MX2014001280A - Tubo de desgasificacion de material compuesto. - Google Patents

Abstract

Se desvela un tubo de desgasificación formado, al menos parcialmente, de un material compuesto y configurado para desgasificar metal fundido. El tubo de desgasificación puede incluir un tubo de suministro configurado para suministrar el gas recibido de una fuente de suministro a una salida del tubo de desgasificación, y un cuerpo difusor acoplado al tubo de suministro y formado, al menos parcialmente, de un material compuesto. En algunas realizaciones, una combinación del material compuesto y un material refractario con ligante de fosfato puede ser utilizada para formar respectivas secciones del cuerpo difusor. El material compuesto puede incluir capas de una tela de refuerzo de fibra tejida embebida dentro de una matriz de cerámica. En algunas realizaciones, el material refractario con ligante de fosfato es un material refractario monolítico moldeable que se une químicamente al material compuesto.

Description

TUBO DE DESGASIFICACIÓN DE MATERIAL COMPUESTO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere en general a un tubo de desgasificación configurado para su uso en fundiciones de metal, y, en particular, a un tubo de desgasificación, al menos parcialmente formado de material compuesto.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA El procesamiento de aluminio fundido a menudo requiere el tratamiento de aluminio fundido para eliminar gases no deseados que se disuelven de forma natural en el metal fundido, especialmente a las temperaturas a las que se procesa normalmente el aluminio fundido. Por ejemplo, debido a la combustión de gas natural o de petróleo en los hornos de mantenimiento y/o a la exposición a la humedad ambiente, el hidrógeno se disuelve significativamente en aluminio fundido. Este hidrógeno disuelto se libera posteriormente durante la solidificación del aluminio debido a la disminución de solubilidad del hidrógeno a medida que el metal se congela lo que causa defectos de porosidad indeseables en las piezas fundidas tales como la torsión y la descamación en extrusiones de secciones finas, así como ampollas.

Se ha conocido que la introducción de gas inerte, o químicamente inactivo, en el aluminio fundido trata eficazmente el metal fundido mediante la reducción de los niveles de gas disuelto, no deseado. Por ejemplo, un proceso de burbujeo de argón, nitrógeno o de un gas inerte similar, a través de aluminio fundido es eficaz para eliminar el hidrógeno disuelto del aluminio fundido. Dado que las burbujas de gas SUben a la Superficie de la masa fundida, el hidrógeno disuelto se difunde en las burbujas de gas inerte y se desorbe a partir de la masa fundida y se libera en el aire por encima de la superficie de la masa fundida. Además, la adición de una pequeña cantidad de cloro (por lo general, un 0,5% o menos) en el gas de proceso rompe el enlace entre el aluminio y cualquier inclusión no-húmeda presente en la masa fundida, y ayuda a eliminar los metales alcalinos, permitiendo que el cloro reaccione con los metales alcalinos y la subida de las burbujas de gas que se adhieren a las inclusiones, haciendo que las impurezas floten a la superficie de la masa fundida. En otras palabras, el burbujeo de gas inerte a través del metal fundido es eficaz en el tratamiento del metal fundido en múltiples niveles (es decir, librar el metal fundido del gas absorbido y de otras impurezas).

Los dispositivos de inyección de gas, generalmente denominados "desgasificadores", se utilizan normalmente para suministrar gas de proceso dentro de un volumen de metal fundido. Los desgasificadores vienen en una variedad de tipos, incluyendo aquellos con boquillas giratorias y desgasificadores estacionarios sin partes móviles o giratorias. Los desgasificadores estacionarios convencionales están al menos parcialmente fabricados de materiales refractarios individuales, tales como cerámica, grafito y similares. Estos materiales refractarios se seleccionan para su uso en el procesamiento de metal fundido, ya que pueden resistir altas temperaturas y generalmente resistir el ataque con aluminio líquido. Sin embargo, estos materiales refractarios son también bastante frágiles y son propensos al agrietamiento y desgaste. Como consecuencia, los materiales refractarios individuales pueden tener una vida útil limitada.

