ES2692326T3 - Disposición de lumbrera de acceso y método para formar la misma - Google Patents

Disposición de lumbrera de acceso y método para formar la misma Download PDF

Info

Publication number
ES2692326T3
ES2692326T3 ES15781136.5T ES15781136T ES2692326T3 ES 2692326 T3 ES2692326 T3 ES 2692326T3 ES 15781136 T ES15781136 T ES 15781136T ES 2692326 T3 ES2692326 T3 ES 2692326T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
access port
bridges
periphery
inner part
refractory material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES15781136.5T
Other languages
English (en)
Inventor
Szymon KUBAL
Albert Wraith
Cameron George PLEYDELL-PEARCE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Swansea University
Original Assignee
Swansea University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Swansea University filed Critical Swansea University
Application granted granted Critical
Publication of ES2692326T3 publication Critical patent/ES2692326T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/48—Bottoms or tuyéres of converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16—Introducing a fluid jet or current into the charge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16—Introducing a fluid jet or current into the charge
    • F27D2003/161—Introducing a fluid jet or current into the charge through a porous element

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Abstract

Una disposición de lumbrera de acceso (20) para la introducción de gas en un metal fundido para provocar agitación del metal fundido, dicha disposición de lumbrera de acceso (20) tiene una entrada (32) y una salida (34) espaciadas longitudinalmente que definen un flujo de gas trayectoria, la disposición de lumbrera de acceso (20) comprende una pieza interior (24) que forma un núcleo con una periferia exterior y una pieza exterior (26) que comprende un agujero a través de la misma que tiene una periferia interior posicionada alrededor de la periferia exterior de la pieza interior con la trayectoria definida por un espacio libre entre la periferia exterior de la pieza interior y la periferia interior de la pieza exterior, la disposición comprende además uno o más puentes (42) que atraviesan el espacio libre entre la periferia exterior de la pieza interior y la periferia interior de la pieza exterior caracterizado por que las piezas interior y exterior y el uno o más puentes (42) se forman de un material refractario.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
DESCRIPCION
Disposicion de lumbrera de acceso y metodo para formar la misma Campo de la invencion
La presente invencion esta relacionada con una disposicion de lumbrera de acceso y en particular pero no exclusivamente con una disposicion de lumbrera de acceso que pueda permitir la agitacion de un metal fundido en un recipiente. Ademas, la invencion esta relacionada con un metodo para formar este tipo de disposicion de lumbrera de acceso.
Antecedentes de la invencion
Haciendo referencia a la figura 1, en la produccion de acero por ejemplo, se utiliza el proceso BOS (fabricacion basica de acero al oxfgeno). En este tipo de proceso, lotes de metal caliente 2 desde el alto horno se convierten en acero en un recipiente 4 llamado convertidor o BOF (Horno Basico de Oxfgeno). Desde arriba se sopla oxfgeno a traves de una lanza de multiples lumbreras 6 con la finalidad de retirar impurezas como carbono, silicio y fosforo que se han introducido en el metal caliente y en chatarra de acero anadida al recipiente en el procesamiento. Conforme se introduce el oxfgeno, esto quema el carbono presente reduciendo el contenido de carbono de la mezcla desde alrededor del 4,5 % hasta entre el 0,04 y el 0,06 % y aumenta la temperatura de recipiente. A traves de la introduccion de oxfgeno y la quema de carbono para formar monoxido de carbono y dioxido de carbono, se agita la mezcla en el recipiente. Sin embargo, conforme disminuye el contenido de carbono de la mezcla, la cantidad de monoxido de carbono y dioxido de carbono disminuye, reduciendose asf el efecto de mezcla. Por esta razon, se sabe emplear conjuntos de lumbrera de acceso en forma de toberas 8 para inyectar un gas tfpicamente inerte en el metal fundido con el proposito de agitar el metal fundido. Esto mantiene el efecto de mezcla. Usualmente, las toberas se extienden a traves de un recubrimiento refractario 10 de un BOF, cucharon, desgasificador o artesa. Se usan toberas adicionales a fin de asegurar la cantidad apropiada de inyeccion de gas en el metal fundido para llevar a cabo el proceso deseado de descarburacion, desulfuracion, homogeneidad de la mezcla y uniformidad de la temperatura de la mezcla.
Tfpicamente las toberas se forman de acero inoxidable que tiene una boquilla que pasa a traves de la tobera a traves de la que se puede inyectar gas en un metal fundido. El gas pasa afuera a traves de la boquilla y pasa a un bano de metal y el gas tfpicamente forma un camino lineal en lugar de un camino angular o circulatorio.
Se han concebido diferentes formas de toberas o dispositivos de inyeccion de gas para inyectar gas en un material fundido. El documento US 3645520 describe una lanza tipo espiral que se introduce bajo la superficie de un bano de acero fundido usado principalmente para la descarburacion de metal fundido. Se sopla gas bajo la superficie del metal fundido en el bano en lugar de a traves de las paredes laterales refractarias de un recipiente.
El documento US4758269 describe un metodo y un aparato para introducir gas en un bano de metal fundido contenido dentro de un recipiente recubierto con refractario mediante la distribucion de burbujas de gas en el bano de metal. Se reivindica que la distribucion se dispersa y cubre areas anchas y se mejora la mezcla dentro del bano. Esto se consigue con el uso de una tobera que tiene una pluralidad de pasadizos contenidos en un tubo metalico o que consiste en tubos metalicos que provocan que pase gas a traves de la tobera para salir al bano como una serie de chorros de gas que salen desde la tobera en un angulo con su eje longitudinal. Preferiblemente, los pasadizos en la tobera son en espiral para producir un movimiento de gas en remolino o vortice dentro de la banera.
