ES2921231T3

ES2921231T3 - Un tubo de lanza

Info

Publication number: ES2921231T3
Application number: ES17818592T
Authority: ES
Inventors: Olle Eriksson; Henrik Häll
Original assignee: Sandvik Materials Technology AB
Current assignee: Alleima AB
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2022-08-22
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: EP3559578B1; EP3559578A1; CN110088550B; WO2018115503A1; CN110088550A

Abstract

La divulgación se relaciona con un tubo de lanza (1) que tiene un orificio de paso central que se extiende a lo largo de un eje longitudinal (A). El tubo de lanza tiene una porción final de doble capa (2) que tiene una capa externa anular (4) de una primera aleación resistente a la corrosión de alta temperatura y una capa interna anular (5) de una segunda aleación, en la que la capa interna y la capa externa están entrelazados mecánicamente, y en el que se ha formado un enlace metálico entre la capa interna y la capa externa por medio de trabajo en caliente, y una porción principal mono capera (3) de la segunda aleación. El tubo de lanza es adecuado para su uso en un horno de cal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un tubo de lanza

CAMPO TÉCNICO

La presente descripción se refiere a un tubo de lanza según el preámbulo de la reivindicación 1. En particular, pero no exclusivamente, la descripción se refiere a un tubo de lanza destinado a su uso en un horno de cal. El tubo de lanza también puede estar diseñado para su uso, por ejemplo, en una lanza de inyección de carbón pulverizado para altos hornos.

ANTECEDENTES Y TÉCNICA ANTERIOR

En la producción de cal viva (óxido de calcio) a partir de piedra caliza (carbonato de calcio), se utiliza un horno de cal para el proceso de calcinación. El horno de cal más utilizado es el horno de pozo regenerativo de flujo paralelo (PFR), que consta de dos pozos verticales y un canal cruzado de conexión. Mientras que la piedra caliza se calcina en una zona de combustión en uno de los pozos, el otro pozo precalienta la piedra caliza. Los gases calientes de la combustión se trasladan desde el pozo de calcinación a través del canal de cruce al pozo de no calcinación, en el que precalientan la caliza en una zona superior del pozo. La dirección del flujo de los gases se invierte a intervalos regulares. Esto permite que se produzca un precalentamiento regenerativo de la piedra caliza y, por lo tanto, este tipo de horno de cal es energéticamente eficiente. El combustible se entrega al pozo de calcinación a través de lanzas que sobresalen en la zona de combustión. Dado que el proceso de calcinación requiere altas temperaturas de alrededor de 1000°C, la lanza debe ser resistente al calor.

La lanza comprende un tubo de lanza, que se somete a severas condiciones de corrosión a alta temperatura debido a la alta temperatura, elementos corrosivos en el combustible y la erosión de la piedra caliza. Los principales mecanismos de corrosión en los hornos de cal son la oxidación, la sulfuración y la erosión-corrosión. La corrosión más severa ocurre comúnmente alrededor de 50 a 100 cm desde el extremo inferior del tubo de lanza, entregando el combustible a la zona de combustión. La corrosión en esta zona puede provocar que la lanza se rompa y, por lo tanto, se acorte. Dado que el acortamiento altera los parámetros de combustión del horno y reduce su eficiencia, es necesario reemplazar las lanzas rotas. Un ejemplo de tales lanzas se puede encontrar en el documento EP1018563A1.

Los materiales comunes utilizados para el tubo de lanza incluyen aleaciones de acero formadoras de óxido de cromo, tal como la aleación de acero inoxidable ferrítico ASTM 446 y las aleaciones de acero inoxidable austenítico UNS S35315, UNS S30815, ASTM 310 y ASTM 316. La vida útil de un tubo de lanza es típicamente de unos seis meses a dos años.

Previamente se han hecho intentos de usar aleaciones formadoras de alúmina, tales como por ejemplo hierro cromo aluminio (FeCrAI), en aplicaciones de tubo de lanza. Tales aleaciones forman una capa protectora de alúmina y se sabe que son muy resistentes a la corrosión a altas temperaturas. Sin embargo, además de ser relativamente caras, las aleaciones de FeCrAI son quebradizas a baja temperatura y también son difíciles de soldar.