SUMARIO Este Sumario se proporciona para introducir una selección de conceptos en una forma simplificada, los cuales se describen más adelante en la Descripción Detallada. Este Sumario no tiene por objeto identificar las características clave o características esenciales de la materia reivindicada, ni está pretende ser utilizado para limitar el alcance de la materia reivindicada.

Por consiguiente, aquí se describe un tubo de desgasificación para el tratamiento de metal fundido (por ejemplo, de aluminio fundido). En algunas realizaciones, el tubo de desgasificación incluye un tubo de suministro configurado para suministrar el gas recibido de una fuente de suministro a una salida del tubo de desgasificación, y un cuerpo difusor acoplado al tubo de suministro y formado, al menos parcialmente, de un material compuesto. En algunas realizaciones, el cuerpo difusor está formado en su totalidad por el material compuesto, donde el material compuesto incluye capas de una tela de refuerzo de fibra tejida embebida dentro de una matriz de cerámica.

En otras realizaciones, el tubo de desgasificación se forma por al menos dos secciones que incluyen una sección hacia un extremo proximal del tubo de desgasificación que está cerca de una fuente de suministro de gas ("sección proximal") y otra sección hacia un extremo distal del tubo de desgasificación que está más lejos de la fuente de suministro de gas ("sección distal"). Una porción del cuerpo difusor en la sección proximal se puede formar del material compuesto, y otra porción del cuerpo difusor en la sección distal se puede formar de un material refractario con ligante de fosfato.

Las realizaciones del tubo de desgasificación divulgadas en el presente documento se forman de material o materiales con propiedades deseables que permiten la dispersión efectiva y eficiente de gas dentro del metal fundido, así como tubos de desgasificación con una vida útil más larga que son también ligeros en peso y más duraderos que los materiales convencionales utilizados para la fabricación de tubos de desgasificación. Los materiales divulgados en las realizaciones en el presente documento tampoco son humedecidos por el metal líquido, minimizando la acumulación de escoria.

Otras características y ventajas de la presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción de la invención, que se refiere a los dibujos adjuntos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La descripción detallada se describe con referencia a las figuras adjuntas.

En la figura o figuras, el dígito o dígitos más a la izquierda de un número de referencia identifica la figura en la que aparece el número de referencia por primera vez. Los mismos números de referencia en diferentes figuras indican elementos similares o idénticos.

La Figura 1 ¡lustra una vista en perspectiva de un tubo de desgasificación ejemplar de acuerdo con las realizaciones divulgadas en el presente documento.

La Figura 2 ilustra una vista lateral del entorno de un tubo de desgasificación ejemplar de acuerdo con las realizaciones divulgadas en el presente documento tal como se aplica dentro de un horno que contiene metal fundido, como se muestra a partir de una sección transversal del horno.

La Figura 3 muestra una Vista lateral en sección transversal de un tubo de desgasificación ejemplar tomada a lo largo de la línea de sección A-A de la Figura 1 , de acuerdo con las realizaciones divulgadas en el presente documento.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Divulgado en el presente documento hay un tubo de desgasificación formado, al menos parcialmente, de un material compuesto. Como se usa aquí, "tubo de desgasificación" significa cualquier dispositivo que realiza la desgasificación en metal fundido. En algunas realizaciones, una combinación de material compuesto y un material refractario con ligante de fosfato se puede utilizar para formar las secciones respectivas de un cuerpo difusor del tubo de desgasificación. Las realizaciones divulgadas en el presente documento se describen, a modo de ejemplo y no como limitación, con referencia a la desgasificación de aluminio fundido, que se utiliza en la fundición de aluminio. Sin embargo, se debe apreciar que los tubos de desgasificación descritos en el presente documento se pueden utilizar en otras aplicaciones adecuadas, tales como moldeo de lingotes con otros tipos de metal, o tratamiento de metales en general, independientemente de la aplicación.

