Tapón cerámico refractario de purga de gas y procedimiento para fabricar dicho tapón de purga de gas.

Tapón cerámico refractario de purga de gas con una entrada de gas en un primer extremo (10i),

una salida de gas en un segundo extremo (10o) y una superficie periférica (10p) que se extiende entre el primer y segundo extremos (10i, 10o), estando dicha superficie periférica (10p) por lo menos parcialmente recubierta por una carcasa (12) metálica, caracterizado por que dicha carcasa (12) metálica presenta un recubrimiento (20) refractario, que se extiende por lo menos parcialmente a lo largo de su superficie periférica (12p).

Tapón cerámico refractario de purga de gas y procedimiento para fabricar dicho tapón de purga de gas.

La presente invención se refiere a un tapón cerámico refractario de purga de gas, con una entrada de gas en un primer extremo, el denominado extremo frío, una salida de gas en un segundo extremo, el denominado extremo caliente, y una superficie periférica que se extiende entre el primer y segundo extremos, estando dicha superficie periférica por lo menos parcialmente recubierta por una carcasa metálica.

Un tapón de purga de gas de este diseño genérico se conoce bien en la técnica anterior (documentos DE 32 06 499 C1, DE 40 24 698 A1) y se utiliza desde hace mucho tiempo en recipientes de tratamiento y fundición metalúrgica tales como un cucharón (en alemán: Pfanne), una artesa (en alemán: Verteiler) o un convertidor (en alemán: Konverter).

La forma general de un tapón de purga de gas de este tipo depende de su utilización. Las siguientes formas son las más comunes: cilindrica, troncocónica, cúbica.

El gas, introducido en el extremo frío, debe fluir a través o a lo largo de la parte cerámica del tapón antes de que escape a través del extremo caliente al interior de un metal fundido adyacente (fundición metálica).

Por tanto, la parte cerámica o bien está provista de porosidad aleatoria (en alemán: ungerichtete Porositát) o bien de porosidad dirigida (en alemán: geríchtete Porositát). La porosidad aleatoria se logra mediante una estructura de tipo esponja del cuerpo cerámico refractario, la porosidad dirigida mediante canales, rendijas, orificios o similares, que atraviesan un cuerpo cerámico más o menos denso.

Especialmente en los casos de porosidad aleatoria, pero sin limitarse a esta forma de realización, existe el riesgo de que el gas difunda de una manera incontrolable a través de la superficie periférica del cuerpo cerámico, aun cuando el dispositivo de purga se instale normalmente (se una con mortero) en un bloque perforado (en alemán: Lochsteirí) y/o dentro de un revestimiento refractario cerámico a lo largo del fondo o la pared del recipiente metalúrgico correspondiente. Esto también es cierto para tapones de purga de gas que se unen con mortero dentro de una boquilla correspondiente, tal como se divulga en el documento GB 2 226 021 A.

Por este motivo, la superficie periférica de la parte cerámica del cuerpo cerámico se recubre mediante una carcasa metálica (documentos DE 40 24 698 A1, DE 32 06 499 C1), que es impermeable al gas transportado a través del tapón, aunque estos tapones sí que adolecen de varios inconvenientes:

La instalación de un tapón de este tipo en un revestimiento de fondo o pared de un recipiente metalúrgico o en una boquilla perforada (bloque perforado) se realiza utilizando un mortero entremedias de las dos partes correspondientes para lograr un asiento fijo del tapón, aunque el mortero no siempre se adhiere bien sobre la carcasa metálica con las consecuencias de pérdida de mortero o una capa de mortero incompleta entre las partes respectivas.

Otro inconveniente de estos tapones recubiertos de metal es su reducida refractariedad en utilización. Con respecto a esto, la carcasa metálica es la parte más débil, lo cual significa que la carcasa metálica presenta la temperatura de fusión más baja. Por tanto, durante su utilización, es decir bajo carga de temperatura intensa, que normalmente alcanza mucho más de 1.000°C, la carcasa metálica se desintegra gradualmente.