SUMARIO

A la vista de los problemas antes mencionados, es deseable proporcionar un tubo de lanza que esté mejorado en al menos algún aspecto con respecto a los tubos de lanza conocidos. En particular, es deseable proporcionar un tubo de lanza para uso en hornos de cal, o para uso en un quemador de horno de cal, en inyección de polvo de carbón de alto horno y en elementos sopladores de hollín, que tenga una vida útil mejorada en comparación con los tubos de lanza conocidos.

Esto se logra mediante el tubo de lanza inicialmente definido de las reivindicaciones adjuntas, que comprende:

• una parte extrema de doble capa que tiene una capa exterior anular de una primera aleación resistente a la corrosión a alta temperatura y una capa interior anular de una segunda aleación, en la que la capa interior anular y la capa exterior anular están enclavadas mecánicamente, y en la que se ha formado una unión metálica entre la capa interior anular y la capa exterior anular por medio de extrusión en caliente y

• una parte principal monocapa de la segunda aleación, en la que la capa interior anular y la capa exterior anular están mecánicamente enclavadas por medio de una rosca que se extiende helicoidalmente formado en una interfaz entre la capa interior y la capa exterior.

En la parte extrema de doble capa, destinada a formar el extremo inferior del tubo de lanza, la capa exterior anular de una aleación resistente a la corrosión a alta temperatura proporciona una mayor resistencia a la corrosión en la parte crucial del tubo de lanza. En un horno de cal, esta parte estará ubicada en el fondo del horno, en donde se experimentarán las temperaturas más altas. La resistencia mejorada a la corrosión se logra sin tener que comprometer las propiedades mecánicas y la resistencia al desgaste por alta temperatura del tubo de lanza. La unión metálica entre las capas anulares interior y exterior garantiza que no haya espacio de aire entre las capas que pueda causar una conductividad térmica reducida. Así, se consigue una buena conductividad térmica del tubo de lanza aunque se utilicen dos aleaciones diferentes (aleaciones que tienen composiciones diferentes). La unión metálica entre las capas debe formarse en una parte principal de una interfaz entre las capas anulares interna y exterior, pero puede haber partes más pequeñas de la interfaz en las que no esté presente la unión metálica. El enlace metálico se forma mediante extrusión en caliente.

El enclavamiento mecánico se proporciona antes de la extrusión en caliente para lograr la unión metálica. El enclavamiento mecánico formará un sellado que evitará la entrada de oxígeno entre las capas durante el proceso de trabajo en caliente y, además, mantendrá juntas las capas anulares interior y exterior durante el trabajo en caliente, es decir, evitará que se deslicen. El enclavamiento mecánico por lo tanto hace posible lograr el tubo de lanza propuesto sin tener que soldar juntos un componente de base y un componente exterior antes del trabajo en caliente. Así, el tubo de lanza puede estar realizado a partir de dos aleaciones que normalmente son difíciles de unir mediante soldadura. Además, la combinación de un enclavamiento mecánico y una unión metálica entre las capas es beneficiosa para la capacidad del tubo de lanza para resistir fuerzas elevadas.

La capa interior anular y la capa exterior anular están mecánicamente enclavadas por medio de una rosca que se extiende helicoidalmente formada en una interfaz entre la capa interior anular y la capa exterior anular. La rosca que se extiende helicoidalmente forma un enclavamiento eficaz y también aumenta el área interfacial, lo que contribuirá así a una distribución mejorada de las fuerzas aplicadas al tubo de lanza en comparación con un tubo de lanza sin tal rosca que se extiende helicoidalmente. Por lo tanto, el tubo de lanza podrá soportar una mayor carga en la interfaz entre las capas.

De acuerdo con una realización, la parte principal monocapa se extiende a lo largo de la mayor parte del tubo de lanza medido a lo largo del eje longitudinal. La parte monocapa puede extenderse a lo largo de más de la mitad de la longitud del tubo de lanza, o a lo largo de más del 75% de la longitud del tubo de lanza. La parte de doble capa es, por lo tanto, relativamente corta y solo cubre la parte crucial del tubo de lanza, en donde se necesita resistencia adicional a la corrosión a alta temperatura. Si se utiliza una primera aleación costosa para la capa exterior, esto reduce el coste total del tubo de lanza sin comprometer su vida útil. La parte de doble capa puede extenderse normalmente a lo largo de al menos 70-150 cm del tubo de lanza, y está destinada a formar la parte inferior del tubo desde la que se entrega el combustible. La longitud del tubo de lanza medida en la dirección axial puede ser de varios metros.