La Figura 1 ilustra una vista en perspectiva de un ejemplo de tubo de desgasificación 100 de acuerdo con las realizaciones divulgadas en el presente documento. El tubo de desgasificación 100 puede tener cualquier geometría adecuada para desgasificar metal fundido (por ejemplo, aluminio fundido). La Figura 1 muestra el tubo de desgasificación 100 como teniendo una geometría en forma de L. Sin embargo, se debe apreciar que el tubo de desgasificación 100 puede tener otras geometrías adecuadas sin cambiar las características básicas del tubo de desgasificación 100. Independientemente de la geometría, el tubo de desgasificación 100 se puede considerar como comprendiendo al menos dos secciones principales. Una primera sección 102 se sitúa hacia un extremo proximal del tubo de desgasificación que está cerca de una fuente de suministro de gas (en lo sucesivo, "sección proximal" 102), y una segunda sección 104 se sitúa hacia un extremo distal del tubo de desgasificación que está más lejos de la fuente de suministro de gas (en lo sucesivo, "sección distal" 104). Por consiguiente, la sección proximal 102 puede ser generalmente recta y vertical cuando se dispone para su uso en la desgasificación de metal fundido dentro de un horno u otro lugar adecuado. Sin embargo, la sección proximal 102, o una porción de la sección proximal 102, puede tener una cierta cantidad de curvatura, en función del entorno en el que el tubo de desgasificación 100 está situado. Si bien la Figura 1 muestra dos secciones 102 y 104, se debe apreciar que el tubo de desgasificación 100 puede estar compuesto por cualquier número de secciones, o incluso por una sola unidad.

Como se ha mencionado anteriormente, el tubo de desgasificación 100 puede tener cualquier geometría que sea adecuada para desgasificar metal fundido. En particular, la sección distal 104 puede ser generalmente perpendicular a la sección proximal 102, formando de este modo una geometría en forma de L para el tubo de desgasificación 100. Sin embargo, la sección distal 104 puede adoptar otras formas/geometrías adecuadas, tales como una sección generalmente perpendicular que se extiende radialmente desde la sección proximal 102 en dos direcciones, formando una geometría "en forma de T" del tubo de desgasificación 100. Como alternativa, la sección distal 104 puede tener forma de V, forma de disco (es decir, circular), o forma de campana, por nombrar solo unas pocas formas que son adecuados para su uso en la desgasificación de metal fundido. Una ventaja de la forma de L (que se muestra en la Figura 1) o la geometría en forma de T para el tubo de desgasificación 100 es que las burbujas de gas que se dispersan desde el tubo de desgasificación 100 están a una distancia significativa desde la sección proximal verticalmente orientada 102 del tubo de desgasificación 100 y propagadas sobre un área relativamente grande de tal manera que la coalescencia de burbujas alrededor de la sección proximal 102 se reduce al mínimo a medida que las burbujas suben a través del metal fundido.

En algunas realizaciones, el tubo de desgasificación 100 incluye un tubo de suministro 106 configurado para suministrar gas ("gas de proceso") que se recibe de una fuente de suministro a una salida 108 del tubo de desgasificación 100. La salida 108 se configura para difundir el gas en el metal fundido. En algunas realizaciones, esto se logra en virtud de la permeabilidad en el material utilizado para una porción del tubo de desgasificación 100, como se describe en más detalle a continuación. En este sentido, la salida 108 puede considerarse como incluyendo uno o más puntos de salida para que el gas salga/escape de una cavidad hueca en la sección distal 104 y en el volumen de metal fundido, como se describe en más detalle con referencia a las Figuras 2 y 3. El tubo de suministro 106 se puede fabricar de acero, que es generalmente rígido, impermeable a gases, y por lo tanto adecuado para el transporte de gas desde una ubicación a otra. Sin embargo, se debe apreciar que cualquier material adecuado se puede utilizar para el tubo de suministro 106, siempre que tenga generalmente un punto de fusión más alto que el del aluminio y que sea impermeable a gases. El tubo de suministro 106 se configura para conectarse a la tubería o a una estructura similar de tal manera que el tubo de desgasificación 100 se puede mantener en su lugar durante su uso.