Una disposicion conocida adicional de lumbrera de acceso es una tobera donde se taladra una pluralidad de orificios a traves del material refractario para formar agujeros y se insertan insertos de acero inoxidable en los agujeros formados. El numero de conductos es variable, y tfpicamente puede estar entre 24 y 100, cada uno tiene un tubo de acero inoxidable insertado en el mismo.
Otra disposicion de lumbrera de acceso usada actualmente se muestra en la figura 2. En esta figura hay una seccion de corte que muestra un manguito de acero inoxidable 10 insertado a traves de un agujero en un ladrillo refractario 12. En este manguito 10 se inserta un nucleo 14 que tiene una pluralidad de canales semicirculares 14 formados en la superficie periferica exterior que tiene picos y canaletas, donde una vez el nucleo se inserta en el manguito 10 los picos topan en la superficie interior del manguito 10 formando de ese modo una pluralidad de canales discretos 14 para inyeccion de gas en el recipiente. El propio nucleo 14 puede tener un material de nucleo diferente radialmente hacia dentro del acero inoxidable.
Hay problemas significativos asociados con conjuntos conocidos de lumbrera de acceso tales como toberas con la insercion de insertos conocidos de acero inoxidable. Un primer fenomeno es el efecto de retro-ataque como resultado de circulacion de metal fundido conforme se inyecta gas a traves de los canales 14. Se forman burbujas de gas en el extremo distal del canal 14 que luego se separan una vez se alcanza un equilibrio. Conforme lo hacen, metal fundido y una pequena esfera parcial adicional del gas que se deja atras son forzados nuevamente hasta el contacto con el area del ladrillo refractario que rodea el extremo distal del canal 14. La frecuencia con que sucede esto puede ser alrededor de 7 Hz (7 burbujas formadas por segundo). El metal fundido impacta en los insertos de acero inoxidable y puede entrar en la abertura de inserto y ser forzado a la interfaz entre el inserto y el refractario que rodea, provocando dano a ambos. El gas que es forzado hacia atras puede tener una temperatura alrededor de 400 °C y el metal fundido
2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
puede estar a 1400-1700 °C, por lo tanto la temperatura sigue cambiando en el area del ladrillo que rodea el extremo distal del canal 14. Esto y el impacto de metal provocan desgaste en el material de ladrillo refractario. Aumentar el caudal del gas inyectado reduce la frecuencia pero al mismo tiempo cada impacto es mayor, lo que significa que el efecto perjudicial sigue siendo alto.
Un problema adicional resulta del efecto de enfriamiento del gas inyectado. El gas inyectado provoca enfriamiento continuo del area que rodea la burbuja de gas, lo que puede provocar solidificacion de metal fundido en el recipiente alrededor de esta area. Este metal solidificado se conecta a los insertos de acero inoxidable. Puede ser poroso o puede ser solido y su efecto es desviar o reducir el caudal de la corriente de gas. Cuando la conexion solidificada se funde o descompone durante el ciclo de recipiente, puede ocurrir desgaste masivo alrededor del extremo distal del canal 14, anadiendose al desgaste provocado por enfriamiento y calentamiento repetido conforme se forma cada burbuja, aumentando de ese modo la tasa de desgaste.
Estos efectos son diffciles de controlar. Su magnitud y gravedad dependen de las caractensticas de los materiales refractarios en el extremo distal del conjunto y de la presencia de insertos de acero inoxidable. El ciclo termico de los materiales refractarios en la region distal de la tobera debido a formacion de burbujas y el ciclo de proceso de recipiente provocan dano termomecanico.
Un problema adicional con el acero inoxidable que actua como material de sacrificio en una tobera conocida es que cromo del acero inoxidable se introduce en el metal fundido en el recipiente afectando a la pureza del acero producido.
El desgaste de una tobera en un BOF puede de hasta 0,3-1 mm por ciclo de procesamiento de lote y su aumento de temperatura asociado.
A fin de vencer estas deficiencias, tras un numero predeterminado de ciclos se tapa una tobera y se taladra otro agujero a traves de la pared de recipiente para insercion de otro manguito de acero inoxidable. Esto consume mucho tiempo, es peligroso y tambien es diffcil de asegurar que el agujero sea taladrado recto a traves de un unico ladrillo sin cruce entre ladrillos. Dicho cruce introduce debilidad inherente y potenciales puntos de aumento de desgaste conforme se desgasta el acero inoxidable.
Las toberas actuales tienen una vida en servicio extremadamente corta debido a significativos efectos perjudiciales descritos anteriormente, lo que significa que tipicamente la tobera se podna erosionar hasta un estado no utilizable tras 800 ciclos de calentamiento y enfriamiento del recipiente. La presente invencion mejora este ciclo.
La presente invencion busca vencer los problemas de la tecnica anterior al proporcionar una disposicion de lumbrera de acceso que pueda introducir gas en un bano fundido de modo que haya una buena dispersion de materiales en el bano. Ademas, la forma de la disposicion de lumbrera de acceso evita acumulo de material o erosion del extremo distal de la disposicion de lumbrera de acceso en comunicacion con metal fundido en un recipiente a fin de mejorar la vida en servicio.
Compendio de la invencion
Segun un primer aspecto de la invencion se proporciona una disposicion de lumbrera de acceso segun la reivindicacion 1.
