ES2235715T3 - Procedimiento para el recubrimiento de orificios de descarga, tubos de colada, tubos de proteccion contra chorros de colada y piezas de trabajo de este tipo para la colada y transporte de masas fundidas. - Google Patents
Procedimiento para el recubrimiento de orificios de descarga, tubos de colada, tubos de proteccion contra chorros de colada y piezas de trabajo de este tipo para la colada y transporte de masas fundidas.Info
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Abstract
Procedimiento para el recubrimiento de orificios de descarga, tubos de colada, tubos de protección contra chorros de colada y piezas de trabajo de este tipo para la colada y transporte de masas fundidas, en particular, de las masas fundidas metálicas usadas en la industria del acero, en el que la superficie de una pieza de trabajo se recubre al menos parcialmente con un material aislante formado por una mezcla de al menos una materia prima y al menos una sustancia aglutinante, que al menos después de un endurecimiento conforma una estructura microporosa, caracterizado porque la pieza de trabajo antes del recubrimiento con material aislante se provee de un recubrimiento antioxidante.
Description
Procedimiento para el recubrimiento de orificios
de descarga, tubos de colada, tubos de protección contra chorros de
colada y piezas de trabajo de este tipo para la colada y transporte
de masas fundidas.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para el recubrimiento de orificios de descarga, tubos
de colada, tubos de protección contra chorros de colada y piezas de
trabajo similares para la colada o transporte de masas fundidas, en
particular, de las masas fundidas metálicas usadas en la industria
del acero.
Al realizar la colada de masas fundidas, éstas
son guiadas convencionalmente desde un recipiente de distribución o
un horno de retención a través de un tubo de colada al molde o a la
coquilla. Dependiendo de la masa fundida, en particular, en el caso
de masas fundidas metálicas de diferentes materiales como acero,
aluminio, o similares, y dependiendo del procedimiento de colada,
se pueden emplear tubos de colada de los más variados materiales. En
el flujo de masa fundida son problemáticas las reacciones de choque
térmico y las congelaciones de la masa fundida que se producen por
medio de la disipación térmica en la región de los orificios de
descarga, tubos de colada y piezas de trabajo similares para la
colada o el transporte de masas fundidas. Las reacciones de choque
térmico y las congelaciones son iniciadas en este caso, en
particular, debido a las oscilaciones de temperatura causadas por la
disipación térmica de las piezas de trabajo.
Las reacciones térmicas y las congelaciones
condicionan en este caso, la necesidad de una limpieza de las masas
fundidas que se emplean para la colada, que normalmente se realiza
por medio de lanzas de oxígeno y similares por medio del quemado de
las masas fundidas y metales pegados, por ejemplo, acero o aluminio.
La limpieza de las piezas de trabajo empleadas para la colada de
masas fundidas por medio del quemado tiene en este caso un efecto
negativo en la durabilidad de las piezas de trabajo.
Para la reducción de reacciones de choque térmico
y congelaciones se conoce proveer a orificios de descarga, tubos de
colada, tubos de protección contra chorros de colada y piezas de
trabajo similares para la colada y el transporte de masas fundidas
de un aislamiento en la parte exterior. El aislamiento aplicado en
la parte exterior de las piezas de trabajo ha de minimizar
reacciones de choque térmico en caso del calentamiento de las
piezas de trabajo, y ha de evitar congelaciones.
Para el aislamiento se han usado hasta ahora
materiales de fibra de aislamiento que han sido clasificados
legalmente por razones de salud como cancerígenos de la categoría 2
con obligación de sustitución. Algunas sustancias de sustitución no
clasificadas, en particular sustancias de sustitución con reducida
proporción de fibra de alúmina, presentan a temperaturas por encima
de 1200ºC manifestaciones de descomposición y de fusión de fibras
individuales, que destruyen el efecto de aislamiento, o al menos lo
reducen. Además, algunos de los productos de descomposición son
dudosos desde el punto de vista sanitario. La mayoría de las
sustancias de sustitución sólo se pueden emplear hasta
aproximadamente 1000ºC.
