BOQUILLA DE COLADA.

Boquilla de colada que comprende las siguientes características:

a) una parte tubular, alargada (10), que define una primera parte (12u) de un canal de colada (12) con un eje longitudinal central (L), b) una parte en forma de placa (14), provista de una abertura pasante para el flujo (16) entre su superficie (18) opuesta a la parte tubular (10) y su sección (20) adyacente a dicha parte tubular (10), c) la abertura pasante para el flujo (16) que define una segunda parte (12o) del canal de colada (12), d) una zona periférica (22) entre dicha superficie (18) y dicha sección (20) que comprende dos superficies de apoyo (24), e) proporcionando cada una de las superficies de apoyo (24) por lo menos una curvatura, que se extiende a lo largo de un plano imaginario perpendicular a la dirección del eje longitudinal central (L), f) estando dispuestas dichas superficies de apoyo (24) de forma inversa

La presente invención se refiere a una boquilla de colada, sirviendo dicha boquilla para la transferencia de una fusión de metal de un recipiente metalúrgico (superior) tal como un cazo, a otro recipiente metalúrgico (inferior), tal como un embudo.

Dadas las rigurosas condiciones durante la colada de metal (temperaturas hasta 1700ºC, ataque químico y metalúrgico), dicha boquilla de colada está realizada normalmente en un material cerámico refractario con una alta resistencia a la temperatura.

Típicamente la boquilla de colada comprende una parte tubular, alargada, que define una parte de un canal de colada con un eje longitudinal central y una parte en forma de placa, dotada de una abertura pasante para el flujo entre su superficie opuesta a la parte tubular y su sección adyacente a dicha parte tubular, definiendo la abertura pasante para el flujo una segunda parte de dicho canal de colada.

En la medida de lo posible el diseño general de una boquilla de colada es más o menos idéntico, con independencia de si se utiliza como una denominada “boquilla interior de colada”, instalada en dicho recipiente metalúrgico superior (por ejemplo, un cazo) o como una “boquilla exterior de colada” que sigue a dicha boquilla interior de colada en el sentido del flujo de la fusión metalúrgico. Dicha “boquilla exterior de colada” se puede diseñar a modo de una “boquilla de entrada sumergida”. Con frecuencia, se diseña a modo de “boquilla de colada para un dispositivo de introducción y/o retirada de boquilla”, particularmente para un cambio rápido durante la colada.

Cuando se utiliza a modo de una “boquilla interior de colada” dicha parte en forma de placa está dispuesta normalmente en el extremo inferior (según el sentido de flujo de la fusión), mientras que la “boquilla exterior de colada” está dispuesta de forma viceversa cuando se utiliza en un cambiador de tubo.

En ambos casos, están previstos unos medios para sujetar la boquilla precisamente en la posición deseada. En la medida de lo posible, las boquillas conocidas están dotadas de unas superficies de apoyo a lo largo de la zona periférica de dicha parte en forma de placa.

Según el documento EP 1 289 696 B1 y EP 1 590 114 B1 dicha parte en forma de placa comprende, en lados opuestos, dos superficies de apoyo planas que forman un ángulo comprendido entre 20º y 80º, con respecto al eje longitudinal central del canal de colada.

Durante la utilización, la parte en forma de placa de dicha boquilla de colada está sujetada en posición contra una parte en forma de placa correspondiente de otro componente refractario. Dicho otro componente refractario puede, por ejemplo, consistir en un componente refractario en forma de placa de un sistema de puerta deslizante, o puede ser la parte en forma de placa de una boquilla de colada correspondiente. Las partes en forma de placa son sometidas a diferentes niveles de expansión térmica en la zona adyacente al canal de colada y en la zona más lejos del canal de colada. Esto puede hacer que la parte en forma de placa, de otro modo plana, sea obligada a doblarse para adaptar el nivel mayor de expansión en la zona del canal de colada. El efecto de este fenómeno es que se reduce la zona de contacto entre las partes en forma de placa de las boquillas de colada y sus otros componentes refractarios correspondientes, y dicha zona se limita a una sección anular relativamente reducida que delimita el canal de colada. Esto produce una serie de riesgos. En primer lugar, los esfuerzos termomecánicos causados por la expansión térmica diferencial por toda la zona de la parte en forma de placa pueden dar lugar a la propagación de unas microgrietas o grietas en dicha parte en forma de placa y/o en la zona entre dicha parte en forma de placa y la parte tubular adyacente. En segundo lugar, la zona reducida de contacto da lugar a un sellado reducido entre los componentes refractarios, lo que puede permitir la entrada de aire en el flujo de metal fundido (lo que da lugar a la oxidación y al deterioro de la calidad del acero colado) o, de forma conversa, a la fuga del acero fundido.