El ataque metalúrgico durante la utilización del tapón empeora esta desintegración. Cuando el dispositivo de purga (el tapón de purga de gas) se limpia con una lanceta de soplado de oxígeno, se alcanzan temperaturas de más de 1300°C y son responsables de un rápido aumento del desgaste de dicha carcasa metálica y de la formación de huecos entre el tapón y el material refractario circundante.

Un objetivo de la invención es evitar estos inconvenientes y proporcionar un dispositivo de purga de gas de cualquier forma con un tiempo de servido más largo, incluso en condiciones duras.

La invención mantiene la utilización de un tapón de purga de gas con una carcasa metálica exterior, con el fin de guiar el gas de la forma deseada a través del tapón y evitar la difusión de gas lateral, pero aplica una capa delgada adicional sobre la superficie exterior de la carcasa metálica.

Esta capa recubre la superficie de la carcasa metálica por lo menos parcialmente, comprende un material refractario y presenta las siguientes propiedades y ventajas:

- Se adhiere bien a la superficie exterior de la carcasa metálica

- Protege la carcasa metálica frente al ataque metalúrgico

- Protege la carcasa metálica frente al calor excesivo

- Armoniza con el material refractario circundante del bloque perforado, revestimiento de pared o fondo de la superficie metalúrgica

- Permite reacciones químicas con la carcasa metálica con calor, aumentando por tanto la resistencia a la temperatura de la carcasa metálica

Evita el desgaste excesivo de la carcasa metálica

- Permite reacciones químicas con el material refractario circundante, mejorando por tanto la refractariedad de este material

- Proporciona un mejor servicio de unión para cualquier material de reparación aplicado a un tapón de sustitución expuesto por encima del bloque perforado

En su forma de realización más general, la invención se refiere a un tapón cerámico refractario de purga de gas tal como se define en la reivindicación 1.

A continuación, se divulgan posibles variaciones y formas de realización de este concepto técnico general que pueden realizarse o bien individualmente o bien en combinaciones arbitrarias, si son técnicamente razonables y no

se excluyen explícitamente.

El recubrimiento refractario debe ser lo más delgado posible para permitir una buena adherencia y para evitar el desgaste mediante abrasión mecánica.

Según diversas formas de realización, el grosor debe ser <2,5 mm, <1 mm o incluso <0,5 mm, definiéndose el grosor como el grosor de la capa en una dirección perpendicular a la sección de superficie correspondiente de la carcasa metálica. Esto no excluye que partículas (granos) individuales se extiendan por encima de este "grosor".

Un recubrimiento refractario con el que los granos refractarios sobresalen del adhesivo (la laca) presenta la ventaja de una determinada rugosidad y un ensamblaje mejorado con el material refractario circundante del revestimiento de vaso correspondiente. La superficie metálica, independientemente de su acabado de superficie original, se recubre con una capa delgada de tipo lija con propiedades físicas y químicas excelentes.

Según una forma de realización, la capa refractaria, dependiendo de su tamaño de grano, debe presentar un mínimo de 5 o 9 o 20 o 27 o 36 granos por cm cuadrado, lo cual significa aquellos granos que sobresalen del adhesivo básico (la laca). El número máximo de granos por centímetro cuadrado puede fijarse a 400 o 380 ó 361 o 270 o 215 o 155 u 81.

Pueden lograrse buenos resultados cuando la capa protectora refractaria comprende un recubrimiento de laca con un grosor inferior a 1,0 mm o inferior a 0,5 mm o inferior a 0,3 mm o inferior a 0,2 mm.

El término laca incluye todos y cada uno de los tipos de materiales líquidos que se adhieren a la superficie exterior de la carcasa metálica y que presentan una resistencia a la temperatura adecuada. Un ejemplo es una laca a base de resina, por ejemplo una resina de novolaca. Otros ejemplos son: polisiloxano, silicato de sodio, resina fenólica, resina de melamina.