En algunas realizaciones, un cuerpo difusor 1 0 del tubo de desgasificación 00 se puede acoplar al tubo de suministro 106. Por ejemplo, el tubo de suministro 106 puede estar en ángulo o curvarse en o cerca de un extremo del tubo de suministro 106 que está cerca de la sección distal 104 del tubo de desgasificación 00 de tal manera que se evita la separación del cuerpo difusor 100 y del tubo de suministro 106. Como se muestra en la Figura 1 , una porción del cuerpo difusor 110 se dispone sobre o alrededor de un exterior del tubo de suministro 106 de tal manera que al menos una porción del cuerpo difusor 110 actúa como una capa que rodea el tubo de suministro 106 y protege el tubo de suministro 106 del ataque con el metal fundido que rodea el tubo de desgasificación 100 cuando se sumerge en la masa fundida.

El cuerpo difusor 110 se puede formar generalmente como una sola unidad contigua de un material compuesto. En este sentido, cada una de la sección proximal 102 y de la sección distal 104 puede incluir una porción respectiva del cuerpo difusor 110, cada porción se fabrica del material compuesto. En otras realizaciones adicionales, una porción del cuerpo difusor 110, tal como una porción del cuerpo difusor 110 en la sección proximal 102, se fabrica del material compuesto, mientras que el resto del cuerpo difusor 110 se fabrica de un material refractario con ligante con ligante de fosfato, descrito en más detalle a continuación.

En algunas realizaciones, el material compuesto puede comprender un material compuesto laminado que incluye capas de fibra tejida (por ejemplo, hilos individuales, una tela, parches o segmentos de una tela, fibras cortadas, etc.) incrustadas dentro de una matriz de cerámica. El material de la matriz de cerámica puede comprender diversos materiales cerámicos, incluyendo sílice fundida, alúmina, mullita, carburo de silicio (SiC), nitruro de silicio, oxi-nitruro de aluminio de silicio, zircón, óxido de magnesio, óxido de circonio, grafito, silicato cálcico, nitruro de boro (BN sólido), y nitruro de aluminio (AIN), o una mezcla de estos materiales. Preferentemente, el material de la matriz de cerámica es a base de calcio, y más preferentemente incluye silicato cálcico (wollastonita) y sílice. Ventajosamente, el material de la matriz de cerámica se compone de aproximadamente el 60% en peso (en peso) de wollastonita y el 40% en peso de sílice coloidal sólida. El material de la matriz de cerámica es permeable a gases para permitir que el gas se difunda en el metal fundido.

En algunas realizaciones, la fibra tejida actúa como un material de refuerzo y puede comprender vidrio tejido, o fibra de vidrio, tal como una fibra de vidrio de grado eléctrico o "E-vidrio". Aproximadamente entre dos y veinticinco capas de material de refuerzo/tela se pueden utilizar para construir las porciones del cuerpo difusor 110. En algunas realizaciones, se utilizan aproximadamente diez capas para formar al menos una porción del cuerpo difusor 1 0. Tal como se utiliza en el presente documento, las "capas" pueden comprender una sola pieza de tela de refuerzo que se envuelve alrededor del tubo de suministro 106 una pluralidad de veces para formar el cuerpo difusor 110, donde cada revolución completa constituye una capa. El material compuesto es preferentemente una composición refractaria moldeable tal como se describe en la Patente de Estados Unidos N° 5.880.046, cuyo contenido se incorpora completamente por referencia en el presente documento.

En algunas realizaciones, el cuerpo difusor 110 se puede fabricar de material compuesto. En las realizaciones divulgadas en el presente documento, cuando una porción del cuerpo difusor 1 0 se describe como fabricándose de material compuesto, esto significa que, generalmente toda la porción referenciada se fabrica del material compuesto. En algunas realizaciones, un revestimiento de protección se puede aplicar al cuerpo difusor 110, tal como una pasta de carburo de silicio (SiC).

El material compuesto que forma al menos una porción del cuerpo difusor 110 ofrece ventajas sobre los materiales convencionales utilizados para los tubos de desgasificación. Por ejemplo, en comparación con los materiales refractarios individuales, el material compuesto permite un tubo de desgasificación 100 más fino, más pequeño y más ligero en peso que es relativamente fuerte y resistente a grietas, lo que proporciona una mayor vida útil para el tubo de desgasificación 100. Un tubo de desgasificación 100 más ligero se puede instalar por un solo instalador, sin el uso de maquinaria para ayudar en su instalación o sustitución, y el tiempo de inactividad durante la instalación/sustitución del tubo de desgasificación 100 se puede reducir.