En este sentido, existe una demanda permanente para aumentar y optimizar el diseño, la seguridad y/o el uso de dicho tipo de boquillas.

Típicamente, una serie de dispositivos empujadores (cilindros empujadores) están actuando sobre cada una de las superficies de apoyo. Dichos dispositivos empujadores están dispuestos uno al lado del otro (en paralelo) de modo que sus respectivas fuerzas de presión son más o menos paralelas entre sí. Cada una de ellos ejerce una fuerza más o menos idéntica sobre la parte correspondiente de la superficie de apoyo. Sin embargo, dichas fuerzas no están dirigidas necesariamente a la zona de la parte en forma de placa alrededor del canal de colada a la que está delimitada la zona de contacto y siendo los esfuerzos termomecánicos mayores. Se supera dicha limitación mediante el diseño de las boquillas de colada de la presente invención en las que las superficies de apoyo respectivas son curvadas en lugar de planas.

La invención del solicitante proporciona una boquilla de colada del tipo mencionado con una mejor distribución de esfuerzos sobre la placa y que concentra las fuerzas empujadoras hacia la zona alrededor del canal de colada.

La invención sustituye las superficies de apoyo planas según la técnica anterior por una superficie de apoyo curvada., incluyendo una superficie de apoyo curvada con respecto al eje longitudinal central del canal de colada. Esto permite ejercer fuerzas de presión de forma más concéntrica (con respecto al eje longitudinal central del canal de colada) en el material refractario.

En su forma de realización más general la invención se refiere a una boquilla de colada que comprende las siguientes características:

− una parte tubular, alargada, que define una primera parte de un canal de colada con un eje longitudinal central, − una parte en forma de placa dotada de una abertura pasante para el flujo entre su superficie opuesta a la parte

tubular y su sección adyacente a dicha parte tubular, − la abertura pasante para el flujo que define una segunda parte del canal de colada, − una zona periférica entre dicha superficie y dicha sección que comprende dos superficies de apoyo, − proporcionando cada una de las superficies de apoyo por lo menos una curvatura, que se extiende a lo largo de

un plano imaginario perpendicular a la dirección del eje longitudinal central (L), − estando dispuestas dichas superficies de apoyo de forma inversa.

La disposición inversa de las superficies de apoyo da lugar a un diseño de la parte en forma de placa de la boquilla de colada que puede ser invertido especularmente con respecto a un plano longitudinal imaginario que incluye el eje longitudinal central del canal de colada.

En una forma de realización preferida, la zona periférica comprende dos superficies de apoyo distintas y dos secciones superficiales planas dispuestas en sentido paralelo la una con respecto a la otra y entre dichas dos superficies de apoyo distintas. Es decir: la zona periférica de la parte en forma de placa es tal como se explica a continuación; una superficie de apoyo curvada es seguida por una sección superficial plana, que a su vez es seguida por la segunda superficie de apoyo curvada y ésta, a continuación, es seguida de nuevo por una sección superficial plana. Típicamente, la parte en forma de placa presenta una forma rectangular/cuadrada (visto desde arriba). Un diseño correspondiente se ilustra en los dibujos adjuntos.

Dicha curvatura de las superficies de apoyo puede presentar un radio constante o puede variar a lo largo de la superficie de apoyo. Esto permite proporcionar unas fuerzas radiales desde los dispositivos empujadores hacia la parte en forma de placa de la boquilla. En función de la curvatura las fuerzas de presión no se extienden más en sentido paralela la una con respecto a la otra, sino en sentido convergente.

Según otra forma de realización cada una de dichas dos superficies de apoyo proporciona una curvatura que corresponde a una parábola en una sección transversal perpendicular al eje longitudinal central de dicho canal de colada.