Los nuevos procedimientos de colada usados en la
industria del acero, por ejemplo, la tecnología CSP, requieren
aislamientos para temperaturas de calentamiento por encima de
1200ºC, en particular debido a que las reacciones de choque térmicas
y las congelaciones llevan en estos procedimientos rápidamente a
roturas de colada, debido a que el acero líquido en estos
procedimientos se cuela a través de ranuras con un grosor de 15 mm
a 30 mm en los orificios de descarga.
Además, los nuevos procedimientos de colada
empleados en la industria del acero requieren geometrías complejas
de las piezas de trabajo usadas para la colada y el transporte de
masas fundidas que limitan el grosor del aislamiento.
Teniendo en cuenta este estado de la técnica, la
invención se basa en el objetivo de proporcionar un material de
aislamiento y un procedimiento para el recubrimiento de orificios de
descarga, tubos de colada, tubos de protección contra chorros de
colada y piezas de trabajo similares para la colada y el transporte
de masas fundidas, en particular, de masas fundidas metálicas usadas
en la industria del acero, que haga posible conformar un
aislamiento barato que no tenga implicaciones negativas sanitarias
ni medioambientales, que sea estable térmicamente también a elevadas
temperaturas de funcionamiento, en particular, a temperaturas por
encima de 1200ºC, y que presente una conductividad térmica
reducida.
Para la consecución técnica del objetivo, la
presente invención parte de un procedimiento para el recubrimiento
de orificios de descarga, tubos de colada, tubos de protección
contra chorros de colada y piezas de trabajo similares para la
colada y el transporte de masas fundidas, en particular, de masas
fundidas metálicas usadas en la industria del acero, tal y como se
describe en el documento
US-A-3269848; en este caso, la
superficie de la pieza de trabajo se recubre al menos parcialmente
con un material aislante hecho de una mezcla de al menos una
material prima y al menos una sustancia aglutinante, que conforma
una estructura microporosa al menos después de un
endurecimiento.
Aparte de la característica del material de la
sustancia pura de un aislamiento, por ejemplo, alúmina al 99,9%,
también la estructura en la que reside el aislamiento, por ejemplo,
referida a espacios huecos, repartición granulométrica y similar,
tiene una influencia fundamental en la estabilidad térmica y en la
conductividad térmica. Se muestra que la conductividad térmica de
aislamientos disminuye en general a medida que aumenta la porosidad.
La razón para ello es que las pérdidas de calor, en particular, a
temperaturas elevadas, se realizan fundamentalmente por medio de
disipación térmica. Cuanto mayor es la porosidad de un aislamiento,
más límite intergranular limitante presenta la disipación
térmica.
Se ha de conseguir la conformación de un
aislamiento estable térmicamente con disipación térmica reducida, y
con ello, con una conductividad térmica menor, en particular, a
temperaturas por encima de 1200ºC. El uso de una materia prima
microporosa permite además una conformación de un aislamiento barato
y que no ocasiona daños sanitarios ni medioambientales. Por lo
demás, según la invención es suficiente que la mezcla conforme al
menos después de un endurecimiento, por ejemplo, por medio del
secado o similar, una estructura microporosa. En este caso, tanto
la material prima como la misma sustancia aglutinante puede
representar una mezcla o bien un sistema de unión.
El material de aislamiento y el recubrimiento
conformado de esta manera ha de ser apropiado para orificios de
descarga, tubos de colada, tubos de protección contra chorros de
colada y piezas de trabajo de este tipo para la colada y transporte
de masas fundidas, en particular, también para cámaras de llenado de
acero o cerámicas, así como para tubos ascendentes de acero o
cerámicos, que son apropiados para la colada de masas fundidas de
aluminio.
