MXPA05013505A - Dispositivo de tobera para introducir medios gaseosos debajo de una capa de metal liquido - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a la producción y al procesamiento de metal líquido en metalurgia. El dispositivo de tobera de la invención para introducir medios gaseosos bajo una capa de metal líquido, comprende un bloque anidado hecho de material refractario provisto con un forro aislante incorporado en el mismo, tubos metálicos coaxiales provistos con al menos un canal de operación central y al menos un canal de operación anular que se colocan en un lado del mismo para entrar en un metal líquido y conectados separadamente a entradas para suministrar medios gaseosos al metal. De acuerdo con la invención, los tubos metálicos coaxiales consisten de dos secciones interconectadas que tienen diámetros diferentes. La primera sección tiene un diámetro más pequeño y se usa para suministrar los medios gaseosos al metal líquido. La segunda sección tiene un diámetro más grande y se conecta a las entradas para suministrar de forma independiente los medios gaseosos a los canales de operación de la primera sección. La segunda sección tiene un tubo adicional y los canales de operación anularúnicamente. El tubo interno de la sección estácerrado en ambos extremos del mismo y estálleno de material refractario, los espacios de los canales de operación anular de la tobera están incrustados en forma de capilares para el metal líquido. La invención proporciona una posibilidad para excluir un derrame de metal a través de los canales de operación.

Description

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DISPOSITIVO DE TOBERA PARA INTRODUCIR MEDIOS GASEOSOS DEBAJO DE UNA CAPA DE METAL LÍQUIDO La invención se relaciona con la producción y procesamiento de metal liquido en metalurgia y, más particularmente, a la manufactura de acero en metalurgia ferrosa. En los últimos años las tecnologías de producción de metal liquido en metalurgia, especialmente en metalurgia ferrosa, se han mejorado debido a los métodos para introducir diversos medios debajo de una capa de metal liquido y a la amplia aplicación de diversos gases para formar dichos medios. Se han usado gases como argón, nitrógeno, oxigeno en combinación con mezclas de metano y nitrógeno. La etapa tecnológica antes mencionada permite intensificar la homogenización de metal liquido asi como acelerar también el proceso de del metal terminado. En particular, el soplado de acero se aplica ampliamente en las técnicas de fabricación y terminado del mismo. Se aplica un dispositivo de soplado basado en tobera para inyectar un gas en el horno. Una tobera correspondiente del dispositivo de soplado usualmente comprende tubos de metal, dentro de los cuales se tienen canales de operación de lubricación por gas. Se usa ampliamente un dispositivo de tobera provisto con un elemento de soplado hecho para inyección lateral de oxigeno. En este caso, el canal de suministro de oxigeno de operación central (hecho también para suministrar oxigeno que contenga una mezcla de nitrógeno) circunda un canal anular de operación para suministrar, por ejemplo, metano con una mezcla de nitrógeno CH4. El suministro continuo de gas en el acero liquido se ha vuelto el problema principal en las tecnologías de inyección lateral de oxigeno en metal liquido debajo de una capa de metal liquido. Cualquier interrupción en el suministro de gas, resulta en la entrada de acero liquido en los canales de operación y el derrame de acero fuera de una unidad que contenga acero. Todo lo antes mencionado requiere protección garantizada contra derrame de acero a través de una unidad que contenga acero. Se sabe que un elemento de soplado de una unidad para hacer acero, en si misma representa una solución al problema antes mencionado. La unidad de soplado contiene una serie de secciones interconectadas de tubos rectos que proporcionan los canales de lubricación por gas (esto es KNABL "Simposio anual de refractario", 1...5 de julio del 2002) . La desventaja principal de esta unidad de soplado conocida de la técnica anterior es que dicho dispositivo no se puede usar para suministrar oxigeno en una parte ubicada debajo de la capa de metal liquido. Se conoce un dispositivo de tobera diseñado para suministro lateral de oxigeno debajo de la capa de metal liquido. La tobera contiene un bloque anidado hecho de material refractario que incorpora un forro aislante incrustado. La unidad de entrada contiene un buje formado con tubos metálicos coaxiales que tienen, en el lado en el que se pretende introducir el metal liquido, al menos un canal de operación central y al menos un canal de operación anular, los canales se conectan independientemente a fuentes de gas (esto es, EP 0 565 690 Bl) . Esta tobera conocida de la técnica anterior es muy similar al dispositivo de la inventiva con respecto a las características principales y se ha seleccionado como un prototipo de la invención. Una desventaja principal de esta tobera es que carece de una protección sustancial contra derrames de metal liquido a través de los canales de operación. Una tobera diseñada de acuerdo con la presente invención supera las desventajas antes descritas de la técnica anterior. Por lo tanto, es un objetivo de la presente invención proporcionar una tobera que se caracterice por una protección eficiente contra derrames del metal liquido a través de los canales de operación, que se resuelve en el dispositivo de la inventiva.