A continuación, a modo general, se describirá un método de fabricación del tubo de desgasificación 100. En primer lugar, el material compuesto se prepara mezclando juntos los componentes del material compuesto, por ejemplo como se describe en la Patente de Estados Unidos N° 5.880.046. Los materiales componentes pueden, por ejemplo, consistir en aproximadamente el 60% en peso de wollastonita y el 40% en peso de sílice coloidal sólida. Estos materiales se mezclan para formar una suspensión.

Después se construye el tubo de desgasificación 100 colocando en capas grados pre-cortados de fibra tejida, tal como el vidrio de grado eléctrico tejido (E-vidrio) o paño de vidrio de alta temperatura (paño de vidrio-AT), en el tubo de suministro 106. La suspensión se añade a continuación trabajando la suspensión en la tela de fibra tejida para asegurar la plena humectación de la tela de fibra tejida. Esto se repite para construir capas sucesivas de tela de refuerzo y material de matriz, hasta que se alcanza el espesor deseado. Cada capa tiene típicamente un espesor de aproximadamente 1 milímetro (mm).

Una vez que el tubo de desgasificación 100 tiene el espesor deseado, se retira del molde y se mecaniza para dar forma a la superficie exterior del tubo de desgasificación 100. El tubo de desgasificación 100 se coloca entonces en un horno para su secado. Después del secado, el tubo de desgasificación 100 se somete a procesos de acabado final, y se puede aplicar un revestimiento antiadherente, tal como nitruro de boro.

En algunas realizaciones, un material elastomérico, tal como papel cerámico, se puede depositar alrededor de todo, o en una porción, del tubo de suministro 106 antes de la construcción del cuerpo difusor 110 sobre el tubo de suministro 106. El papel cerámico se con figura para permitir el desplazamiento del tubo de suministro 106 debido a la expansión térmica causada por el calor intenso del metal fundido, salvaguardando de este modo que el cuerpo difusor 110 forme grietas. El papel cerámico se muestra con referencia a la Figura 3, a continuación.

En algunas realizaciones, al menos una porción del cuerpo difusor 110 se fabrica de un material refractario con ligante de fosfato que es diferente al material compuesto. Preferentemente, una porción del cuerpo difusor 110 en la sección distal 104 del tubo de desgasificación 100 se fabrica de material refractario con ligante de fosfato. Los materiales refractarios con ligante de fosfato adecuados incluyen, pero no están limitados a, PyroFast (comercializado por Pyrotek, Inc., con sede en Spokane, Washington), Thermbond® Refractarios (comercializado por Stellar Materials, Inc., con sede en Boca Ratón, Florida), o cualquier material refractario moldeable similar con ligante de fosfato. En general, el material refractario con ligante de fosfato de las realizaciones divulgadas en el presente documento es un material refractario monolítico (es decir, sin forma/no conformado) moldeable. El material refractario con ligante de fosfato es permeable a gases para permitir la difusión de gas en la salida 108. Estos materiales refractarios moldeables son preferentemente materiales refractarios a base de alúmina moldeables que incluyen un componente refractario seco mezclado con un aglutinante, o activador, líquido que comprende ácido fosfórico. Tras la aplicación del material refractario con ligante de fosfato dentro o sobre un molde o pieza, al material refractario con ligante de fosfato se le da forma a medida que se cura o conforma.