La disposicion de lumbrera de acceso se puede denominar disposicion de agitacion ya que se inyecta gas a traves de la misma a un recipiente, tipicamente contiene un metal fundido, con el proposito de agitar el metal fundido para ayudar en la homogeneidad del metal fundido, y tambien para asegurar que tfpicamente para fundido acero se maximiza la reduccion de carbono y fosforo presentes. En produccion de otros metales, se pueden eliminar otras impurezas. Dichas disposiciones de lumbrera de acceso en la produccion de acero tambien se pueden denominar toberas.
Los materiales refractarios son una categona de materiales ceramicos tecnicos que pueden aguantar altas temperaturas, que constituyen un compuesto complejo de oxidos y no oxidos cristalinos de alta temperatura de fusion (p. ej. carburos), carbono y grafito, aditivos de metal y otros materiales tales como brea y resina. Una definicion de este tipo se puede encontrar en el documento de Hubble, D. H. Steel Plant Refractories en Fruehan R. J. (Ed.) The Making, Shaping and Treating of Steel - Steelmaking and Refining Volume (11a ed.) Pittsburg (1998): The AISE Steel Foundation. El ciclo termico de los materiales refractarios en la region distal adyacente a la salida de la tobera debido a formacion de burbuja y el ciclo de proceso en recipiente provocan dano termomecanico en sistemas conocidos, sin embargo esto se mitiga usando materiales refractarios para las piezas interior y exterior.
No se proporciona componente metalico transversalmente entre la pieza interior y la exterior en o adyacente a la salida, es decir, en el extremo de trabajo/extremo distal del conjunto de lumbrera de acceso, ni preferiblemente se proporciona longitudinalmente extendiendose desde la salida para la mayor parte de la longitud longitudinal de la disposicion de lumbrera de acceso.
La pieza exterior es beneficiosamente en forma de bloque refractario. El ladrillo por lo tanto se instala en un recipiente mientras se instala el recubrimiento de trabajo del recipiente, y durara la vida util del propio recipiente. La periferia del agujero por lo tanto es beneficiosamente del mismo material que el resto de los ladrillos refractarios.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
El conjunto de lumbrera de acceso se puede formar como unico elemento con las piezas interior y exterior formadas de un pedazo de material.
Como alternativa, las piezas interior y exterior se forman como elementos separados y se juntan para formar el conjunto de lumbrera de acceso.
Tanto si el conjunto de lumbrera de acceso se forma como unico elemento o como elementos separados juntados, es beneficioso que el conjunto de lumbrera de acceso se haga de un material refractario, y es beneficioso que el nucleo y el material refractario exterior sean prensados durante la fabricacion para aumentar la densidad, reduciendo de ese modo la porosidad.
Las piezas interior y exterior estan preferiblemente espaciadas coaxialmente de manera que el espacio libre es sustancialmente uniforme en una direccion transversal. El espacio libre en una direccion transversal esta en el intervalo de 0,1 mm a 2 mm. Ademas, la separacion preferida es de 0,8 mm a 1,2 mm. El espacio libre preferiblemente permanece sustancialmente constante entre la entrada y la salida. El espacio libre se define preferiblemente por un anillo, y el agujero y el nucleo son preferiblemente concentricos. El espacio libre es preferiblemente la separacion radial entre el nucleo y el agujero.
La periferia exterior de la pieza interior y la periferia interior de la pieza exterior son preferiblemente en disminucion hacia dentro hacia la salida. Esto significa que en caso de fractura del nucleo adyacente a la salida, la pieza del nucleo rota no entrara al material fundido dejando un crater en la salida que es susceptible de aumentar la posibilidad de fallo. El grado de la disminucion es preferiblemente bajo, y puede estar aproximadamente entre 1 y 5 grados, preferiblemente sustancialmente 3 grados. Esto es menor que la disminucion en sistemas conocidos, lo que significa que el caudal del gas a traves del espacio libre es casi constante durante toda la vida del conjunto de lumbrera de acceso entero.
La anchura transversal maxima del agujero puede ser menos de 200 mm, y preferiblemente menos de 100 mm, y preferiblemente en el intervalo 60-80 mm, y preferiblemente en el intervalo 70-72 mm. Se apreciara que el agujero puede ser en disminucion hacia la salida y como tal la anchura transversal maxima del agujero puede reducirse hacia la salida.
El uno o mas puentes se forman preferiblemente integralmente con el nucleo. Es beneficioso que el uno o mas puentes se mecanicen del nucleo durante la fabricacion.
El uno o mas puentes preferiblemente son no lineales en el eje longitudinal. Preferiblemente, el uno o mas puentes son en espiral. Esto es beneficioso ya que proporciona buen contacto entre las piezas interior y exterior. El uno o mas puentes preferiblemente se extienden continuamente en la mayor parte de la distancia entre la entrada y la salida. Esto ademas asegura un buen contacto conforme la disposicion se desgasta con el tiempo. La mayor parte de la distancia significa mas del 50 %, y preferiblemente entre la salida y adyacente a la entrada.
El uno o mas puentes pueden comprender una pluralidad de puentes discretos. Los puentes pueden ser de forma diferente, tal como circular. El puente(s) puede tener un perfil de seccion transversal cuadrada o rectangular.
El material refractario es preferiblemente un material refractario con base de oxido de magnesio - carbono. Tal material refractario puede tener una base de magnesia sinterizada, magnesia fundida o dolomita con cohesion con brea o resina y tambien incluyen aditivos de grafito y/o negro de humo con contenido de carbono hasta el 24 %. A fin de mejorar la fortaleza y proteger el carbono contra la quema se podnan anadir los antioxidantes (Al, Mg, carburos).