De acuerdo con una realización, la segunda aleación se selecciona de entre una aleación de acero inoxidable o un acero al carbono. Las aleaciones de acero inoxidable y los aceros al carbono que tienen la resistencia mecánica deseada y la resistencia al desgaste a alta temperatura son opciones adecuadas para la parte principal y la capa interna del tubo de lanza. Un ejemplo de acero al carbono adecuado es un acero al carbono según la norma DIN 17135A, este acero al carbono comprende de 0,1 a 0,3 C y de 0,1 a 2,0 Mn y el resto Fe e impurezas inevitables.

Según una realización, la segunda aleación se selecciona de una aleación de acero inoxidable ferrítico o una aleación de acero inoxidable austenítico. Las aleaciones adecuadas, pero sin limitarse a ellas, son, por ejemplo, la aleación de acero inoxidable ferrítico ASTM 446-1 y las aleaciones de acero inoxidable austenítico UNS S35315, UNS S30815, UNS N08810/N08811, ASTM 310 y ^aS^tM 316/316H. Estas aleaciones proporcionarán las propiedades mecánicas deseadas y suficiente resistencia a la corrosión a alta temperatura y resistencia al desgaste para la parte principal del tubo de lanza y son opciones adecuadas en, por ejemplo , aplicaciones en hornos de cal.

Según una realización, la primera aleación es una aleación formadora de alúmina. Las aleaciones formadoras de alúmina forman una capa protectora de alúmina en la superficie exterior de la capa exterior anular que proporcionará una excelente resistencia a la corrosión a altas temperaturas. Las aleaciones formadoras de alúmina adecuadas incluyen aleaciones de hierro cromo aluminio (FeCrAl) así como otras aleaciones formadoras de alúmina.

De acuerdo con una realización, la aleación formadora de alúmina es una aleación de hierro, cromo y aluminio. Aleaciones de FeCrAI, tales como las aleaciones de FeCrAl vendidas bajo la marca registrada Kanthal® APM y Kanthal® APMT, tienen una resistencia a la corrosión a alta temperatura adecuada para su uso como capa exterior. Para lograr una resistencia a la fluencia mejorada, es posible utilizar una aleación reforzada por dispersión de óxido producida por medio de pulvimetalurgia. Sin embargo, la aleación también se puede fabricar convencionalmente utilizando técnicas de fusión y colada.

Según una realización, la primera aleación comprende:

9-25% en peso de Cr,

2,5-8% en peso de Al,

siendo el resto Fe e impurezas que se producen normalmente, y opcionalmente otros elementos de aleación añadidos intencionadamente. En una realización, la primera aleación comprende un 20-25% en peso de Cr y un 5-7% en peso de Al, siendo el resto Fe e impurezas que se producen normalmente. En otra realización, la primera aleación comprende un 20-25% en peso de Cr, un 5-7% en peso de Al y de 1 a 4 de Mo, siendo el resto Fe e impurezas que se producen normalmente.

De acuerdo con una realización, la primera aleación es una aleación de acero inoxidable que comprende cerio, tal como una aleación de acero inoxidable austenítico formadora de óxido de cromo que comprende cerio. La adición de cerio estabiliza el óxido de cromo a altas temperaturas y, por lo tanto, mejora las propiedades de corrosión a altas temperaturas y proporciona una buena estabilidad estructural a altas temperaturas. Las aleaciones adecuadas son, por ejemplo, UNS S30815 y UNS S35315, cuyas aleaciones comprenden C de 0,04 a 0,10, Mn de 1 a 2, Cr de 20 a 26, Ni de 10 a 12 o de 34 a 36, N de 0,12 a 0,20, Ce de 0,03 a 0,08, siendo el resto Fe e impurezas inevitables.

De acuerdo con una realización, la capa exterior anular tiene un espesor dentro del intervalo de 5-50% del espesor total de la pared. El espesor debería ser suficiente para lograr la resistencia a la corrosión a alta temperatura deseada sin correr el riesgo de que la capa exterior anular se agriete o se interrumpa de otro modo.

De acuerdo con una realización, la capa exterior anular tiene un espesor dentro del intervalo de 10-40% del espesor total de la pared, para asegurar suficiente resistencia a la corrosión a un coste razonable.