Según la invención, la pieza de trabajo, antes
del recubrimiento con material aislante, se provee de un
recubrimiento antioxidante. El recubrimiento antioxidante se funde,
en este caso, al producirse un calentamiento o cocido, y conforma
una fase de vidrio. Por medio de la fase de vidrio, el
recubrimiento antioxidante crea una especie de capa de mediación
que garantiza que el recubrimiento de aislamiento se une de un modo
seguro con las piezas de trabajo que se han de recubrir para
realizar la colada o el transporte de masas fundidas. Esto es
especialmente importante para piezas de trabajo para la colada o el
transporte de masas fundidas de acero en procedimientos de colada
fundida, que existen normalmente a partir de grafito de alúmina,
grafito de óxido de zirconio estabilizado o parcialmente
estabilizado, así como SiC, SiO_{2} o Si en forma metálica además
de los aditivos específicos del fabricante que normalmente son
secretos. En estas piezas de trabajo es problemático aplicar o
rociar el recubrimiento aislante directamente sobre la superficie de
las piezas de trabajo, ya que en estos casos no se puede realizar
una fuerza de adherencia suficiente entre el recubrimiento de
aislamiento y la pieza de trabajo recubierta, al menos no de forma
que soporte la capacidad de funcionamiento del recubrimiento para al
menos 10 h.
En una configuración ventajosa de la invención,
el recubrimiento antioxidante se conforma por medio de un
endurecedor de muros disponible en el mercado o un endurecedor de
revoques que se aplica en la superficie de la pieza de trabajo, por
ejemplo, por medio de rociado o emplastecimiento. El endurecedor de
muros o el endurecedor de revoques se usa en este caso de modo
estándar en la industria de la construcción. Según una
configuración especialmente ventajosa de la invención, para el
recubrimiento antioxidante se usa un pegamento refractario
disponible en el mercado, que preferentemente favorece la formación
de fases de vidrio. Se ha revelado como especialmente adecuado un
pegamento compuesto por silicato de sodio y arcilla que presenta una
temperatura de aplicación de hasta 1200ºC. En este caso también se
pueden usar ya piezas de trabajo vidriadas antioxidantes
correspondientes, que se pueden adquirir en el mercado, y se pueden
proveer de un recubrimiento microporoso. El recubrimiento
microporoso puede estar dispuesto en este caso sobre el
recubrimiento o vidriado antioxidante, o al menos corroer
ligeramente éste parcialmente, y conformar con éste el recubrimiento
microporoso.
De un modo ventajoso, el recubrimiento
antioxidante se seca antes del recubrimiento de las piezas de
trabajo con material aislante, preferentemente a una temperatura de
100ºC.
En el primer uso de las piezas de trabajo
recubiertas de esta manera, durante el calentamiento de la pieza de
trabajo se funde el recubrimiento antioxidante, dependiendo del
material de recubrimiento antioxidante, en un intervalo de
temperaturas de aproximadamente 550ºC a aproximadamente 1200ºC. La
fase de vidrio que se origina en este caso puede reaccionar con la
estructura CA_{6} del SLA-92 y corroerla
ligeramente parcialmente. Gracias a ello se origina un
recubrimiento de aislamiento extraordinariamente adhesivo. La
reacción depende de la temperatura, y a elevadas temperaturas por
encima de 1000ºC se conforma una muy buena capa de aislamiento que
es antioxidante al mismo tiempo.
De un modo ventajoso, esta reacción se refuerza
usando además un pegamento refractario como consecuencia de la
elevada conformación de fases de vidrio. El pegamento refractario
provoca que se ajuste la conformación de fases de vidrio tanto a
temperaturas por encima de 1260ºC como a temperaturas por debajo de
1000ºC.