El material refractario con ligante de fosfato descrito anteriormente es de mezcla y conformación rápida en comparación con los materiales refractarios convencionales moldeables y también es resistente al choque térmico e inherentemente resistente a la corrosión por aleaciones de aluminio fundido. En particular, se ha encontrado en el presente documento que el material refractario con ligante de fosfato permite un mayor control sobre un tamaño de burbuja del gas que se dispersa desde la salida 108 del difusor a través del uso de diversos aditivos en el material refractario con ligante de fosfato; una característica que se cree que hasta ahora había sido desconocida. El logro de un patrón de burbujas eficaz que distribuye un gran número de pequeñas burbujas de gas en todo el volumen de metal fundido conduce a un aumento de la eficiencia del proceso de tratamiento del metal conocido como desgasificación debido a la alta relación de área superficial-volumen que promueve la difusión de hidrógeno en las burbujas de gas. Por lo tanto, el material refractario con ligante de fosfato es muy adecuado para su uso en la formación del cuerpo difusor 110 en la sección distal 104 del tubo de desgasificación donde el gas se tiene que dispersar dentro del metal fundido.

Para fabricar el tubo de desgasificación 100 utilizando el material refractario con ligante de fosfato para al menos una porción del cuerpo difusor 110, tal como una porción del cuerpo difusor 110 en la sección distal 104, el material refractario con ligante de fosfato se puede verter en, o aplicarse alrededor de, el material compuesto preformado del cuerpo difusor 110 en la sección proximal 102 con el uso de un molde para ayudar en la formación. Durante este proceso, el ácido fosfórico en el material refractario con ligante de fosfato penetrará en el material compuesto y reaccionará químicamente con el óxido de calcio (CaO) en el material compuesto para producir un enlace químico entre el material compuesto y el material refractario con ligante de fosfato. En este sentido, el material compuesto y el material refractario con ligante de fosfato son compatibles y se unen en una interfaz con una unión de alta resistencia. Adicionalmente, material de unión adhesivo adicional, como masilla, cemento, o un adhesivo similar que es generalmente resistente al aluminio fundido, se puede introducir para crear una unión aún más fuerte y mejorar el cierre hermético a gases entre el material compuesto y el material refractario con ligante de fosfato que componen el cuerpo difusor 110, pero se debe apreciar que el material de unión adicional es puramente opcional para las realizaciones divulgadas en el presente documento.

En algunas realizaciones, la permeabilidad en el cuerpo difusor 110 en la sección distal 104 se proporciona a través de fibras poliméricas durante el proceso de fabricación. Esta permeabilidad permite dispersar el gas en el metal fundido. Por ejemplo, se disponen fibras poliméricas dentro del cuerpo difusor 110 en la sección distal 104 antes de que el material que constituye esta porción del cuerpo difusor 110 se conforme o cure. Después de que el material de la sección distal 104 se conforma/cura, las fibras poliméricas se pueden quemar en un horno. El espacio que las fibras poliméricas habían ocupado previamente crea vías de escape para las burbujas de gas. Una fibra de tamaño adecuado de 0,01 mm a 0,08mm se puede utilizar para crear tamaños y patrones de burbuja óptimos.

Volviendo ahora a la Figura 2, se ¡lustra una vista lateral del entorno de un tubo de desgasificación 100 ejemplar de acuerdo con las realizaciones divulgadas en el presente documento tal como se aplica dentro de un horno 200 que contiene metal fundido 202, como se muestra a partir de una sección transversal del horno 200. En general, el horno 200 se configura para contener un volumen de metal fundido 202, a menudo denominado "baño" de metal fundido o "masa fundida". Cuando se implementa para el tratamiento del metal fundido 202, el tubo de desgasificación 100 se configura para sentarse a lo largo una pared lateral del horno 200, tal como un horno de mantenimiento, como se muestra en la Figura 2. El tubo de desgasificación 100 se debe situar lejos de donde el metal fundido 202 se vierte en el horno 200 para volver a llenar el horno 200 de tal manera que el tubo de desgasificación 100 está protegido de los efectos adversos de verter el metal fundido 200 cerca del tubo de desgasificación 100, lo que puede dañar el tubo de desgasificación 100. El tubo de desgasificación 100 puede formar parte de un conjunto de desgasificación en virtud de estar acoplado permanente, o separablemente, a una estructura de tubería o manguera o mangueras, por encima del horno 200. Esto actúa para mantener el conjunto de desgasificación en posición. La tubería se puede conectar a una fuente de suministro de gas 204 configurada para suministrar gas inerte, tal como argón, nitrógeno, cloro, freón, o similar, al tubo de desgasificación 100 para la dispersión dentro del volumen de metal fundido 202. Opcionalmente, se pueden utilizar patas o separadores en o cerca de la sección distal 104 del tubo de desgasificación 100 de tal manera que el tubo de desgasificación 100 se puede anclar al horno 200 y mantenerse más firmemente en posición. En este escenario, el tubo de desgasificación 100 puede tener una forma geométrica particular, con el fin de acomodar las patas o espaciadores y para facilitar tal anclaje. Adicionalmente, se debe apreciar que el tubo de desgasificación 100 se puede situar adecuadamente en cualquier lugar en una instalación de procesamiento de metales, tal como en-línea entre el horno 200 y una estación de colada aguas abajo en la instalación de procesamiento de metal. En algunos casos, el tubo de desgasificación 100 se puede situar lo más cerca posible a una estación de colada aguas abajo.