De acuerdo con una realización, el tubo de lanza tiene un espesor de pared total dentro del intervalo de 3-20 mm. El espesor de la pared depende, por ejemplo, de la dimensión del tubo de lanza. Por ejemplo, para diámetros exteriores de aproximadamente 60 mm, 50 mm, 40 mm, 30 mm y 12 mm, pueden ser adecuados espesores de pared de aproximadamente 10 mm, 9 mm, 6 mm y 3 mm, respectivamente.

De acuerdo con una realización, el diámetro exterior del tubo de lanza, medido en cada una de las partes principal monocapa y la parte extrema de doble capa, es idéntico o esencialmente idéntico.

De acuerdo con una realización, el diámetro interior del tubo de lanza, medido en cada una de las partes principal monocapa y la parte extrema de doble capa, es idéntico o esencialmente idéntico. Esto es beneficioso para las características de flujo del tubo de lanza.

La descripción también se refiere al uso del tubo de lanza propuesto como tubo de lanza en un horno de cal. El tubo de lanza propuesto también se puede utilizar en otras aplicaciones que requieran resistencia a la corrosión a alta temperatura en combinación con resistencia mecánica, tal como en un quemador de horno de cal, en la inyección de polvo de carbón en un alto horno y en elementos sopladores de hollín.

Resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción otras características ventajosas, así como ventajas del tubo de lanza propuesto y el método de fabricación.

DEFINICIONES

Por tubo de lanza se entiende en la presente memoria un tubo que tiene un diámetro relativamente pequeño en comparación con su longitud, que está destinado a ser utilizado en hornos de cal o a ser utilizado en un quemador de horno de cal, en la inyección de polvo de carbón en altos hornos y en elementos sopladores de hollín. El tubo de lanza se usa para transferir combustible desde un primer extremo del tubo de lanza a un segundo extremo del tubo de lanza, en el que el primer extremo está conectado a un sistema de suministro de combustible y el segundo extremo está abierto. El tubo de lanza no está presurizado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Se describirán a continuación realizaciones del tubo de lanza propuesto y un método de fabricación, que no debe interpretarse como limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que

La figura 1 muestra esquemáticamente una vista en perspectiva de un tubo de lanza según una realización, la figura 2 muestra esquemáticamente un tubo de lanza según otra realización en sección transversal, las figuras 3a-c muestran esquemáticamente un componente base y un componente exterior para fabricar un tubo de lanza,

la figura 4 muestra esquemáticamente una sección transversal longitudinal de partes de un componente base y un componente interno para fabricar un tubo de lanza,

la figura 5 muestra esquemáticamente una sección transversal longitudinal de partes de una pieza de trabajo para fabricar un tubo de lanza, y

la figura 6 muestra una imagen de una sección transversal longitudinal de una interfaz dentro de un tubo de lanza.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La figura 1 muestra esquemáticamente, y no a escala, un tubo de lanza 1 según una realización de la presente descripción. El tubo de lanza tiene una parte extrema de doble capa 2 relativamente corta y una parte principal monocapa 3. La parte extrema de doble capa 2 tiene una capa exterior anular 4 de una primera aleación y una capa interior anular 5 de una segunda aleación. La parte principal monocapa 3 está totalmente formada por la segunda aleación de la que está formada la capa interna 5 de la parte extrema de doble capa 2.

La figura 2 muestra esquemáticamente un tubo de lanza recto 1 en una sección transversal tomada a lo largo del eje longitudinal A del tubo de lanza. Como se puede ver en la ampliación del área marcada, una rosca 6 que se expande helicoidalmente se extiende en una interfaz entre la capa exterior anular 4 y la capa interior anular 5. La rosca 6 que se extiende helicoidalmente sirve para enclavar mecánicamente las dos capas 4, 5. Sin embargo, las capas 4, 5 también están unidas por una unión metálica formada en la interfaz por medio de trabajo en caliente, por ejemplo por extrusión en caliente.

Un tubo de lanza según la presente descripción puede fabricarse a partir de los componentes que se muestran en las figuras 3a-c. Los componentes incluyen un componente base 301 de la segunda aleación, que formará la capa interior 5 del tubo de lanza 1, y un componente exterior 401 de la primera aleación, que formará la capa exterior 4 del tubo de lanza 1.

