio en general presenta las siguientes caracteristicas:
- el revestimiento tiene su recorrido entre una entrada de horno en un primer extremo del horno tubular giratorio y una salida de horno en un segundo extremo del horno tubular giratorio
- el revestimiento consiste en esencia de segmentos anulares dispuestos unos detras de otros,
- estando formado al menos un segmento anular al menos sobre todo de dovelas de acuerdo con la revindication 1, que se encuentran en direccion perimetral con sus superficie laterales RS1, RS2 unas en otras y con sus superficies de base de mayor tamano AG en el exterior,
- extendiendose las superficies de separacion TF de las dovelas desde la superficie base exterior AG en direccion a la salida del horno.
Estas dovelas se pueden modificar como se ha descrito anteriormente.
A la invencion tambien pertenece un horno tubular giratorio industrial con un revestimiento interior cilindrico del tipo que se ha explicado anteriormente.
La Figura 5 muestra, en una representation muy esquematica, un corte longitudinal vertical a traves de un horno tubular giratorio de cemento con una camisa de horno exterior 20 y un revestimiento refractario 30 cilindrico dispuesto radialmente en el lado interior entre una entrada de horno OE y una salida de horno OA. En direccion axial (flecha A) estan dispuestos varios anillos 30a... 30z unos detras de otros de dovelas convencionales, tal como es conocido. Aproximadamente 1 m delante de la salida del horno OA se puede ver un anillo 30w que esta formado a partir de dovelas conformadas de acuerdo con la invencion y, de hecho, dovelas de acuerdo con la Figura 2.
La superficie de separacion/superficie oblicua TF entre las partes de ladrillo 10, 12 asume, de acuerdo con la invencion, la funcion de un contrasoporte para absorber al menos en parte la presion axial (Pa) de las dovelas dispuestas por delante en direccion hacia la entrada del horno OE y desviar la misma a la pared del horno 20 asi como a dovelas adyacentes.
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La Figura 6 muestra una vista interior en perspectiva parcialmente recortada sobre una parte de la mamposteria refractaria 30 de un horno tubular giratorio en la zona de una fila de ladrillos 30w de dovelas de varias partes de acuerdo con la invencion de forma analoga a la Figura 3.
10 En la fila de ladrillos 30x por detras esta montado un anillo de acero 40 convencional de acuerdo con el estado de la tecnica como equipo de retencion adicional contra la presion axial Pa. Pero esto es facultativo.

Claims (12)

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    REIVINDICACIONES
    1. Dovela de acuerdo con DIN 1082-4, edicion de enero de 2007, que esta dividida a lo largo de al menos una superficie de separacion (TF) que se extiende desde la superficie de base (AG) hasta una superficie frontal (TS2) o hasta otra superficie de base (IG), en al menos dos secciones de ladrillo (10, 12) discretas.
  2. 2. Dovela de acuerdo con la reivindicacion 1, cuya superficie de separacion (TF) tiene un recorrido con un angulo >20 grados con respecto a la superficie de base (AG).
  3. 3. Dovela de acuerdo con la reivindicacion 1, cuya superficie de separacion (TF) tiene un recorrido con un angulo <75 grados con respecto a la superficie de base (AG).
  4. 4. Dovela de acuerdo con la reivindicacion 1, cuya superficie de separacion (TF) tiene un recorrido con un angulo <60 grados con respecto a la superficie de base (AG).
  5. 5. Dovela de acuerdo con la reivindicacion 1 con al menos una seccion de ladrillo (10, 12) que presenta dos superficies (RS1*, RS2*) opuestas en cada caso con forma trapecial.
  6. 6. Dovela de acuerdo con la reivindicacion 1 con al menos una seccion de ladrillo (10) que presenta dos superficies (RS1*, RS2*) opuestas en cada caso con forma triangular.
  7. 7. Dovela de acuerdo con la reivindicacion 1 con al menos una seccion de ladrillo (10) que presenta dos superficies (RS1*, RS2*) opuestas en cada caso con forma pentagonal.
  8. 8. Dovela de acuerdo con las reivindicaciones 5, 6 o 7, en la que las superficies (RS1*, RS2*) opuestas son iguales.
  9. 9. Dovela de acuerdo con la reivindicacion 1, cuya superficie de separacion (TF) es plana.
  10. 10. Revestimiento interior cilindrico (30) de un horno tubular giratorio industrial con las siguientes caracteristicas:
    a) el revestimiento (30) tiene un recorrido entre una entrada de horno (OE) en un primer extremo del horno tubular giratorio y una salida de horno (OA) en un segundo extremo del horno tubular giratorio
    b) el revestimiento (30) consiste en esencia de dos segmentos anulares (30a ... 30z) dispuestos unos detras de otros,
    c) estando formado al menos un segmento anular (30w) al menos sobre todo de dovelas de acuerdo con la reivindicacion 1, que se encuentran en direction perimetral con sus superficies laterales (RS1, RS2) unas en otras y con sus superficies de base grandes (AG) en el exterior,
    d) extendiendose las superficies de separacion (TF) de las dovelas desde la superficie de base grande (AG) en direccion a la salida del horno (OA).
  11. 11. Revestimiento de acuerdo con la reivindicacion 10 con dovelas de acuerdo con una de las reivindicaciones 2-9.
  12. 12. Horno tubular giratorio industrial con un revestimiento interior (30) cilindrico de acuerdo con las reivindicaciones 10 u 11.
ES13161360.6T 2013-03-27 2013-03-27 Dovela de revestimiento interior cilíndrico de un horno tubular giratorio y horno tubular giratorio Active ES2564757T3 (es)

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