Se ha revelado como algo adecuado, a temperaturas
en la superficie de las piezas de trabajo de aproximadamente 900ºC y
por debajo, añadir al pegamento refractario que sirve como mediador
álcalis y/o ácido bórico o bien sus derivados. Gracias a ello se
garantiza que las fases de vidrio fundidas se conforman ya a
aproximadamente 550ºC, de manera que se puede conformar el
recubrimiento de aislamiento antioxidante adicional también a
temperaturas reducidas. Además, la adición de ácido bórico trae
consigo la ventaja de que la viscosidad de las fases de vidrio que
se conforman aumenta a medida que aumenta la temperatura, y de este
modo se mejora la adherencia y la característica antioxidante del
recubrimiento.
Además, por medio de la adición de álcalis o
ácido bórico o sus derivados se puede adaptar el recubrimiento
aislante independientemente del recubrimiento antioxidante de modo
correspondiente a los requerimientos de las piezas de trabajo para
realizar la colada o el transporte de masas fundidas, en particular,
de tal manera que se conforma un nuevo recubrimiento antioxidante
aislante. En una configuración especialmente ventajosa de la
invención se usa ácido bórico o sales de ácido bórico en cantidades
de hasta el 30% en peso. Sin embargo, también son adecuadas de modo
ventajoso cantidades por debajo del 10% en peso y por encima del 30%
en peso, dependiendo de la necesidad de empleo y aislamiento.
El nuevo recubrimiento aislante que se forma
conforme a la invención representa prácticamente una capa de bloqueo
entre la atmósfera del entorno y el material refractario, y con ello
cumple con la finalidad de suprimir la oxidación, reduciendo para
ello la porosidad del cuerpo. Con ello, este recubrimiento es
especialmente apropiado para el uso en barras de tapón hechas de
gráfico de alúmina debido a la acción antioxidante.
Como materia prima microporosa especialmente
indicada se ha acreditado el SLA-92 con un tamaño de
grano de hasta 1,0 \mum y en cantidades de aproximadamente 65 a
98% en peso, preferentemente en cantidades de aproximadamente 90% en
peso. El SLA-92 es un hexaaluminato de calcio (CaO x
6 Al_{2}O_{3} o CA_{6}) con una densidad aparente de 0,75
g/cm^{3}. El SLA-92 contiene aproximadamente 92%
de Al_{2}O_{3} y aproximadamente 7,55 de CaO. El
SLA-92 presenta una porosidad elevada de normalmente
75%, y un radio de poros de 0,5 a 2,5 \mum.
Se ha revelado como ventajoso el uso de un
cemento como sustancia aglutinante, preferentemente de
CA-270 en cantidades de aproximadamente 2 a 35% en
peso, preferentemente de aproximadamente 10% en peso. El
CA-270 en un cemento de aluminato de calcio de la
empresa ALCOA. Aparte de cemento como sustancia aglutinante, también
son adecuados, sin embargo, otros sistemas aglutinantes, en
particular, uniones de fosfatos, uniones de resina sintética,
vidrio soluble y similares, así como aglutinantes orgánicos como
pegamentos acrílicos, resinas de poliéster, resina epoxi o sistemas
similares, que después del fraguado se craquean.
Según otra configuración ventajosa de la
invención, la mezcla comprende aditivos para el incremento de la
resistencia verde, así como aditivos para la mejora del
comportamiento de fraguado.
Por lo que se refiere al procedimiento, la
superficie de una pieza de trabajo para la colada o el transporte de
masas fundidas se recubre al menos parcialmente con el material
aislante.
De un modo ventajoso, el material para el
recubrimiento se prepara con agua, alimentándose al material
aislante en cantidades que hacen posible un rociado o aplicación, en
particular, un emplastecimiento del material aislante sobre la
pieza de trabajo. La proporción de agua se rige según el método de
recubrimiento. Para el rociado, la mezcla se hace muy fluida por
medio de una adición de agua correspondiente, para el uso como masa
para emplastecimiento, por medio de una adición reducida de agua se
fabrica una pasta que dependiendo del grosor deseado o requerido de
la capa se conforma más o menos viscosa. Según una configuración
especialmente ventajosa de la invención, el material aislante se
aplica en grosores de capa variables sobre la pieza de trabajo. De
este modo, el recubrimiento, por lo que se refiere a su grosor de
capa, puede tomar un curso en la pieza de trabajo, por ejemplo, de 3
mm a 6 mm o 9 mm, y de vuelta a 3 mm o similar. Con ello se pueden
conformar capas aislantes contorneadas en su grosor, dependiendo del
requerimiento de uso y de aislamiento de las piezas de trabajo. En
una configuración especialmente preferida de la invención, el
material de aislamiento se aplica en un grosor de capa de
aproximadamente 1,0 mm sobre la pieza de trabajo. Después de proveer
las piezas de trabajo con el material aislante se seca el
recubrimiento, preferentemente a una temperatura de 100ºC.
