Válvula de compuerta deslizante lineal para una cuba metalúrgica.

Válvula de compuerta deslizante lineal (10) para una cuba metalúrgica,

que comprende:

una placa deslizante (20) que comprende un refractario (20') disquiforme rotativamente simétrico provisto de un primer orificio (30) y una placa fija (22) con un segundo orificio (32); y una bandeja deslizable (26) que soporta dicha placa deslizante (20) y dispuesta para hacer que dicha placa deslizante (20) se deslice respecto a dicha placa fija (22) para controlar una salida de dicha cuba metalúrgica por la posición relativa de dicho primer y segundo orificios (30; 32);

caracterizada porque presenta un anillo sujetador (300) para fijar dicha placa deslizante (20), comprendiendo dicho anillo sujetador una pluralidad de elementos de fijación elásticos (320) para fijar dicha placa deslizante (20) elásticamente a dicho anillo sujetador (300) para permitir la dilatación radial de dicha placa deslizante (20), unos medios pretensores ajustables para aplicar una pretensión predeterminada a dichos elementos de fijación elásticos (320) y por lo menos tres uniones rígidas (302) interconectadas por unas articulaciones (306) correspondientes para permitir la distribución circunferencial de la fuerza de fijación ejercida sobre dicha placa deslizante (20) por dichos elementos de fijación elásticos (320).

Válvula de compuerta deslizante lineal para una cuba metalúrgica.

La presente invención se refiere a una válvula de compuerta deslizante lineal para una cuba metalúrgica.

Se utilizan las válvulas de compuerta deslizantes en la metalurgia para abrir o cerrar un orificio vertedor de una cuba metalúrgica tal como una cuchara de colada, una artesa de colar, un convertidor o un horno de arco eléctrico. Las válvulas de compuerta deslizantes permiten controlar el caudal de metal fundido por la variación de la abertura del paso del flujo. Una aplicación típica es la colada continua del acero, donde el acero fundido se transfiere en un régimen deseado de una artesa de colar en un molde de colada continua.

Por lo general, se pueden distinguir dos tipos diferentes de válvulas de compuerta deslizantes lineales. En las denominadas válvulas de compuerta deslizantes de tres placas, una placa deslizante es móvil longitudinalmente, es decir deslizable entre una placa fija superior y una inferior estando las dos últimas inmóviles respecto de la cuba. Cada placa tiene un orificio y las de las placas inmóviles son coaxiales. La posición del orificio de la placa deslizante respecto de los orificios coaxiales determina la abertura del paso del flujo y con ello el caudal. El caudal se controla por medio de una operación de deslizamiento lineal que desplaza la placa deslizante. En el segundo tipo de válvulas de compuerta deslizantes, se omite la placa inmóvil inferior; sin embargo el principio de trabajo de la válvula de compuerta deslizante sigue siendo igual. La presente invención se aplica particularmente a las válvulas de compuerta deslizantes del último tipo.

Un elemento crítico en tales válvulas de compuerta deslizantes lineales es la placa deslizante que comprende por lo general una pieza plana realizada en un material refractario apropiado. Debido a las considerables tensiones térmicas, mecánicas y químicas ejercidas en la placa deslizante, el agrietamiento del material refractario ocurre después de tan sólo unas cuantas operaciones de colada. Con temperaturas de funcionamiento en el orificio por encima de los 1500º C y la dilatación térmica asociada, el agrietamiento ocurre por ejemplo debido al esfuerzo de tracción dentro del refractario causado por gradientes de la temperatura diferentes o debido al esfuerzo compresivo causado por la fijación de la placa deslizante. Otras causas pueden ser ataques químicos por parte del material fluyente y el desgaste mecánico debido a la presión de contacto considerable. También es conocido que el desgaste alcanza su grado más pronunciado en el área de la placa deslizante que desliza por debajo del orificio de la placa fija. A esta área del desgaste localizado se añade la tendencia del orificio de la placa deslizante a crecer en la dirección de deslizamiento, es decir, llegar a ser ovalado. Los últimos dos factores también juegan un papel en el agrietamiento del refractario que tiene dos consecuencias perjudiciales principales. Por una parte, existe la necesidad de substituir la placa deslizante y, por otra parte, existe la reducción de la impermeabilidad del canal de flujo con los riesgos resultantes de fugas del metal caliente y de la inclusión de gas en el flujo. En la colada continua del acero por ejemplo, las placas refractarias normalmente han de ser cambiadas a lo sumo después cinco ciclos de colada de válvula de compuerta deslizante.

Por consiguiente, existe un deseo de aumentar la durabilidad, es decir, la vida útil de las placas refractarias en general y de la placa deslizante en particular. Reduciendo la frecuencia del reemplazo, se pueden conseguir ahorros de coste significativos relacionados con las operaciones de mantenimiento y de piezas de recambio.

Puesto que la válvula de compuerta deslizante es un dispositivo relevante a la seguridad de la planta, existe también un deseo de tener más control sobre la degradación de las placas refractarias y un conocimiento incrementado sobre el estado de la válvula de compuerta deslizante en general y de las placas refractarias en particular.