El conjunto de lumbrera de acceso se ha descrito con ejemplo de un proceso BOS, sin embargo tambien se puede instalar en convertidores, cucharones de acero, otros recipientes de tratamiento de acero como desgasificadores y artesas, fondos de hornos de arco electrico y en fondos de hornos de arco electrico de CC.
La cantidad de carbono en el material refractario esta preferiblemente entre el 10 y el 30% en peso, mas preferiblemente entre el 12 y el 20 % en peso.
El material refractario se puede formar con un aglutinante flexible. Tensiones termomecanicas resultantes de la combinacion de retro-ataque y efecto de enfriamiento que provoca desconchado del refractario. Por lo tanto el material del que se hace el elemento de agitacion debe tener buena resistencia a desconchado. Esto se puede lograr aumentando la conductividad termica alterando el contenido en carbono y/o mejorando la deformacion hasta el fallo. Esta propiedad, a veces llamada flexibilidad, expresa la capacidad del refractario para aguantar tensiones termomecanicas, que se puede mejorar por ejemplo modificando el sistema de cohesion usando una combinacion de resina y brea. El material refractario es preferiblemente de conductividad termica relativamente alta.
La presente invencion permite una vida util mas larga y proporciona mejor agitacion debido a la dinamica de flujo del gas cuando atraviesa y sale de la disposicion. La invencion reduce el retroceso de llama o la erosion del conjunto de lumbrera de acceso cuando se introduce el gas en un bano de metal fundido.
Tambien segun la presente invencion hay un metodo para fabricar un conjunto de lumbrera de acceso para la
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
introduccion de gas en un metal fundido para provocar agitacion del metal fundido segun la reivindicacion 13.
El metodo comprende beneficiosamente la etapa de insertar la pieza interior en la pieza exterior. Se apreciara que las piezas interior y exterior se pueden formar por separado y asf la pieza interior ser insertada luego en la pieza exterior para proporcionar el conjunto de lumbrera de acceso. Es beneficioso que la pieza interior y la pieza exterior formen un acoplamiento por interferencia en donde los puentes aseguran el espacio libre entre la periferia exterior de la pieza interior y la periferia interior de la pieza exterior. Esto define la trayectoria para flujo de gas a traves del mismo.
El metodo tambien comprende preferiblemente la etapa de formar la pieza interior para que incluya uno o mas puentes en la periferia exterior de la pieza interior. El metodo preferiblemente comprende la etapa de mecanizar el uno o mas puentes en la pieza interior eficazmente retirando materia del material formado para dejar el uno o mas puentes sobresaliendo de la periferia exterior de la pieza interior. El mecanizado se puede lograr a traves de, por ejemplo, mecanizado CNC.
El metodo puede comprender la etapa de formar la pieza exterior alrededor de un formador, y retirar el formador para formar el agujero. Es beneficioso, como se ha descrito anteriormente, que la pieza parte interior y exterior se formen de material refractario. La pieza exterior se forma beneficiosamente prensando material refractario alrededor de un formador y posteriormente retirando el formador para formar el agujero. Se puede realizar una etapa complementaria de mecanizado adicional para definir aun mas el agujero.
Como alternativa, el metodo puede comprender la etapa de formar la pieza interior y la exterior alrededor de un inserto, el inserto define el espacio libre, en donde el inserto tiene aberturas de manera que puede pasar material refractario a traves de las aberturas, y calentar el conjunto de lumbrera de acceso formado para retirar el inserto.
El inserto puede ser una hoja perforada de material fugitivo polimerico o celulosico que se retira durante la fabricacion mediante pirolisis, evaporacion o disolucion. La distribucion y el perfil de las perforaciones sena cuestion de eleccion para adaptarse a la aplicacion y el metodo de fabricacion. La forma de las perforaciones define asf la forma de los puentes. Una ventaja asociada con este tipo de metodo para formar el conjunto de lumbrera de acceso es que las piezas interior y exterior se pueden formar integralmente formando el material alrededor de un inserto y posteriormente retirando el inserto. En caso de que el conjunto de lumbrera de acceso se haga de material refractario, el material refractario puede ser prensado alrededor del inserto tras lo que el inserto se puede retirar.
Segun un aspecto alternativo, se proporciona una tobera para la introduccion de gas en un metal fundido, dicha tobera se forma de al menos dos piezas que comprenden una pieza interior que forma un nucleo con una periferia exterior y una pieza exterior proporcionada como tubo que tiene una forma que es reflejo de la periferia de la pieza interior habiendo un espacio libre entre la pieza interior y la exterior, el espacio libre proporciona una salida para el gas que pasa a traves de la tobera, caracterizada por que hay uno o mas puentes que atraviesan el espacio libre entre las piezas interior y exterior. Preferiblemente la pieza exterior se proporciona como tubo anular. Sin embargo se podnan usar otros tubos con forma. Se concibe que la pieza interior sea un nucleo solido espaciado concentricamente dentro de la pieza exterior y que define un anillo sustancialmente uniforme entre las piezas interior y exterior. Se concibe que la pieza exterior tenga un diametro de aproximadamente 20 a 45 cm y un anillo entre la pieza interior y la pieza exterior es de menos de 0,010 cm. Se prefiere que las piezas primera y segunda se formen de un material refractario. Se concibe que el material refractario sea de conductividad relativamente alta.
Breve descripcion de los dibujos
Ahora se describira una realizacion de la invencion a modo de ejemplo unicamente con referencia y como se ilustra en las siguientes figuras y ejemplos en los que:
La figura 1 es una vista esquematica en seccion transversal de un recipiente en el que se puede utilizar la presente invencion y en particular se representa esquematicamente como proceso BOF.
