canal de colada para guiar un flujo de metal liquido.(es2179425)

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OFICINA ESPAÑOLA DE
PATENTES Y MARCAS
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kInt. Cl. : C21B 7/14
11 Número de publicación:
2 179 425
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ESPAÑA
B22D 35/04
F27D 3/14
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TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA
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kNúmero de solicitud europea: 98204305.1
kFecha de presentación: 18.12.1998
kNúmero de publicación de la solicitud: 0 926 248
kFecha de publicación de la solicitud: 30.06.1999
T3
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54 Tı́tulo: Canal de colada para guiar un flujo de metal lı́quido.
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73 Titular/es: Danieli Corus Europe BV
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72 Inventor/es: Laar, Jacobus van y
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74 Agente: Dı́ez de Rivera de Elzaburu, Alfonso
30 Prioridad: 23.12.1997 NL 1007881
P.O. Box 10000
1970 CA Ijmuiden, NL
45 Fecha de la publicación de la mención BOPI:
16.01.2003
45 Fecha de la publicación del folleto de patente:
ES 2 179 425 T3
16.01.2003
Aviso:
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Laar, Floris Ronald van
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En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletı́n europeo de patentes,
de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina
Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar
motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de
oposición (art. 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas).
Venta de fascı́culos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid
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ES 2 179 425 T3
DESCRIPCION
Canal de colada para guiar un flujo de metal
lı́quido.
La invención se refiere a un canal de colada
para el guiado de un flujo de metal lı́quido y/o escoria, el cual comprende un revestimiento permanente refractario y, en el interior de este último,
un revestimiento de desgaste refractario. Los canales de colada de esta naturaleza se emplean,
por ejemplo, en altos hornos. En esta aplicación,
después de haber sangrado el alto horno, el hierro lı́quido que se produce en el mismo se conduce
por un canal de colada hasta un cazo o vehı́culo
de transporte del hierro lı́quido.
Una capa de escoria lı́quida, que se separa del
hierro mientras se mueve por el canal de colada
y se conduce a un cazo separado, flota sobre el
hierro lı́quido.
Los canales de colada del tipo descrito están
sometidos a choques términos bruscos, a la acción
agresiva del hierro fundido y de la escoria derretida, y a la abrasión causada por los flujos de
hierro y escoria que circulan a altas velocidades.
Por esta razón, existe una necesidad de contar
con estructuras de canales de colada que tengan
una larga vida útil y que puedan repararse con
facilidad.
En general, en la estructura del canal de colada, parte de su revestimiento está diseñado como un revestimiento llamado permanente, y otra
parte se diseña como el llamado revestimiento de
desgaste. La intención al hacer esto es para que
el revestimiento de desgaste, que se llega a dañar con el paso del tiempo, sea sustituido en su
totalidad, mientras que el revestimiento permanente está diseñado de forma que pueda durar
durante un largo tiempo. Para conseguir esto, es
importante que no exista posibilidad de deterioro
del revestimiento permanente como resultado del
desgaste mecánico, esfuerzos térmicos o ataques
quı́micos.
De acuerdo con la invención, se consigue una
importante mejora en la estructura del canal de
colada conocida por el hecho de que el revestimiento permanente está situado dentro de una
caja de acero tipo canalón alargado, unos conductos paralelos por los que circula un medio refrigerante gaseoso atraviesan este revestimiento
permanente dividido a lo largo de la circunferencia en la proximidad del fondo y de las paredes
de la caja de acero, y el revestimiento de desgaste y el revestimiento permanente están separados
uno del otro mediante una capa deformable que
está hecha con un grupo de materiales que comprende una mezcla de apisonado refractaria seca
y un fieltro refractario. Se ha comprobado que
la ventaja de esta estructura consiste en el hecho
de que la refrigeración dentro de la caja de acero
permite mantener esta caja de acero a una temperatura más o menos uniforme durante toda la
vida útil del canal de colada. Por consiguiente,
la caja de acero puede mantener una alta estabilidad dimensional, de forma que el revestimiento permanente no está sometido a tensiones externas causadas por deformaciones en la caja de
acero. Sin esta estabilidad dimensional de la caja
de acero, pueden aparecer deformaciones, grietas
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y fisuras abiertas en el revestimiento refractario
del canal de colada. Estos problemas aumentan
de forma considerable el riesgo de irrupción del
acero a través del canal de colada.