El componente base 301 es un tubo de sección transversal circular, que tiene un orificio pasante central que se extiende a lo largo de un eje longitudinal A. Se proporciona una sección roscada exteriormente 302, que tiene una rosca helicoidal 306 (véase la figura 3b) formada en una superficie periférica exterior de una parte extrema del componente base 301. El componente base mostrado 301 tiene una sección no roscada 303 adyacente a la sección roscada 302. Un diámetro interior d del componente base es constante o esencialmente constante a lo largo del eje longitudinal, pero un diámetro exterior D1 de la sección no roscada 303 es mayor que un diámetro exterior D2 de la sección roscada 302.

El componente exterior 401 es también un tubo de sección transversal circular, que tiene un orificio pasante central que se extiende a lo largo del eje longitudinal A. En la realización mostrada, el componente exterior 401 tiene una longitud en la dirección longitudinal correspondiente a una longitud de la sección roscada 302 del componente base 301. El componente exterior 401 tiene una sección roscada internamente 402, en la realización mostrada que se extiende a lo largo de toda la longitud del componente exterior 401. En otras palabras, se forma una rosca helicoidal 406 (véase la figura 3c) en una superficie periférica interna del componente exterior 401. El componente exterior 401 está configurado para acoplamiento roscado con la sección roscada exterior 302 del componente base 301. Un diámetro exterior D3 del componente exterior 401 es igual o esencialmente igual al diámetro exterior D1 de la sección no roscada 303 del componente base 301, mientras que un diámetro interior d2 del componente exterior 401 coincide con el diámetro exterior D2 de la sección roscada 302 del componente base 301.

Se forma una pieza de trabajo tubular montando el componente exterior 401 alrededor del componente base 301 de manera que la sección 402 roscada internamente del componente 401 exterior esté acoplada con la sección 302 roscada exteriormente del componente base 301, es decir, roscando el componente exterior 401 sobre la parte extrema roscada del componente base 301. De este modo se forma un enclavamiento mecánico entre las secciones roscadas 302, 402.

A continuación, la pieza de trabajo se trabaja en caliente, por ejemplo mediante extrusión en caliente. Durante el trabajo en caliente, tal como la extrusión en caliente, se forma una unión metálica entre las secciones roscadas 302, 402 mientras se mantiene el enclavamiento mecánico. También se reduce el diámetro exterior de la pieza de trabajo y se aumenta la longitud. El enderezamiento y/o el decapado pueden llevarse a cabo antes de que el tubo de lanza resultante 1 se corte en su longitud final y, si es necesario, se le dé la forma deseada.

Los componentes 301, 401 mostrados en la figura 3a están adaptados para la extrusión en caliente empujando la pieza de trabajo a través de un troquel de extrusión con un extremo delantero primero, en el que el extremo delantero es el extremo en el que se monta el componente exterior 401. Una superficie de transición 308 entre la sección exteriormente roscada 302 del componente base 301 y la sección no roscada 303 es lisa, sin bordes afilados. La superficie de transición 308 se muestra con más detalle en la figura 3b, que muestra una ampliación del área B rodeada por un círculo de la figura 3a. La superficie de transición tiene una sección transversal en forma de S invertida con una parte cóncava 304 más cercana a la sección roscada 302 y una parte convexa 305 más cercana a la sección no roscada 303. El componente exterior 401 tiene una superficie extrema 408 con una correspondiente forma de S y con una parte convexa 404 cerca de la rosca interna 406 y una parte cóncava 405 cerca de una superficie periférica exterior 407 del componente exterior 401 tal como se muestra en la figura 3c que muestra una ampliación del área rodeada C de la figura 3a. La parte cóncava 405 de la superficie extrema 408 se solapará con la parte convexa 305 de la superficie de transición 308, lo que evita la separación y penetración de oxígeno durante el proceso de extrusión.

Otra opción es dejar que el extremo delantero del proceso de extrusión sea el extremo en el que no se monta ningún componente exterior. En este caso, mostrado en la figura 4, el componente de base 301 está formado con una superficie de transición cóncava en forma de C 308, de modo que flota sobre una superficie extrema anular redondeada 408 del componente exterior 401 durante la extrusión y forma un sellado. Una superficie periférica exterior 307 del componente de base 301 se superpone así a la superficie periférica exterior 407 del componente exterior 401 cuando los componentes 301,401 se montan para formar la pieza de trabajo.