El objetivo tecnológico se logra con el dispositivo de tobera de la presente invención que introduce medios gaseosos debajo de una capa de metal liquido. Dicho dispositivo de tobera comprende un bloque anidado hecho de material refractario, estando provisto el bloque con un forro aislante incorporado en el mismo y formado con tubos metálicos coaxiales provistos con al menos un canal de operación central y al menos un canal de operación anular que se coloca a un lado del mismo y que se pretende que se introduzca en metal liquido, y que se conectan de forma separada a las entradas para suministrar medios gaseosos al metal liquido, en donde los tubos metálicos coaxiales consisten de dos secciones interconectadas que tienen diferentes diámetros, la primera sección tiene un diámetro más pequeño que se pretende que suministre los medios gaseosos al metal liquido y la segunda sección tiene un diámetro mayor que se conecta a entradas de suministro de gas para suministrar de forma separada los medios gaseosos a los canales de operación de la primera sección, mientras que la segunda sección tiene un tubo metálico adicional solamente con canales de operación anular, mientras que el tubo interno de la sección está cerrado en ambos extremos del mismo y está lleno con un material refractario, las aberturas de los canales de operación anular en esta sección de la tobera se incrustan en forma de capilares para el metal liquido. Además, los canales de operación anular que pertenecen a la segunda sección del forro aislante en las secciones de paso en los canales de operación de la primera sección del forro aislante se trazan con superficies cónicas rectas con unión uniforme en los extremos del pasaje y al menos en la parte de dicho pasaje la parte extrema del tubo interno pasa en una varilla cónica coaxialmente ubicada en el canal de operación central de la primera sección. Además, los canales anulares de la segunda sección del tubo metálico coaxial en las partes de paso a los canales de operación de la primera sección se igualan esféricamente con la unión del extremo uniforme en los extremos del pasaje, mientras que al menos en la parte del pasaje la parte extrema del tubo interno pasa a una varilla cónica coaxialmente ubicada en el canal de operación central de la primera sección. Además, los canales de operación anular en la segunda sección del forro aislante se calibran colocando entre los tubos un resorte calibrador que tiene un diámetro inicial menor que el diámetro extremo de un tubo que incorpora el resorte calibrador. Además, el tubo interno de la segunda sección de los tubos metálicos coaxiales está provisto con rebordes calibrados a través del diámetro externo del mismo, incluyendo la parte del pasaje entre la primera sección y la segunda sección de los tubos coaxiales. Aún más, en la segunda sección del forro aislante de los tubos se tiene una unión soldada anular. El objetivo logrado y las ventajas ofrecidas por la presente invención se hacen más evidentes de la descripción que sigue, junto con los dibujos esquemáticos que acompañan . La Figura 1 es una ilustración esquemática de la sección longitudinal de la tobera inventada. La Figura 2 es una ilustración esquemática de la sección longitudinal de una modalidad de la tobera aqui descrita. La Figura 3 es una sección transversal del dispositivo mostrado en la Figura 1 a lo largo de la linea A-A' . La Figura 4 es una sección transversal del dispositivo mostrado en la Figura 2 a lo largo de la linea B-B\ y la Figura 5 es una sección transversal del dispositivo mostrado en la Figura 2 a lo largo de la linea C-C (similar a la vista presentada en la Figura 1) . La tobera comprende los tubos metálicos coaxiales (1) y (2) en el lado que se pretende que se introduzca en el metal liquido. El diámetro externo del tubo (2) se indica con la letra d en las Figuras 1 y 2. Esto se relaciona con la primera sección de los tubos metálicos coaxiales . En la segunda sección estos tubos metálicos tienen un diámetro mayor que d indicado como D para el tubo externo (2) . El tubo central (3) cerrado en sus extremos, está ubicado entre los tubos (1) y (2) . En el lado que se pretende que sea de inyección, los tubos (1) y (2) forman el canal de operación central (4) y el canal anular de operación (5) . Los tubos se emparedan en el forro aislante (6) ubicado en el bloque anidado (7) . El tubo central (3) se llena con material refractario (8) . El extremo del tubo central (3) , al menos en el lado del canal de operación central (4) pasa en la varilla cónica (9) entrando en el canal (4) y se coloca coaxialmente con este canal (Figuras 1 y 2) . En una de las modalidades el tubo