Como se muestra en la Figura 2, durante el funcionamiento, el conjunto de desgasificación (desgasificador), que incluye el tubo de desgasificación 100, funciona para dispersar y distribuir el gas inerte suministrado por la fuente de suministro de gas 204 en todo el metal fundido 202. A medida que las burbujas de gas salen del tubo de desgasificación 100 en la salida 108, las burbujas suben a través del metal fundido 202, eliminando el gas disuelto, indeseado y otras impurezas e inclusiones del metal fundido 202.

La Figura 3 ilustra una vista lateral, en sección transversal de un tubo de desgasificación 100 ejemplar tomada a lo largo de la línea de sección A-A mostrada en la Figura 1 , de acuerdo con las realizaciones divulgadas en el presente documento. Como se muestra en la Figura 3, a medida que el gas se suministra en el tubo de desgasificación 100, el gas viaja dentro del tubo de suministro 106 hacia la salida 108 del tubo de desgasificación 100 donde se dispersa dentro del metal fundido 202. En algunas realizaciones, la salida 108 comprende una interconexión aleatoria de conductos en el material del cuerpo difusor 110 en la sección distal 104 del tubo de desgasificación 100. Como se muestra en la Figura 3, el cuerpo difusor 110 del tubo de desgasificación 100 se puede acoplar al tubo de suministro 106. Por ejemplo, el tubo de suministro 106 puede tener una porción en ángulo 300 en o cerca de un extremo del tubo de suministro 106 que está cerca de la sección distal 104 del tubo de desgasificación 100 de tal manera que se evita la separación del cuerpo difusor 100 y del tubo de suministro 106.

En algunas realizaciones, el tubo de desgasificación 100 puede incluir además el papel cerámico 302, o un material elastomérico similar, que puede estar en capas o envuelto alrededor del tubo de suministro 106 durante la fabricación del tubo de desgasificación 100. Como se ha mencionado anteriormente, el papel cerámico 302 permite que el tubo de suministro 106 se expanda bajo un cambio en la temperatura debido a la expansión térmica del material que constituye el tubo de suministro 106, tal como el acero. El papel cerámico 302 crea una tolerancia para que el tubo de suministro 106 se expanda de tal manera que minimiza una fuerza aplicada sobre el cuerpo difusor 110 que puede causar el agrietamiento del material del cuerpo difusor 110. Esto es especialmente útil cuando se curva al menos una porción del tubo de suministro 106. Algo o todo el tubo de suministro 106 se puede envolver con una o más capas de papel cerámico 302.

En algunas realizaciones, se puede aplicar cinta sobre los extremos del papel cerámico 302 donde termina en el tubo de suministro 106 para comprimir el papel cerámico 302 y para reducir las fugas de gas.

Conclusión Si bien la presente invención se ha descrito en relación con las realizaciones particulares de la misma, muchas otras variaciones y modificaciones y otros usos serán evidentes para los expertos en la materia. Por lo tanto, la presente invención no debe estar limitada por la descripción específica en el presente documento, sino solo por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Un tubo de desgasificación que comprende: un tubo de suministro configurado para suministrar gas de una fuente de suministro a una salida del tubo de desgasificación; y un cuerpo difusor acoplado al tubo de suministro y formado, al menos parcialmente, de un material compuesto que comprende una fibra de refuerzo dentro de una matriz de cerámica, el cuerpo difusor configurado para difundir el gas dentro del metal fundido a la salida del tubo de desgasificación.