Este recubrimiento de laca puede doparse con granos refractarios diferenciados, lo cual significa que el recubrimiento refractario está realizado a partir de la laca líquida y granos refractarios, donde los granos refractarios pueden sobresalir del recubrimiento de laca. En otras palabras:

La laca sirve como agente que favorece la adhesión entre la carcasa metálica y los granos refractarios, especialmente cuando se aplica por separado.

Este es el motivo por el cual el grosor global de la capa protectora puede ser muy delgado, con todas las ventajas que se derivan del mismo, tal como se mencionó anteriormente.

Los granos refractarios también pueden aplicarse como una mezcla junto con la laca.

Las ventajas anteriormente divulgadas pueden potenciarse mediante una selección específica del componente refractario de la carcasa protectora: Los granos refractarios diferenciados pueden derivarse de óxidos, carburos, nitruros y espinelas refractarios y comprenden: MgO, AI2O3, Zr02, Si02, Cr2C>3, SiC, forsterita (M2S), mullita... [Seguir leyendo]

1. Tapón cerámico refractario de purga de gas con una entrada de gas en un primer extremo (10i) , una salida de gas en un segundo extremo (10º) y una superficie periférica (10p) que se extiende entre el primer y segundo 5 extremos (10i, 10º) , estando dicha superficie periférica (10p) por lo menos parcialmente recubierta por una carcasa (12) metálica, caracterizado por que dicha carcasa (12) metálica presenta un recubrimiento (20) refractario, que se extiende por lo menos parcialmente a lo largo de su superficie periférica (12p) .

2. Tapón de purga de gas según la reivindicación 1, en el que el recubrimiento (20) refractario presenta un espesor 10 <2, 5mm.

3. Tapón de purga de gas según la reivindicación 1, en el que el recubrimiento (20) refractario presenta un espesor <1, 0 mm.

4. Tapón de purga de gas según la reivindicación 1, en el que el recubrimiento (20) refractario presenta un espesor <0, 5 mm.

5. Tapón de purga de gas según la reivindicación 1, en el que el recubrimiento (20) refractario está realizado a partir de un material que reacciona a temperaturas superiores a 800º C con el material de la carcasa (12) metálica, 20 formando de ese modo un compuesto químico con una temperatura de fusión superior a 1.300º C.

6. Tapón de purga de gas según la reivindicación 1, en el que el recubrimiento (20) refractario está realizado a partir de un material que reacciona a temperaturas superiores a 800º C con el material de la carcasa (12) metálica, formando de ese modo una espinela con una temperatura de fusión superior a 1.300º C.

7. Tapón de purga de gas según la reivindicación 1, en el que el recubrimiento (20) refractario comprende un recubrimiento de laca con un espesor inferior a 0, 5 mm.

8. Tapón de purga de gas según la reivindicación 7, en el que el recubrimiento de laca está realizado a partir de una 30 laca a base de resina.

9. Tapón de purga de gas según la reivindicación 7, en el que el recubrimiento (20) refractario comprende unos granos (22) refractarios diferenciados, que sobresalen del recubrimiento de laca.

10. Tapón de purga de gas según la reivindicación 1, en el que el recubrimiento (20) refractario comprende unos granos refractarios diferenciados de entre el grupo que comprende: MgO, Al2O3, ZrO2, espinela, SiO2, Cr2O3, SiC.

11. Procedimiento para fabricar un tapón de purga de gas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende las siguientes etapas:

a) aplicar una laca líquida sobre por lo menos parte de la superficie exterior (12p) de la carcasa (12) metálica del tapón de purga de gas y formar un recubrimiento de laca líquida sobre la misma, b) aplicar unos granos refractarios en el interior del recubrimiento de laca líquida, 45 c) secar el recubrimiento de laca líquida hasta que forme un recubrimiento (20) refractario endurecido junto con los granos refractarios.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que la etapa a) se realiza pulverizando la capa líquida sobre la 50 superficie exterior (12p) de la carcasa (12) metálica.

13. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que la etapa b) se realiza pulverizando los granos refractarios al interior del recubrimiento de laca líquida.

14. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que la etapa c) se realiza a una temperatura superior a 50º C.