central (3) puede tener sus extremos en la forma de una varilla cónica (9) (Figura 2) . Los canales de operación anular (10) y (11) conectados a los canales de operación (5) y (4) , respectivamente, están entre los tubos en la segunda sección de los tubos metálicos coaxiales que tienen diámetro mayor D. Los canales anulares de operación (10) y (11) están independientemente provistos con entradas para suministro de gas. Asi, el gas se suministra al canal (10) a través del tubo (12) y al canal (11) a través del tubo 52/336 (13) (las rutas del suministro están marcadas con flechas en las Figuras 1-2) . Los canales de operación (4), (5), (10) y (11) se calibran. Rebordes (14) de diversas configuraciones o un resorte calibrador (15) se colocan en los canales anulares (5), (10) y (11). A la vez, las partes del pasaje (16) (Figura 1) y (17) (Figura 2) provistas entre la primera y la segunda sección de los tubos metálicos coaxiales, también son afectadas ya sea por los rebordes (14) o por el resorte (15) . En el resorte (15) , esta posición se habilita aplicando resortes de menor diámetro interior comparados con el diámetro externo del tubo apropiado . También se puede aplicar la siguiente combinación: rebordes calibrados (14) en la abertura anular (10) se combinan con los resortes de calibración (15) en la abertura anular (11) y viceversa. El pasaje entre estas dos secciones de los tubos metálicos coaxiales se puede hacer en la forma de una superficie cónica (16) (Figura 1) o una superficie esférica (17) (Figura 2) . En cualquiera de las modalidades, el pasaje es para implementar una unión uniforme en los extremos del pasaje. La sección transversal de los canales anulares (10) y (11) es igual a, o excede ligeramente la sección transversal de los canales a los que se conectan de forma independiente, es decir, el canal (10) se conecta al canal 52/336 (5) y el canal (11) se conecta al canal (4) . Sin embargo, en todas las modalidades las aberturas anulares de los canales (10) y (11) son en forma de "capilares" para el metal liquido en los que se inyectan los medios gaseosos. El "capilar" deberá ser una abertura estrecha que prevenga el paso del metal liquido a través de la misma.' Se pueden aplicar aberturas capilares de 1.5-2 mm y menores en instalaciones de fundición y terminado para admitir acero liquido . De conformidad con tecnologías de instalación, se hacen uniones soldadas anulares (18) en tubos metálicos de la segunda sección del dispositivo aqui descrito. La tobera para introducir medios gaseosos debajo de la capa de metal liquido diseñada de acuerdo con la presente invención opera en la forma siguiente. El bloque anidado (7) con un forro aislante (6) y los tubos de acero (1) , (2) y (3) en la forma mostrada en las Figuras 1 y 2 se instalan en el tendido de un dispositivo en el que se manufactura o procesa un metal liquido. Para intensificar la manufactura (fundición o terminado de metal), se inyecta oxigeno en gas en el metal. La inyección se realiza debajo del nivel del metal liquido (por ejemplo en donde se realizan procesos de fabricación de acero en hornos de arco eléctrico o en altos hornos) . El Oxigeno en gas se suministra a través del tubo (13) . En 52/336 algunas aplicaciones el oxigeno se mezcla con una cierta cantidad de nitrógeno. El oxigeno a través del canal de operación anular (11) se suministra al canal central (4) y después en el metal liquido. Debido a los rebordes calibrados (14) , el oxigeno se suministra uniformemente en el canal (4) . En el caso de que se use un resorte calibrador (15) , se suministra la corriente de oxigeno en hélice en el metal liquido, lo que mejora la interacción entre el metal y el gas. Se suministra metano o metano con una mezcla de nitrógeno a través del tubo (12) , desde el cual el gas a través del canal anular (10) fluye en el canal anular (5) y después en el metal liquido, en donde circunda la corriente de oxigeno suministrada en el metal a través del canal central (4) . Esto excluye una rápida sobre exposición del forro aislante (6) en el bloque anidado (7) y del asiento del horno. Los pasajes uniformes (16) o (17) y la varilla cónica (9) que ingresan en el canal de operación central (4) previenen fallas e interrupciones de la corriente de gas suministrada. La aceleración del suministro de oxigeno hacia el metal se logra a través de la selección apropiada de las razones de las secciones transversales del canal calibrado (11) y del canal central (4) . Debido al efecto de exceso de presión, el tubo (3) se presiona hacia el tubo 52/336 (1) a través de los rebordes (14) o del resorte (15) . De forma similar, el tubo (1) se presiona hacia el tubo (2) .