La figura 5 muestra una vista en sección transversal de partes de una pieza de trabajo 501 adaptada para la extrusión en caliente empujando la pieza de trabajo 501 a través de una matriz de extrusión con un extremo delantero 502 primero, en el que el extremo delantero 502 es el extremo en el que está montado el componente exterior 401. Los extremos en los que se montan los componentes exteriores 401 han sido mecanizados para formar superficies extremas redondeadas 503. El diseño de las superficies de transición 308, 408 del componente base 301 y el componente exterior 401, respectivamente, difiere en esta realización algo del diseño mostrado en las figuras 3a-c. La superficie de transición 308 del componente de base 301 incluye, visto en sección transversal, una primera parte recta 309 perpendicular al eje longitudinal A, y una segunda parte recta 310 que está inclinada en un ángulo a de 30° con respecto al eje longitudinal A. Una superficie curva conecta las dos partes rectas 309, 310. Por supuesto, el ángulo a puede variar.

La superficie de transición 408 del componente exterior 401 está formada para acoplarse y superponerse con la superficie de transición 308, de tal manera que se forma un sellado. De un espesor de pared total t del componente exterior, la primera parte recta 309 se extiende sobre un espesor h.

Ejemplo

En una prueba de producción, se fabricaron diez tubos de lanza de acuerdo con la realización que se muestra en la figura 1. Se formaron diez componentes exteriores de una primera aleación y diez componentes básicos de una segunda aleación. La primera aleación fue en este caso una aleación de hierro cromo aluminio (FeCrAl) conocida bajo la marca comercial Kanthal® APM. La composición de la primera aleación medida en porcentaje en peso (% en peso) se describe en la Tabla I.

Tabla I

La segunda aleación era un acero inoxidable ferrítico según ASTM 446-1 que tenía una composición en% en peso como se describe en la Tabla II.

Tabla II

Cada componente base tenía una longitud total de 400 mm, un diámetro exterior D1 de 164 mm y un diámetro interior d de 41 mm. Se formó una sección roscada exteriormente que tenía una longitud de 95 mm y un diámetro exterior D2 de 154 mm mediante mecanizado de corte. Los componentes exteriores tenían cada uno una longitud de 95 mm y un diámetro interior d2 de 154 mm y estaban provistos de una rosca helicoidal interna. Los componentes tenían el diseño de transición que se muestra en la figura 5. El espesor de pared t del componente exterior era de 5 mm y el espesor h era de 1,8 mm. La rosca helicoidal tenía un paso de 2 mm.

Los componentes se desengrasaron con etanol. A continuación, los componentes exteriores 401 se enroscaron en los componentes de base 301 para formar piezas de trabajo como las que se muestran en la figura 5.

A continuación, las piezas de trabajo se calentaron a 900°C y se extruyeron en caliente a las temperaturas que se muestran en la tabla III. Las piezas de trabajo se extruyeron con el extremo sobre el que estaba montado el componente exterior como extremo delantero.

Tabla III

Después de la extrusión en caliente, los tubos formados se enderezaron y se chorrearon con arena de acero.

Se encontró que las longitudes de las partes de doble capa de los tubos de lanza fabricados estaban entre 70 cm y 120 cm. Se midió el espesor de la capa exterior en muestras de prueba usando microscopía óptica y electrónica y se encontró que estaba entre 600 y 900 pm.

Usando espectroscopia de rayos X de energía dispersiva, también se investigó si se había formado una capa protectora de óxido de aluminio en la capa exterior de la parte de doble capa durante el tratamiento térmico y si se había formado un enlace metálico entre las capas interior y exterior. Se encontró que se había formado una incrustación de óxido de aluminio en la superficie de la capa exterior y que se habían formado precipitados de nitruro de aluminio en la capa exterior, lo que indica la difusión de nitrógeno desde la capa interior de la segunda aleación ASTM 446-1 hacia la capa exterior de la primera aleación vendida bajo la marca Kanthal® APM, que a su vez indica la formación de un enlace metálico.

La figura 6 muestra una imagen en sección transversal de una parte de la interfaz entre la capa interna 5 y la capa exterior 4 de la parte de doble capa de un tubo de lanza fabricado según una realización. La fotografía se toma en la parte delantera del tubo de lanza, correspondiente al extremo delantero de la pieza de trabajo. Se ve claramente una rosca 6 que se extiende helicoidalmente. Por lo tanto, aunque se ha formado un enlace metálico en la interfaz, las capas interior y exterior todavía están unidas mecánicamente entre ellas.