La figura 2 es una vista esquematica de corte de una disposicion de lumbrera de acceso que comprende una tobera conocida en la tecnica.
La figura 3 es una vista lateral esquematica, una vista en seccion transversal y una vista de extremo de una disposicion de lumbrera de acceso segun una realizacion ejemplar de la presente invencion.
La figura 4 es una vista lateral esquematica de una primera y una segunda pieza interior a utilizar con una disposicion de lumbrera de acceso reivindicada segun realizaciones ejemplares.
La figura 5 es una vista esquematica en perspectiva de un inserto que se puede utilizar durante la fabricacion de una disposicion de lumbrera de acceso.
Haciendo referencia ahora a la figura 3, se presenta una disposicion de lumbrera de acceso 20 presentada en la figura 3a como vista lateral, 3b como vista en seccion transversal y 3c como vista de extremo vista desde el extremo distal 22. La tobera 20 incluye una pieza interior 24 y una pieza exterior 26 espaciadas concentricamente para definir un espacio libre sustancialmente uniforme 28 entre la pieza interior 24 y la pieza exterior 26. La pieza interior 24 se puede
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
denominar el nucleo y la pieza exterior 26 es en forma de ladrillo para insertar dentro y formar una pieza integral de un recipiente. El extremo distal 22 forma una superficie de contacto con el contacto del contenido interno del recipiente y el extremo proximal opuesto 30 sobresale hacia fuera desde el recipiente. El extremo proximal 30 comprende una entrada 32 al espacio libre 28 que define un paso de gas para permitir que pase gas a la salida 34 en el extremo distal 22. Se proporciona una disposicion 36 para sostener el extremo proximal 30 de la tobera para el acoplamiento con una fuente de gas por medio de la tubena 38.
La pieza interior 24 puede incluir un tubo de funda que forma la superficie exterior del nucleo y se puede rellenar con un material refractario o beneficiosamente el propio nucleo es un material muy refractario por lo que la periferia exterior del nucleo se forma de un material refractario. Asf, en una direccion transversal respecto a la longitud longitudinal de la tobera, beneficiosamente no hay componentes metalicos en un plano transversal. El componente de retencion para retener el extremo proximal de la tobera se hace beneficiosamente de acero inoxidable.
El material refractario comunmente es un material tfpico usado para recubrir recipientes para metal fundido y el material refractario idealmente tiene una conductividad termica relativamente alta que ayuda a prolongar la vida operativa de la tobera. Materiales refractarios tfpicos son magnesia-carbono y magnesia-grafito, aglutinados con brea y/o resina, con aditivos como antioxidantes.
Beneficiosamente las piezas interior y exterior 24, 26 se espacian coaxialmente de manera que el espacio libre sea sustancialmente uniforme en una direccion transversal. El espacio libre en una direccion transversal esta beneficiosamente en el intervalo de 0,1 mm a 2 mm. Un intervalo tfpico utilizado para un horno BOF es de 0,8 mm a 12 mm. Esto proporciona y asegura buena capacidad de caudal. Si las piezas interior y exterior 24, 26 comprenden materiales refractarios, la rugosidad superficial es mayor que en toberas tradicionales de acero inoxidable y como tal el area de flujo se aumenta beneficiosamente a aproximadamente 160 mm2.
La pieza exterior 26 es beneficiosamente en forma de ladrillo refractario para insercion directamente en la estructura del recipiente. En la pieza exterior 26 se proporciona un agujero en el que se proporciona la pieza interior 24. Las dimensiones externas por lo tanto de la pieza exterior 26 se pueden variar dependiendo del recipiente en el que se utiliza la tobera. En la realizacion ejemplar, las dimensiones externas pueden ser aproximadamente de 235 mm por 211 mm. Se apreciara, sin embargo, que la base de cualquier recipiente puede ser curvada y como tal el perfil de la seccion transversal de la tobera tfpicamente no es cuadrado sino trapezoidal. Esto asegura que la pieza exterior 26 asienta apropiadamente en la estructura del recipiente.
El diametro de la pieza interior o nucleo 24 es de aproximadamente 70 mm en la realizacion ejemplar. Este diametro aproximado se proporciona en la salida 34 y es en disminucion hacia fuera hacia la entrada 32 y el diametro aproximado es de 72 mm en esta posicion. Mediante la aportacion de una superficie periferica interna en disminucion de la pieza exterior 26 y la superficie periferica en disminucion en reflejo de la pieza interior 24 cualquier fractura de la pieza interior 24 adyacente al extremo distal 22 significa que el trozo fracturado de la pieza interior 24 no se puede fracturar y entrar al recipiente sino que es retenido dentro del agujero de la pieza exterior 26. Esto impide que se formen cavidades profundas en la superficie interior del recipiente en la posicion de la tobera que llevan a un aumento de desgaste.
Es beneficioso que la pieza interior o nucleo 24 tambien sea de un material sumamente resistente a ataque por acero y escoria fundidos y sea generalmente un nucleo solido que consiste en un material refractario, tal como oxido de magnesio (MgO) y es beneficioso el mismo que la pieza exterior 26. Preferiblemente, el material refractario de ambas piezas interior y exterior 24, 26 puede tener conductividad termica relativamente alta de mas de aproximadamente 6 W/mK. Ejemplos de tal material es el refractario de magnesia - carbono.
El espacio libre o anillo 28 entre las piezas interior y exterior 24, 26 es generalmente de tamano reducido o mas pequeno que los conocidos en la tecnica. Al reducir el espacio libre se logra un aumento en la velocidad de gas por tobera.