2. El tubo de desgasificación de la reivindicación 1, donde la fibra de refuerzo es parte de una tela de refuerzo de fibra tejida embebida dentro de la matriz de cerámica.

3. El tubo de desgasificación de la reivindicación 2, donde la tela de refuerzo de fibra tejida comprende un vidrio y la matriz de cerámica comprende silicato de calcio y sílice.

4. El tubo de desgasificación de la reivindicación 1, donde la salida comprende una interconexión de conductos en el material compuesto en una sección distal del tubo de desgasificación.

5. El tubo de desgasificación de la reivindicación 1 , donde el cuerpo difusor está formado por una combinación del material compuesto para una sección proximal del tubo de desgasificación y un material refractario con ligante de fosfato para una sección distal del tubo de desgasificación.

6. El tubo de desgasificación de la reivindicación 5, donde el material refractario con ligante de fosfato es un material refractario monolítico moldeable.

7. El tubo de desgasificación de la reivindicación 5, donde el material refractario con ligante de fosfato es a base de alúmina.

8. El tubo de desgasificación de la reivindicación 5, donde una porción del cuerpo difusor en la sección distal está químicamente unida a otra porción del cuerpo difusor en la sección proximal.

9. El tubo de desgasificación de la reivindicación 1 , donde una geometría del tubo de desgasificación es al menos una de una forma de L o una forma de T.

10. Un tubo de desgasificación que comprende: un tubo de suministro configurado para suministrar gas de una fuente de suministro a una salida del tubo de desgasificación; y un cuerpo difusor acoplado al tubo de suministro y configurado para difundir el gas dentro del metal fundido a la salida del tubo de desgasificación, el cuerpo difusor: está formado, al menos parcialmente, de un material compuesto en una sección proximal del tubo de desgasificación, y está formado, al menos parcialmente, de un material refractario en una sección distal del tubo de desgasificación.

11. El tubo de desgasificación de la reivindicación 10, donde el material refractario comprende un material refractario con ligante de fosfato.

12. El tubo de desgasificación de la reivindicación 10, que comprende además un material elastomérico dispuesto alrededor del tubo de suministro.

13. El tubo de desgasificación de la reivindicación 10, donde el material compuesto incluye múltiples capas de una tela de refuerzo de fibra tejida embebida dentro de una matriz de cerámica.

14. El tubo de desgasificación de la reivindicación 13, donde la matriz de cerámica es a base de silicatos de calcio.

15. El tubo de desgasificación de la reivindicación 13, donde la matriz de cerámica se selecciona entre el grupo que consiste en sílice fundida, alúmina mullita, carburo de silicio, nitruro de silicio, oxi-nitruro de aluminio de silicio, zircón, óxido de magnesio, óxido de circonio, grafito, silicato cálcico, nitruro de boro, nitruro de aluminio, y mezclas de estos materiales.

16. El tubo de desgasificación de la reivindicación 13, donde el tubo de suministro está dispuesto por debajo de las múltiples capas de la tela de refuerzo de fibra tejida.

17. El tubo de desgasificación de la reivindicación 11 , donde el material refractario con ligante de fosfato es a base de alúmina e incluye ácido fosfórico.

18. El tubo de desgasificación de la reivindicación 11 , donde una porción del cuerpo difusor en la sección distal está químicamente unida a otra porción del cuerpo difusor en la sección proximal.

19. El tubo de desgasificación de la reivindicación 11 , donde el material refractario con ligante de fosfato es un material refractario monolítico moldeable.

20. Un tubo de desgasificación que comprende: medios para suministrar gas de una fuente de suministro a una salida del tubo de desgasificación; y medios para difundir el gas dentro del metal fundido a la salida del tubo de desgasificación, estando los medios para la difusión formados, al menos parcialmente, de un material compuesto que comprende una fibra de refuerzo dentro de una matriz de cerámica.