El material aislante y el recubrimiento
conformado de esta manera es apropiado para orificios de descarga,
tubos de colada, tubos de protección contra chorros de colada y
piezas de trabajo de este tipo para la colada y transporte de masas
fundidas, en particular, también para cámaras de llenado de acero o
cerámicas, así como para tubos ascendentes de acero o cerámicos,
que son apropiados para la colada de masas fundidas de
aluminio.
Claims (21)
1. Procedimiento para el recubrimiento de
orificios de descarga, tubos de colada, tubos de protección contra
chorros de colada y piezas de trabajo de este tipo para la colada y
transporte de masas fundidas, en particular, de las masas fundidas
metálicas usadas en la industria del acero, en el que la superficie
de una pieza de trabajo se recubre al menos parcialmente con un
material aislante formado por una mezcla de al menos una materia
prima y al menos una sustancia aglutinante, que al menos después de
un endurecimiento conforma una estructura microporosa,
caracterizado porque la pieza de trabajo antes del
recubrimiento con material aislante se provee de un recubrimiento
antioxidante.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el recubrimiento antioxidante está
constituido por un endurecedor de muros o de un endurecedor de
revoques disponible en el mercado.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el recubrimiento antioxidante comprende
un pegamento refractario disponible en el mercado.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el recubrimiento
antioxidante se mezcla con álcalis, ácido bórico o derivados de
ácido bórico.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque al recubrimiento antioxidante se le
añaden álcalis, ácido bórico o derivados de ácido bórico en
cantidades de hasta un 30% en peso.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
recubrimiento antioxidante se seca antes del recubrimiento con
material aislante, preferentemente a una temperatura de 100ºC.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material aislante se prepara con agua para el recubrimiento.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque al material aislante se le suministra
agua en cantidades que hacen posible un rociado del material
aislante sobre la pieza de trabajo.
9. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque al material aislante se le suministra
agua en cantidades que hacen posible una aplicación del material
aislante sobre la pieza de trabajo.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material aislante se rocía sobre la pieza de trabajo.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material aislante se puede aplicar sobre la pieza de trabajo con una
espátula.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material aislante se aplica en grosores de capa variables,
preferentemente de modo variable sobre una pieza de trabajo que se
ha de recubrir.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material aislante se aplica en un grosor de capa de aproximadamente
1,0 mm.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
recubrimiento de material aislante se seca, preferentemente a una
temperatura de 100ºC.
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la materia
prima microporosa es hexaaluminato de calcio con una densidad
aparente de 0,75 g/cm^{3}.
16. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la materia
prima microporosa presenta un tamaño de grano medio de hasta 1,0
\mum.
17. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la materia
prima microporosa se usa en cantidades de aproximadamente 65 a 98%
en peso, preferentemente en cantidades de aproximadamente 90% en
peso.
18. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
sustancia aglutinante es un cemento, preferentemente cemento de
aluminato de calcio.
19. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
sustancia aglutinante se usa en cantidades de aproximadamente 2 a
35% en peso, preferentemente en cantidades de aproximadamente 10% en
peso.
20. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la mezcla
comprende además aditivos para el aumento de la resistencia
verde.
21. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la mezcla
comprende además aditivos para la mejora del comportamiento de
fraguado.
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