Para superar parte de los problemas antes expuestos, la patente US nº 3.764.042 propone un mecanismo de compuerta deslizable, es decir una válvula de compuerta deslizante, en el cual un elemento de cierre para una salida de cuba es un disco que está montado para movimiento giratorio en una bandeja deslizable y de desplazamiento lineal en vaivén. Cada vez que se cierra la salida, el disco gira para prolongar la vida útil del disco. El mecanismo dado a conocer en la patente US nº 3.764.042 es de construcción relativamente simple pero permite el giro del disco sólo en combinación con una operación de deslizamiento. Puesto que el ángulo posible de rotación es limitado, se requieren varias operaciones de deslizamiento para obtener una posición angular determinada, lo que da lugar a un desgaste adicional de las placas refractarias. Otro inconveniente relacionado con el mecanismo de la patente US nº

3.764.042 lo presentan los riesgos de seguridad relacionados con la realización de la rotación en funcionamiento. Por ejemplo una falta de la capacidad de rotación puede dar lugar a la imposibilidad de cerrar la salida de la cuba. El documento EP 0 346 258 propone una placa deslizante que es rotativamente simétrica y está provista de un orificio central. La placa deslizante puede girar en la válvula de compuerta deslizante en funcionamiento. La válvula de compuerta deslizante dada a conocer en el documento EP 0 346 258 comprende un mecanismo combinado que permite tanto el deslizamiento de la placa deslizante de forma lineal como, independientemente de eso, la rotación de la placa deslizante sobre su eje de simetría. Este mecanismo combinado es sin embargo relativamente complejo y requiere un accionador adicional en el punto de colada para realizar la operación de deslizamiento. Además, con el dispositivo según lo dado a conocer, se necesita un mecanismo de control relativamente complejo para controlar ambos accionadores. En consecuencia, se puede esperar una susceptibilidad considerable a fallos en el ambiente severo impuesto en las plantas metalúrgicas. Adicionalmente, la rotación de la placa deslizante en funcionamiento

de la válvula de compuerta deslizante requiere la intervención y el conocimiento adicionales del operador de la colada.

Éstas pueden ser razones por las que los dispositivos dados a conocer no han encontrado uso extenso en la industria hoy. Sin embargo, se ha de reconocer que los resultados dados a conocer en la técnica anterior, es decir la simetría rotativa de la placa deslizante para reducir tensiones termomecánicas y la rotación de la placa deslizante para deslocalizar el desgaste, son contribuciones a la durabilidad creciente de la placa deslizante.

Otro tipo de válvula de compuerta deslizante lineal para una cuba metalúrgica se ha dado a conocer en el documento DE 38 05 074. Una variante de esta válvula comprende una placa deslizante provista de un refractario disquiforme circular, o sea, rotativamente simétrico con un primer orificio central y un reborde formado por una banda de acero externa ajustada por contracción. La válvula de compuerta comprende además una placa fija provista de un segundo orificio y un marco o bandeja deslizable que soporta la placa deslizante y está dispuesto para promover el deslizamiento de la placa deslizante respecto de la placa fija para controlar una salida de la cuba metalúrgica por la posición relativa de los orificios primero y segundo. Aunque según el documento DE 38 05 074 no se proporciona ningún mecanismo para girar la placa deslizante, sin embargo la placa deslizante se puede reutilizar después de un primer uso porque, debido a su simetría rotativa, se le puede girar manualmente en 90º y reinsertarla en su soporte para presentar superficies de desgaste substancialmente nuevas en el nuevo sentido de deslizamiento. Los inapropiados de este dispositivo son la carencia de medios fiables o, alternativamente, fuerzas de refuerzo laterales excesivas requeridas respectivamente para impedir la rotación no intencionada de la placa deslizante, en particular si esta última se reutiliza y presenta así un patrón de desgaste en ángulo respecto del sentido de deslizamiento. Otro inconveniente importante lo constituyen las considerables tensiones termomecánicas ejercidas sobre el refractario de la placa deslizante en funcionamiento debido a su fijación rígida. Como se observará, las válvulas de compuerta dadas a conocer en los documentos US 3 764 042 y EP 0 346 258 también presentan como característica una fijación rígida de... [Seguir leyendo]

1. Válvula de compuerta deslizante lineal (10) para una cuba metalúrgica, que comprende:

una placa deslizante (20) que comprende un refractario (20') disquiforme rotativamente simétrico provisto de un primer orificio (30) y una placa fija (22) con un segundo orificio (32) ; y una bandeja deslizable (26) que soporta dicha placa deslizante (20) y dispuesta para hacer que dicha placa deslizante (20) se deslice respecto a dicha placa fija (22) para controlar una salida de dicha cuba metalúrgica por la posición relativa de dicho primer y segundo orificios (30; 32) ;

caracterizada porque presenta un anillo sujetador (300) para fijar dicha placa deslizante (20) , comprendiendo dicho anillo sujetador una pluralidad de elementos de fijación elásticos (320) para fijar dicha placa deslizante (20) elásticamente a dicho anillo sujetador (300) para permitir la dilatación radial de dicha placa deslizante (20) , unos medios pretensores ajustables para aplicar una pretensión predeterminada a dichos elementos de fijación elásticos (320) y por lo menos tres uniones rígidas (302) interconectadas por unas articulaciones (306) correspondientes para permitir la distribución circunferencial de la fuerza de fijación ejercida sobre dicha placa deslizante (20) por dichos elementos de fijación elásticos (320) .