El diseño descrito anteriormente presenta una boquilla con dos superficies de apoyo cada una de las cuales se caracteriza porque presenta una curvatura a lo largo de un plano imaginario,... [Seguir leyendo]

1. Boquilla de colada que comprende las siguientes características:

a) una parte tubular, alargada (10), que define una primera parte (12u) de un canal de colada (12) con un eje longitudinal central (L), b) una parte en forma de placa (14), provista de una abertura pasante para el flujo (16) entre su superficie (18) opuesta a la parte tubular (10) y su sección (20) adyacente a dicha parte tubular (10), c) la abertura pasante para el flujo (16) que define una segunda parte (12º) del canal de colada (12), d) una zona periférica (22) entre dicha superficie (18) y dicha sección (20) que comprende dos superficies de apoyo (24), e) proporcionando cada una de las superficies de apoyo (24) por lo menos una curvatura, que se extiende a lo largo de un plano imaginario perpendicular a la dirección del eje longitudinal central (L), f) estando dispuestas dichas superficies de apoyo (24) de forma inversa.

2. Boquilla de colada según la reivindicación 1, en la que cada una de las superficies de apoyo (24) proporciona una curvatura que se extiende a lo largo de un plano imaginario que comprende el eje longitudinal central (L).

3. Boquilla de colada según la reivindicación 1, que incluye una zona periférica (22) que comprende:

a) dos superficies de apoyo distintas (24) y b) dos secciones superficiales planas (26) dispuestas en paralelo una con respecto a la otra y entre dichas dos superficies de apoyo distintas (24).

4. Boquilla de colada según la reivindicación 1, en la que cada una de dichas dos superficies de apoyo (24) proporciona una curvatura de radio constante.

5. Boquilla de colada según la reivindicación 1, en la que cada una de dichas superficies de apoyo (24) proporciona una curvatura, que corresponde a una parábola en una sección transversal perpendicular a la dirección del eje longitudinal central (L) de dicho canal de colada (12).

6. Boquilla de colada según la reivindicación 1, en la que cada una de dichas dos superficies de apoyo (24) proporciona una curvatura a lo largo de un plano imaginario perpendicular a la dirección del eje longitudinal central

(L) del canal de colada (12), siendo un radio R2 por lo menos 2 veces mayor que el diámetro D de la abertura pasante para el flujo (16).

7. Boquilla de colada según la reivindicación 1, en la que cada una de dichas superficies de apoyo (24) proporciona dicha curvatura, que se extiende a lo largo de un plano imaginario que comprende el eje longitudinal central (L) del canal de colada (12), extendiéndose dicha curvatura en un sentido desde dicha superficie (18) opuesto a la parte tubular (10) hasta dicha sección (20) adyacente a dicha parte tubular (10), de tal modo que las superficies de apoyo forman parte de una forma de embudo.

8. Boquilla de colada según la reivindicación 7, en la que dicha curvatura es de radio constante entre su extremo opuesto a la parte tubular (10) y dicha sección (20) adyacente a dicha parte tubular (10).

9. Boquilla de colada según la reivindicación 1, en la que dicha curvatura se extiende parcialmente entre su extremo opuesto a la parte tubular (10) y dicha sección (20) adyacente a dicha parte tubular (10).

10. Boquilla de colada según la reivindicación 1 ó 2, en la que cada una de dichas superficies de apoyo (24) proporciona una forma que corresponde a una superficie parcial de una de las siguientes formas geométricas: paraboloide, cono, bóveda, cilindro, toro.

11. Boquilla de colada según la reivindicación 2, en la que cada una de dichas superficies de apoyo (24) proporciona una forma que corresponde, en una sección longitudinal de la boquilla de colada, por lo menos a una de las siguientes formas geométricas; parábola, envolvente.

12. Boquilla de colada según la reivindicación 1, en la que dicha parte en forma de placa (14) presenta una zona de sección transversal en dicha sección (20) adyacente a dicha parte tubular (10) que en su extremo opuesto a la parte tubular (10).

13. Boquilla de colada según la reivindicación 1, realizada en un material cerámico y refractario, y diseñada como una sola pieza.

14. Boquilla de colada según la reivindicación 1, en la que dicha parte en forma de placa (14) y dicha parte tubular

(10) son unas partes prensadas de forma isostática.

15. Boquilla de colada según la reivindicación 1, rodeada por lo menos parcialmente, por una envuelta metálica (28).