Haciendo referencia a la figura 3c la vista en planta del extremo distal de la tobera se presenta mostrando el perfil en seccion transversal de la tobera. Se puede ver que este perfil no es cuadrado sino trapezoidal a fin de ser acomodado apropiadamente en un recipiente.
La presente invencion se puede incorporar en procesos de descarburacion, desulfuracion y agitacion como manera eficiente de proporcionar economicamente la cantidad total de gas necesario para llevar a cabo el proceso. Ademas, aunque se hace referencia a un bano de metal de acero, la invencion es igualmente util en banos fundidos de otros metales. La presente invencion mejora significativamente la vida de la tobera mas de los 800 ciclos de calentamiento tfpicos en la practica actual en procesos de fabricacion de acero.
Haciendo referencia a la figura 4 se presenta una pieza interior 24 sin la pieza exterior 26 y muestra dos realizaciones ejemplares de una pieza interior 24 que se pueden utilizar. La figura 4a presenta una primera realizacion que comprende una periferia exterior 40 y una pluralidad de puentes sustancialmente circulares 42 que beneficiosamente se forman integralmente con la pieza interior 24. En la figura 4a los puentes 42 sobresalen hacia fuera desde la periferia de la pieza interior 40 y cuando esta dentro del pieza exterior 26 se acoplan a la periferia interior de la pieza exterior.
5
10
15
20
25
30
35
Se pueden formar integralmente con la periferia interior de la pieza exterior y la periferia exterior de la pieza interior. Los puentes 42 proporcionan la funcion dual de asegurar estabilidad de la pieza interior dentro de la pieza exterior y tambien proporcionan un camino de flujo entre la pieza interior y la exterior para que el gas se trasfiera desde la entrada a la salida de la tobera.
En la figura 4b y en la vista en perspectiva en la figura 4c se puede proporcionar uno o mas puentes y se muestran como salientes sustancialmente continuos que sobresalen de la periferia exterior de la pieza interior. Los puentes se forman beneficiosamente en espiral alrededor de la superficie periferica de la pieza interior y proporcionan acoplamiento positivo con la superficie interior de la pieza exterior y en esta realizacion el camino de flujo de gas tambien sena en espiral. En esta realizacion es beneficioso que el puente sea sustancialmente continuo, lo que significa que conforme la pieza interior se desgasta por el uso en cualquier posicion del desgaste siempre hay acoplamiento positivo entre las piezas interior y exterior. En una realizacion el puente es de aproximadamente 10 mm de anchura y en seccion transversal es sustancialmente rectangular.
El conjunto de lumbrera de acceso de la presente invencion se puede fabricar de manera diferente dependiendo de requisitos particulares. En un metodo de fabricacion, beneficiosamente se proporciona un nucleo hecho de un material relativamente duro tal como metal alrededor del que se prensa un material refractario. El nucleo de metal se retira posteriormente dejando un agujero a traves de los materiales refractarios. Este agujero se mecaniza al diametro especificado y beneficiosamente en disminucion, que entonces forma la superficie periferica interior de la pieza exterior. La pieza interior se fabrica ademas prensando un material refractario para formar un cono truncado que coincida con la configuracion de superficie de la superficie periferica interior de la pieza exterior. En esta se mecaniza el uno o mas puentes 42 como se muestra por ejemplo en la figura 4b en particular. Esta pieza interior mecanizada se inserta luego en la pieza exterior de manera que los puentes 42 forman acoplamiento por interferencia con la superficie periferica interior de la pieza exterior.
En una realizacion alternativa, como se presenta en la figura 5 en un molde se posiciona un inserto 50 alrededor del que se prensa material refractario. El material refractario rellena todas de los espacios libres alrededor del inserto. Durante la formacion el material refractario atraviesa las aberturas del inserto 52 y forma puentes 42 entre las piezas interior y exterior 24, 26. Los puentes 42 por lo tanto atraviesan el espacio libre anular. La tobera se puede calentar entonces para fundir el inserto 50, de modo que solo se dejan los puentes atravesando el espacio libre entre las piezas interior y exterior 24, 26. La temperatura usada es tfpicamente 450 °C durante la que se quema el plastico para dejar un camino de flujo entre las piezas interior y exterior 24, 26 unidas por la pluralidad de puentes 42. Se apreciara que los puentes 42 pueden tener una variedad de formas, incluidas circular, elfptica o cuadrada, segun caractensticas de flujo necesarias para que el fluido pase a traves de la disposicion de lumbrera de acceso.
Se han presentado realizaciones de la presente invencion a modo de ejemplo unicamente y el destinatario cualificado apreciara que se pueden hacer modificaciones y variaciones sin salir del alcance de proteccion permitido por las reivindicaciones anexas.

Claims (15)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    REIVINDICACIONES
    1. Una disposicion de lumbrera de acceso (20) para la introduccion de gas en un metal fundido para provocar agitacion del metal fundido, dicha disposicion de lumbrera de acceso (20) tiene una entrada (32) y una salida (34) espaciadas longitudinalmente que definen un flujo de gas trayectoria, la disposicion de lumbrera de acceso (20) comprende una pieza interior (24) que forma un nucleo con una periferia exterior y una pieza exterior (26) que comprende un agujero a traves de la misma que tiene una periferia interior posicionada alrededor de la periferia exterior de la pieza interior con la trayectoria definida por un espacio libre entre la periferia exterior de la pieza interior y la periferia interior de la pieza exterior, la disposicion comprende ademas uno o mas puentes (42) que atraviesan el espacio libre entre la periferia exterior de la pieza interior y la periferia interior de la pieza exterior caracterizado por que las piezas interior y exterior y el uno o mas puentes (42) se forman de un material refractario.