2. Válvula de compuerta deslizante según la reivindicación 1, que comprende además un soporte (24) de la placa deslizante montado en dicha bandeja deslizable (26) para ser rotativo, estando montada dicha placa deslizante (20) en dicho soporte rotativo (24) de la placa deslizante y siendo de este modo rotatoria respecto a dicha bandeja deslizable (26) , estando montado dicho anillo sujetador (300) en dicho soporte rotativo (24) de la placa deslizante para quedar bloqueado en rotación en dicho soporte (24) de la placa deslizante.

3. Válvula de compuerta deslizante según la reivindicación 1 o 2, en la que dicha placa fija (22) comprende un refractario disquiforme rotativamente simétrico provisto de dicho segundo orificio (32) , que comprende además:

otro anillo sujetador (300) para fijar dicha placa fija (22) , comprendiendo dicho otro anillo sujetador una pluralidad de elementos de fijación elásticos (320) para fijar elásticamente dicha placa fija (22) a dicho otro anillo sujetador (300) para permitir la dilatación radial de dicha placa fija (22) , unos medios pretensores ajustables para aplicar un pretensado predeterminado a dichos elementos de fijación elásticos (320) y por lo menos tres uniones rígidas (302) interconectados por unas articulaciones (306) correspondientes para permitir la distribución circunferencial de la fuerza de fijación ejercida sobre dicha placa fija (22) por dichos elementos de fijación elásticos (320) .

4. Válvula de compuerta deslizante según la reivindicación 1, 2 o 3, en la que cada elemento de fijación elástico

(320) está provisto de unos medios pretensores ajustables asociados que comprenden un elemento de fijación (324) , unos medios de soporte soportados por dicho anillo sujetador (300) y que presionan contra dicho elemento de fijación y un eje roscado (326) , estando fijado dicho eje roscado a dicho elemento de fijación, montado en dicho anillo sujetador (300) y cooperando con una tuerca (328) para pretensar dichos medios de resorte.

5. Válvula de compuerta deslizante según la reivindicación 4, en la que dichos medios de resorte comprenden unos resortes helicoidales (322) o resortes disquiformes.

6. Válvula de compuerta deslizante según la reivindicación 4 o 5, en la que dicho eje roscado (326) sobresale a través de un taladro correspondiente en dicho anillo sujetador (300) .

7. Válvula de compuerta deslizante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho (s) anillo (s) sujetador (es) (300) proporciona (n) una holgura radial (330) que permite la dilatación radial de dicha placa (20; 22) hasta la anchura de dicha holgura radial.

8. Válvula de compuerta deslizante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha (s) placa (s) (20; 22) comprende (n) un refractario (20') disquiforme rotativamente simétrico y una banda de acero (20'') externa que forma un reborde para dicho refractario, comprendiendo dicha banda de acero (20") y dicho (s) anillo (s) sujetador (es) (300) unos medios de bloqueo cooperantes para bloquear dicha (s) placa (s) (20; 22) en rotación respecto a dicho (s) anillo (s) sujetador (es) (300) .

9. Válvula de compuerta deslizante según la reivindicación 8, en la que dichos medios de bloqueo comprenden una espiga (308) fijada a dicha banda de acero (20") y una mortaja (310) prevista en dicho (s) anillo (s) sujetador (es) (300) , cooperando dicha espiga con dicha mortaja para bloquear dicha (s) placa (s) (20; 22) en rotación respecto de dicho (s) anillo (s) sujetador (es) (300) .

10. Válvula de compuerta deslizante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos elementos de fijación elásticos (320) están dispuestos en el interior de dicho (s) anillo (s) sujetador (es) (300) y el número de elementos de fijación elásticos (320) es mayor que 4.

11. Válvula de compuerta deslizante según la reivindicación 10, en la que dichos elementos de fijación elásticos (320) están dispuestos en dicho (s) anillo (s) sujetador (es) (300) a ángulos regulares (321) .

12. Válvula de compuerta deslizante según la reivindicación 11, en la que dichos elementos de fijación elásticos (320) están dispuestos en simetría rotativa en la circunferencia de dicho (s) anillo (s) sujetador (es) (300) . 10

13. Válvula de compuerta deslizante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichas uniones rígidas (302) presentan una forma arqueada circular.

14. Válvula de compuerta deslizante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichas

articulaciones (306) son articulaciones de tipo de junta de revolución que permiten una rotación relativa alrededor de ejes perpendiculares al plano de dicha (s) placa (s) (20; 22) .