Se obtiene una protección adicional del revestimiento permanente en la novedosa estructura
del canal de colada si el revestimiento de desgaste y el revestimiento permanente se separan
uno del otro mediante una capa deformable que
está formada del grupo de materiales que comprende una mezcla de apisonado refractaria seca
y un fieltro refractario. Como resultado de ello, si
la temperatura del revestimiento de desgaste aumenta considerablemente como resultado del hierro lı́quido fluyendo por el mismo, una dilatación
térmica de este revestimiento de desgaste puede
ser absorbida por la capa deformable. Esta capa
sirve entonces como junta de dilatación y como
junta de deslizamiento. El revestimiento permanente está provisto por consiguiente también de
una protección mecánica contra la dilatación del
revestimiento de desgaste.
Se deberá tener en cuenta que si la temperatura del revestimiento de desgaste aumenta considerablemente, el material de la capa deformable
puede comenzar a sinterizarse consigo mismo.
Este será el caso en concreto si el revestimiento de desgaste se ha desgastado en un alto grado
y existe el riesgo de que el hierro lı́quido penetre a
través de la capa deformable. El hecho de que el
material se sinterice consigo mismo evita entonces que el hierro lı́quido pueda penetrar a través
del revestimiento permanente.
Se deberá tener en cuenta que varios intentos previos de proporcionar una refrigeración externa del revestimiento permanente no han tenido
éxito. Tales disposiciones de refrigeración en el
exterior de la caja de acero han hecho difı́cil el
evitar diferencias considerables de temperatura
en la superficie del canalón. Estas dan lugar a
deformaciones locales considerables en la caja. El
proporcionar una refrigeración detrás de la caja
de acero evita ahora una refrigeración irregular
de esta caja que cause deformaciones a la misma.
Se conoce por la memoria de la patente US
4.508.323 una construcción de canal de colada con
refrigeración por agua del revestimiento permanente, en la que además el canal de colada no
ha sido fabricado con una caja de acero sino dentro de una depresión en una cimentación de hormigón armado. El empleo de una caja de acero
presenta muchas ventajas en relación con esta conocida construcción. Se puede mencionar la posibilidad de construir el canal de colada de forma
más rápida, la posibilidad de prefabricarlo en otro
lugar, un mejor enfoque desde todos los puntos y
la posibilidad de montar el canal de colada en
forma móvil. En este último caso se hace posible
el compensar la dilatación térmica en dirección
longitudinal. Otra ventaja de la novedosa construcción del canal de colada en comparación con
dicha construcción de canal de colada conocida
consiste en que los conductos están diseñados para el transporte de un medio de refrigeración gaseoso. En comparación con la construcción conocida con refrigeración por agua esto proporciona
una mayor seguridad contra el peligro de una explosión en caso de una irrupción del hierro lı́quido
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a través del revestimiento refractario del canal de
colada.
Los conductos pueden ser formados de modo
que proporcionen una refrigeración local de parte
de la caja de acero.
Sin embargo, es preferible, de acuerdo con la
invención, que los conductos estén colocados en
la dirección longitudinal del canal de colada. En
este caso, es solo necesario el proporcionar medios
para suministrar y sacar el medio refrigerante por
los extremos del canal de colada.
De acuerdo con otra realización preferida, los
conductos se colocan en dirección vertical en las
paredes laterales del revestimiento permanente.
El beneficio de la estructura novedosa puede
aún aumentarse, de acuerdo con la invención, si el
revestimiento permanente, al menos en una capa
exterior, comprende una capa de hormigón colado
refractario hecho de un material que tenga una
conductividad térmica relativamente alta, donde
λ = 4 a 7 W/m2 .◦K, en cuya capa exterior se tienden los conductos, mediante colada en tubos de
acero. El resultado de la conductividad térmica
relativamente alta de esta capa exterior es que,
a pesar del hecho de que la refrigeración queda
localizada alrededor de los tubos, la capa exterior está sin embargo a una temperatura igual
baja. Esto evita una distribución de temperatura
no uniforme en la caja de acero, lo que podrı́a
causar que la misma se deformarse.