  2. 2. Una disposicion de lumbrera de acceso segun la reivindicacion 1 en donde la pieza exterior (26) es un bloque refractario.
  3. 3. Una disposicion de lumbrera de acceso segun cualquier reivindicacion anterior formada como unico elemento con las piezas interior y exterior (24, 26) que se forman de un pedazo de material.
  4. 4. Una disposicion de lumbrera de acceso segun cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde las piezas interior y exterior (24, 26) se forman como elementos separados y se juntan para formar la disposicion de lumbrera de acceso (20).
  5. 5. Una disposicion de lumbrera de acceso segun cualquier reivindicacion anterior en donde las piezas interior y exterior se espacian coaxialmente de manera que el espacio libre es sustancialmente uniforme en una direccion transversal; y/o
    en donde el espacio libre en una direccion transversal esta en el intervalo de 0,1 mm a 2 mm; y/o
    en donde la periferia exterior de la pieza interior y la periferia interior de la pieza exterior son en disminucion hacia dentro hacia la salida; y/o
    en donde la anchura transversal maxima del agujero es menos de 200 mm, y preferiblemente menos de 100 mm, y preferiblemente en el intervalo 60-80 mm, y preferiblemente en el intervalo 70-72 mm; y/o
    en donde el uno o mas puentes se forman integralmente con el nucleo; y/o en donde el uno o mas puentes son no lineales.
  6. 6. Una disposicion de lumbrera de acceso segun cualquier reivindicacion anterior en donde el uno o mas puentes se extienden continuamente la mayor parte de la distancia entre la entrada y la salida; y/o
    en donde el uno o mas puentes son es espiral.
  7. 7. Una disposicion de lumbrera de acceso segun cualquiera de las reivindicaciones 1-5 en donde el uno o mas puentes comprenden una pluralidad de puentes discretos.
  8. 8. Una disposicion de lumbrera de acceso segun cualquier reivindicacion anterior en donde el puente tiene un perfil de seccion transversal cuadrada o rectangular.
  9. 9. Una disposicion de lumbrera de acceso segun cualquiera de las reivindicaciones 2-8, en donde el material refractario es un material refractario basado en oxido de magnesio - carbono.
  10. 10. Una disposicion de conjunto de lumbrera de acceso segun la reivindicacion 9, en donde la cantidad de carbono en el material refractario esta entre el 10 y el 30 % en peso, mas preferiblemente entre el 12 y el 20 % en peso e incluso mas preferiblemente entre el 14 y el 24 % en peso.
  11. 11. Una disposicion de conjunto de lumbrera de acceso de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10 en donde el material refractario se forma con un aglutinante flexible.
  12. 12. Una disposicion de conjunto de lumbrera de acceso segun cualquiera de las reivindicaciones 2 a 11, en donde el material refractario es de conductividad termica relativamente alta.
  13. 13. Un metodo para fabricar una disposicion de lumbrera de acceso (20) para la introduccion de gas en un metal fundido para provocar agitacion del metal fundido que comprende formar una pieza interior (24) de un material refractario formar un nucleo con una periferia exterior dentro de una pieza exterior (26) de un material refractario que comprende un agujero a traves del mismo que tiene una periferia interior, la pieza interior se posiciona de manera que la periferia interior de la pieza exterior se posiciona alrededor de la periferia exterior de la pieza interior, y se proporciona un espacio libre entre la periferia exterior de la pieza interior y la periferia interior de la pieza exterior para definir una trayectoria para flujo de gas, y formar uno o mas puentes (42) que con la pieza interior (24) dentro de la pieza exterior (26) atraviesan el espacio libre entre la periferia exterior de la pieza interior y la periferia interior de la
    pieza exterior, caracterizado por que pieza interior (24), pieza exterior (26) refractario.
  14. 14. Un metodo segun la reivindicacion 13 que comprende la etapa de exterior (26); y/o
    5 que comprende la etapa de formar la pieza interior (24) para que incluya uno o mas puentes (42) en la periferia exterior de la pieza interior (24); y/o
    que comprende la etapa de prensar la pieza interior (24) a partir de un material refractario; y/o
    que comprende la etapa de mecanizar el uno o mas puentes (42) en la pieza interior (24); y/o
    que comprende la etapa de formar la pieza exterior (26) alrededor de un formador, y retirar la formador para formar el 10 agujero.
  15. 15. Un metodo segun la reivindicacion 1 que comprende formar la pieza interior y la exterior (24, 26) alrededor de un inserto, el inserto define el espacio libre, en donde el inserto tiene aberturas de manera que material refractario puede pasar a traves de las aberturas, y calentar el conjunto de lumbrera de acceso formado para retirar el inserto.