En ambos casos los tubos se presionan en los pasajes (16) (17) . Si se interfiere la fuente de oxigeno (o por otras razones) , el metal liquido (acero fundido) fluye en el canal central (4) . Los canales de operación anular (10) y (11) , que están calibrados y provistos con aberturas que realizan la función de capilares que admiten el metal liquido, y que tienen dimensiones de entre 1.5 y 2 mm (para acero), previenen el flujo posterior del metal fundido. El efecto de prevenir que se derrame metal fundido se refuerza con la fundición del material refractario (8) . De este modo, el uso de la tobera ofrecida para introducir medios gaseosos debajo de una capa de un metal liquido, asegura prevenir el derrame de metal fundido a través de la sección de operación de la tobera. 52/336

Claims (6)

1. KEIVI DICACIQN S 1. Un dispositivo de tobera para introducir medios gaseosos debajo de una capa de metal liquido, que comprende un bloque anidado hecho de material refractario, el bloque está provisto con un forro aislante incorporado en el mismo y formado con tubos metálicos coaxiales provistos con al menos un canal de operación central y al menos un canal de operación anular que se colocan en un lado del mismo y que se pretende que se introduzcan en metal liquido y se conectan separadamente a entradas para suministrar medios gaseosos al metal liquido. en donde los tubos metálicos coaxiales a lo largo de su longitud consisten de dos secciones interconectadas que tienen diferentes diámetros, la primera sección tiene un diámetro más pequeño y se pretende que suministre los medios gaseosos al metal liquido y la segunda sección tiene un diámetro más grande y se conecta a entradas de suministro de gas para suministrar en forma separada los medios gaseosos a los canales de operación de la primera sección, mientras que la segunda sección está provista con un tubo metálico adicional y con canales de operación anulares únicamente, mientras que el tubo interno de esta sección está cerrado en ambos extremos del mismo y se llena con un material refractario, las aberturas de los canales de operación anular en esta sección de la tobera se 52/336 incrustan en la forma de capilares para el metal liquido.
2. 2. El dispositivo de tobera de la reivindicación 1, en donde los canales de operación anular, provistos en la segunda sección de los tubos metálicos coaxiales, en las partes de pasaje en la primera sección del canal de operación se trazan con superficies cónicas rectas con unión uniforme en los extremos del pasaje y la parte extrema del tubo interno, al menos en la parte de pasaje, pasa en una varilla cónica coaxialmente ubicada en el canal de operación central de la primera sección.
3. 3. El dispositivo de tobera de la reivindicación 1, en donde los canales anulares de la segunda sección de superficie esférica de los tubos de metal coaxiales, también proporcionan una unión extrema de pasaje uniforme, en las partes de paso en los canales de operación de la primera sección, mientras que la parte extrema del tubo interno al menos en esta parte del pasaje pasa a una varilla cónica ubicada coaxialmente en el canal de operación central de la primera sección.
4. 4. El dispositivo de tobera de la reivindicación 1, en donde los canales de operación anular se calibran en la segunda sección del forro aislante colocando entre los tubos un resorte calibrador que tiene un diámetro inicial menor que el diámetro externo del tubo en el que se instala el resorte. 52/336
5. 5. El dispositivo de tobera de la reivindicación 1, en donde el tubo interno de la segunda sección de los tubos metálicos coaxiales tiene rebordes calibrados ubicados a través de su diámetro externo, mientras que éstos también están en la parte del pasaje de la segunda sección de los tubos metálicos coaxiales en la primera sección.
6. 6. El dispositivo de tobera de la reivindicación 1, en donde los tubos de la segunda sección del forro aislante tienen una unión soldada anular. 52/336 RESUMEN La invención se refiere a la producción y al procesamiento de metal liquido en metalurgia. El dispositivo de tobera de la invención para introducir medios gaseosos bajo una capa de metal liquido, comprende un bloque anidado hecho de material refractario provisto con un forro aislante incorporado en el mismo, tubos metálicos coaxiales provistos con al menos un canal de operación central y al menos un canal de operación anular que se colocan en un lado del mismo para entrar en un metal liquido y conectados separadamente a entradas para suministrar medios gaseosos al metal. De acuerdo con la invención, los tubos metálicos coaxiales consisten de dos secciones interconectadas que tienen diámetros diferentes. La primera sección tiene un diámetro más pequeño y se usa para suministrar los medios gaseosos al metal liquido. La segunda sección tiene un diámetro más grande y se conecta a las entradas para suministrar de forma independiente los medios gaseosos a los canales de operación de la primera sección. La segunda sección tiene un tubo adicional y los canales de operación anular únicamente. El tubo interno de la sección está cerrado en ambos extremos del mismo y está lleno de material refractario, los espacios de los canales de operación anular de la tobera están incrustados en forma de capilares para el metal liquido. La invención 52/336 proporciona una posibilidad para excluir un derrame de metal a través de los canales de operación. 52/336