Los canales de colada de hierro se sitúan sobre la plataforma de vertido de un alto horno,
en donde a menudo se utilizan herramientas pesadas. En este caso, existe un riesgo de daños
mecánicos provenientes del exterior de la caja de
acero, lo que de nuevo podrı́a causar daños en el
revestimiento permanente. Se ha descubierto que
se puede reducir este riesgo considerablemente si
al menos las paredes laterales del revestimiento
permanente están provistas de anclajes de acero
que van fijados a la caja de acero. Esto proporciona una estructura monolı́tica muy robusta que
puede muy bien resistir influencias externas.
Si el revestimiento de desgaste se ha desgastado en alto grado, la temperatura en el interior del revestimiento permanente empezará sin
embargo a aumentar. Por tanto, se prefiere fabricar la parte del revestimiento permanente que
queda dentro de la capa exterior de conductividad térmica relativamente alta con un material
refractario de alta calidad. En este caso, se puede
considerar, por ejemplo, un hormigón refractario
con una alta proporción de Al2 O3 .
El aire puede ser considerado como medio refrigerante que fluye por los conductos. Se ha descubierto que se pueden obtener buenos resultados
conectando los conductos a un sistema de refrigeración forzada por aire.
De acuerdo con otra realización, un extremo
de cada uno de los conductos se conecta a una
chimenea de suficiente altura para mantener un
tiro natural a través de los conductos.
La invención se explicará con más detalle haciendo referencia a una figura.
Esta figura muestra una vista esquemática en
corte transversal de una estructura de un canal
de colada de hierro, la cual se designa por la referencia 1, en un alto horno. El pasaje formado
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por este canal de colada tiene forma cónica; en el
caso que se muestra, este pasaje tiene aproximadamente 900 mm de ancho en su fondo y las paredes inclinadas forman un ángulo de 9◦ con respecto a la vertical. Sin embargo, se deberá tener
en cuenta que estas dimensiones no son fundamentales para proporcionar el entendimiento de
la invención y pueden seleccionarse para que sean
diferentes en cada instalación de alto horno.
El canal de colada se forma en el interior de
una caja de acero 2, la cual tiene a su vez la forma de un canalón alargado. Si es apropiado, la
caja de acero 2 puede ir provista, en el interior
de un revestimiento de material aislante térmico.
La longitud de tal estructura de canal de colada
puede ser, dependiendo de la situación local, de
aproximadamente de 12 a 20 m.
Dentro de la caja de acero 2 se encuentra primero una capa exterior de material refractario
3 con una conductividad térmica relativamente
alta, donde λ = 4 a 7 W/m2.◦ K. Esta capa
puede, por ejemplo, comprender de forma muy
conveniente un hormigón colado basado en SiC.
En esta capa 3, en el caso que se muestra, un
cierto número de conductos 4 con sección transversal circular corren a través de las paredes laterales y un cierto número de conductos 5 con
sección transversal rectangular corren a lo largo
del fondo. Sin embargo, los conductos 5 pueden
también tener una sección transversal circular o
cuadrada. Los conductos 4 están formados por
tubos de acero de pared gruesa que están empotrados en el material de hormigón colado.
Preferiblemente, los tubos han sido previamente cubiertos con una mano de pintura, parafina u otro agente que evite su adherencia al
hormigón. Es también necesario asegurarse de
que los tubos 4 o 5 no están sólo colocados en
los extremos del canal de colada. Esto permite
la dilatación de los tubos como resultado de los
efectos de la temperatura.
Los tubos que forman los conductos 5 se tienden libremente en el fondo de la caja de acero y
están preferiblemente separados de la misma por
una capa delgada aislante, por ejemplo una capa
de fieltro refractario.
En el interior de la capa 3 hay una capa de material refractario 7 que comprende un hormigón
refractario con un alto contenido de Al2 O3 . Esto
proporciona un material fuertemente refractario.
Un cierto número de anclajes 6, que se extienden a través de la capa 3 en la capa 7, están soldados a las paredes laterales de la caja de acero 2.
El resultado es una unidad monolı́tica y robusta,
que forma un conjunto que comprende la caja de
acero 2 y las capas 3 y 7. Conjuntamente, las capas 3 y 7 forman el revestimiento permanente de
la estructura del canal de colada.