    y puentes (42) se forman de un material insertar la pieza interior (24) en la pieza
ES15781136.5T 2014-09-23 2015-09-23 Disposición de lumbrera de acceso y método para formar la misma Active ES2692326T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB201416805 2014-09-23
GBGB1416805.8A GB201416805D0 (en) 2014-09-23 2014-09-23 Tuyere
PCT/GB2015/052757 WO2016046548A1 (en) 2014-09-23 2015-09-23 Access port arrangement and method of forming thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2692326T3 true ES2692326T3 (es) 2018-12-03

Family

ID=51869366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES15781136.5T Active ES2692326T3 (es) 2014-09-23 2015-09-23 Disposición de lumbrera de acceso y método para formar la misma

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20170240983A1 (es)
EP (1) EP3198041B1 (es)
CN (1) CN107075594A (es)
BR (1) BR112017005774B1 (es)
ES (1) ES2692326T3 (es)
GB (1) GB201416805D0 (es)
PL (1) PL3198041T3 (es)
TR (1) TR201815676T4 (es)
WO (1) WO2016046548A1 (es)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107385153B (zh) * 2017-09-05 2022-09-20 武汉科技大学 一种能将冶金炉内金属熔体的运动状态搅拌呈螺旋流的透气砖制作方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3645520A (en) 1970-07-29 1972-02-29 Allegheny Ludlum Ind Inc Consumable lance
FR2412614A1 (fr) * 1977-12-22 1979-07-20 Siderurgie Fse Inst Rech Perfectionnements aux injecteurs d'agents d'affinage dans une masse metallique en fusion
JPS6045685B2 (ja) * 1981-12-11 1985-10-11 新日本製鐵株式会社 底吹用二重管羽口
US4725047A (en) * 1985-08-26 1988-02-16 Labate M D Device for introducing gas into molten metal
CN86203067U (zh) * 1986-06-23 1987-03-25 上海第五钢铁厂 一种新型复吹底枪
US4758269A (en) * 1987-02-24 1988-07-19 Allegheny Ludlum Corporation Method and apparatus for introducing gas into molten metal baths
US4824080A (en) * 1987-02-24 1989-04-25 Allegheny Ludlum Corporation Apparatus for introducing gas into molten metal baths
US4913408A (en) * 1988-09-06 1990-04-03 Vesuvius Crucible Company Refractory liner compositions
JPH0297611A (ja) * 1988-09-30 1990-04-10 Nippon Steel Corp 冷鉄源溶解方法
CN101357850B (zh) * 2007-07-31 2011-05-18 上海梅山钢铁股份有限公司 一种转炉炉底供气砖的表面复合材料
CN101391897A (zh) * 2007-09-20 2009-03-25 辽宁科技大学 镁碳质钢包用透气砖及其生产方法
CN101487072B (zh) * 2009-02-23 2010-12-08 钢铁研究总院 炼钢多功能环缝式供气元件
CN101613781B (zh) * 2009-07-24 2011-02-16 莱芜钢铁股份有限公司 一种顶底复吹转炉底吹透气砖及其安装结构
CN201942701U (zh) * 2011-01-20 2011-08-24 杨红 用于转炉顶底复吹的集束式炉底供气元件
CN203265622U (zh) * 2011-11-03 2013-11-06 维苏维尤斯·克鲁斯布公司 一种用于将气体吹入冶金容器中的装置和冶金容器
CN202499881U (zh) * 2012-03-31 2012-10-24 辽宁富城耐火材料（集团）有限公司 可更换式透气砖
CN105463154A (zh) * 2012-05-25 2016-04-06 宣化钢铁集团有限责任公司 转炉底吹透气砖专用钻孔机
CN203373382U (zh) * 2013-06-18 2014-01-01 濮阳濮耐高温材料（集团）股份有限公司 转炉底吹供气元件外套砖

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016046548A1 (en) 2016-03-31
CN107075594A (zh) 2017-08-18
GB201416805D0 (en) 2014-11-05
EP3198041A1 (en) 2017-08-02
TR201815676T4 (tr) 2018-11-21
BR112017005774A2 (pt) 2017-12-12
EP3198041B1 (en) 2018-07-25
PL3198041T3 (pl) 2019-08-30
BR112017005774B1 (pt) 2021-06-08
US20170240983A1 (en) 2017-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1857760B1 (en) Improved burner panel and related methods
US20070267786A1 (en) Methods of implementing a water-cooling system into a burner panel and related apparatuses
EA025696B1 (ru) Охлаждаемая текучей средой верхняя погружная фурма
ES2912077T3 (es) Sistema para controlar la inyección de una tobera de horno de oxígeno básico
ES2878056T3 (es) Tobera de agitación de fondo y método para manejar un horno de oxígeno básico
JPS6045685B2 (ja) 底吹用二重管羽口
ITUD980018A1 (it) Volta raffreddata per forni elettrici ad arco e per forni siviera
BR112014018926B1 (pt) Tampão de purga de gás
ES2692326T3 (es) Disposición de lumbrera de acceso y método para formar la misma
US7483471B2 (en) Cooling device for use in an electric arc furnace
RU134090U1 (ru) Устройство для донной продувки металла газом
ES2820323T3 (es) Quemador para fundidor de combustión sumergida
US4903948A (en) Metallurgical vessel
CN103673632A (zh) 铜冶金炉的粗铜排放口
CN211947109U (zh) 一种转炉炉底结构
JP2001059112A (ja) ガス吹き込み用プラグ及びその製作方法
CN216925120U (zh) 多介质喷吹装置及熔池熔炼炉
PT1373583E (pt) Dispositivo papa impedir que as escórias sejam arrastadas ao efectuar a sangria de metal em fusão.
ES2939347T3 (es) Elemento de inyección de gas, horno dotado de un elemento de este tipo y su uso
KR20120116456A (ko) 가스 퍼징 장치
CN219713987U (zh) 送风水冷壁和顶侧复合吹熔炼炉
KR100368274B1 (ko) 코렉스 용융로용 노즐
JPS6311613A (ja) 電気炉の底吹き用羽口構造
RU2309183C2 (ru) Способ продувки жидкого металла в ковше и устройство для продувки металла газом
JPH0639612B2 (ja) 転炉炉底の羽口構造