Por supuesto, las dimensiones de los componentes utilizados pueden variar según las dimensiones deseadas del tubo de lanza final, así como las aleaciones utilizadas y los parámetros utilizados durante el trabajo en caliente, por ejemplo extrusión en caliente. También se pueden incluir otros pasos diversos de procesamiento, como el precalentamiento y el peregrinaje en frío. El diseño del componente base y del componente exterior puede variar según los requisitos del tubo de lanza final.

El tubo de lanza propuesto puede tener una forma que se adapte a los requisitos del horno de cal u otra aplicación en la que se vaya a utilizar. El diseño del tubo de lanza se puede variar, por ejemplo, dejando que toda o parte de la parte de doble capa tenga un diámetro exterior que sea diferente, por ejemplo menor que el diámetro exterior de la parte principal. La parte extrema de doble capa del tubo de lanza también puede incluir una parte completamente hecha de la primera aleación de la que está hecha la capa exterior, de modo que la primera aleación resistente a la corrosión a alta temperatura cubra el extremo del tubo de lanza.

El tubo de lanza propuesto no se limita a las realizaciones descritas anteriormente, sino que resultarán evidentes muchas posibilidades de modificación del mismo para un experto en la técnica sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un tubo de lanza (1) que tiene un orificio pasante central que se extiende a lo largo de un eje longitudinal (A),

caracterizado por

que el tubo de lanza (1) comprende:

- una parte extrema de doble capa (2) que tiene una capa exterior anular (4) de una primera aleación resistente a la corrosión a alta temperatura y una capa interior anular (5) de una segunda aleación, en el que la capa interior anular (5) y la capa anular exterior (4) están mecánicamente enclavadas, y en el que se ha formado una unión metálica entre la capa interior anular (5) y la capa exterior anular (4) por medio de extrusión en caliente, y

una parte principal monocapa (3) de la segunda aleación y

en el que la capa interior anular (5) y la capa exterior anular (4) están mecánicamente enclavadas por medio de una rosca (6) que se extiende helicoidalmente formada en una interfaz entre la capa interior (5) y la capa exterior (4).

2. El tubo de lanza según la reivindicación 1, en el que la parte principal monocapa (3) se extiende a lo largo de la mayor parte del tubo de lanza (1) medido a lo largo del eje longitudinal (A).

3. El tubo de lanza según una cualquiera de las reivindicaciones 1 -2, en el que la segunda aleación se selecciona de entre una aleación de acero inoxidable o acero al carbono.

4. El tubo de lanza según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la segunda aleación se selecciona de entre una aleación de acero inoxidable ferrítico o una aleación de acero inoxidable austenítico.

5. El tubo de lanza según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera aleación es una aleación formadora de alúmina.

6. El tubo de lanza según la reivindicación 5, en el que la aleación formadora de alúmina es una aleación de hierro, cromo y aluminio.

7. El tubo de lanza según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera aleación comprende:

9-25% en peso de Cr,

2,5-8% en peso de Al,

siendo el resto Fe e impurezas que se producen normalmente, y opcionalmente otros elementos de aleación añadidos intencionadamente.

8. El tubo de lanza según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa exterior anular (4) tiene un espesor dentro del intervalo del 5 al 50% del espesor total de la pared.

9. El tubo de lanza según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa exterior anular (4) tiene un espesor dentro del intervalo del 10 al 40% del espesor total de la pared.

10. El tubo de lanza según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tubo de lanza (1) tiene un espesor de pared total dentro del intervalo de 3 a 20 mm.

11. El tubo de lanza según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el diámetro exterior del tubo de lanza (1) medido en cada una de la parte principal monocapa (3) y la parte extrema de doble capa (2) es idéntico o esencialmente idéntico.

12. El tubo de lanza según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el diámetro interior del tubo de lanza, medido en cada una de las partes principal monocapa y la parte extrema de doble capa, es idéntico o esencialmente idéntico.

13. Utilización de un tubo de lanza (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores como tubo de lanza en un horno de cal, en un quemador de horno de cal, en la inyección de polvo de carbón en altos hornos y en elementos sopladores de hollín.