Con respecto a la estructura adicional del canal de colada, se anclan primero unas losas macizas 9 de forma temporal a una distancia de la
capa 7, con un claro espacio intermedio entre las
losas 9 y la capa 7. Este espacio intermedio se
llena con un material refractario granular que es
ligeramente apisonado o con un fieltro refractario. La capa 8 formada de esta manera puede
servir como junta de dilatación y como junta de
deslizamiento para la absorción de las dilatacio3
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nes térmicas. Las losas preformadas 9 pueden ser
losas de hormigón prefabricadas. La composición
de estas losas no es crı́tica. Pueden, entre otros,
ser de hormigón refractario con un alto contenido de Al2 O3 , pero pueden también ser de material refractario comprimido que contenga carbono
o grafito. Asimismo, en estas losas 9 se coloca
un hormigón colado refractario convencional, que
adopta la forma de un bloque 10 mediante un
molde.
Las capas 3 y 7 forman el revestimiento permanente de la estructura del canal de colada,
mientras que las capas 9 y 10 pueden ser consideradas como el revestimiento de desgaste. Según el
bloque 10 se va desgastando, la temperatura del
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material de la capa 8 podrá aumentar aún más,
y a la larga el material comenzará a sinterizarse
consigo mismo. Esto puede considerarse como
una ventaja, ya que evita que el hierro que ha
irrumpido a través del bloque 10 y de las losas 9
pueda penetrar más a través de la capa 8, con el
resultado de que el revestimiento permanente no
queda afectado.
Los conductos 4 y 5 están conectados a un
sistema de refrigeración forzada por aire (no se
muestra). Se puede considerar, por ejemplo, un
ventilador, cuyo conducto de salida está conectado, a través de un colector, a cada uno de los
conductos 4 y 5.
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REIVINDICACIONES
1. Canal de colada para el guiado de un flujo
de metal lı́quido y/o de escoria, que comprende
un revestimiento permanente refractario (3, 7) y,
en el interior de éste, un revestimiento de desgaste refractario (9, 10), caracterizado porque el
revestimiento permanente está situado en el interior de una caja de acero alargada tipo canalón
(2), porque unos conductos paralelos (4, 5) por
los que fluye un medio de refrigeración gaseoso
corren a través de este revestimiento permanente
dividido a lo largo de la circunferencia en la proximidad del fondo y de las paredes de la caja de
acero, y porque el revestimiento de desgaste y el
revestimiento permanente están separados entre
sı́ por una capa deformable (8) que está hecha del
grupo de materiales que comprende una mezcla
de apisonado refractaria seca y un fieltro refractario.
2. Canal de colada de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los conductos
están colocados en la dirección longitudinal del
canal de colada.
3. Canal de colada de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los conductos
están colocados en dirección vertical en las paredes laterales del revestimiento permanente.
4. Canal de colada de acuerdo con la reivin-
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dicación 1, 2 o 3, caracterizado porque el revestimiento permanente, al menos en una capa
exterior, comprende una capa de hormigón colado
refractario hecho de un material con una conductividad térmica relativamente alta, donde λ = 4
a 7 W/m2 .◦K, en cuya capa exterior se disponen
los conductos, mediante colada en tubos de acero.
5. Canal de colada de acuerdo con una de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque
al menos las paredes laterales del revestimiento
permanente están provistas de anclajes de acero
que están fijados a la caja de acero.
6. Canal de colada de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, caracterizado porque el revestimiento permanente, en el interior de la capa exterior que tiene el valor de λ relativamente alto,
comprende un material refractario de alta calidad.
7. Canal de colada de acuerdo con una de
las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque
los conductos están conectados a un sistema de
refrigeración forzada por aire.
8. Canal de colada de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque un
extremo de cada uno de los conductos está conectado a una chimenea de suficiente altura para
mantener un tiro natural a través de los conductos.
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NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva
del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD
2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicación
del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del
7-10-1992, no producirán ningún efecto en España
en la medida en que confieran protección a productos quı́micos y farmacéuticos como tales.
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Esta información no prejuzga que la patente esté o
no incluı́da en la mencionada reserva.
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