Tecnica de soplado para metalurgia en cucharas

BOL.SOC.ESP.CERAM.VIDR. 28 (1989) 5, 395-405

Tcnicas de soplado para la metalurgia en cucharas

A. ALONSO GARCIA DIDIER, S. A. - Lugones (Asturias)

RESUMEN.Tcnicas de soplado para la metalurgia en cucharas.

Se describen en este artculo los argumentos tcnicos y econmicos que han dado lugar al desarrollo de la me-talurgia de cucharas de acero. Asimismo, se consideran los cambios de tecnologa que han supuesto el uso del insuflado de argn y los cierres de corredera en los re-cubrimientos de cucharas. Despus de describir los di-ferentes mtodos metalrgicos (D, VOD, VAD, CAS, RH, etc.), se discuten con detalle las variables que deter-minan el rendimiento del insuflado de argn en el acero lquido, tales como el rea de inyeccin, presin utiliza-da, etc., as como en la mejora de la limpieza del acero. Finalmente, se muestran los materiales refractarios po-rosos, tales como los ladrillos porosos direccionales labe-rnticos, describiendo su construccin, limpieza y piezas de mantenimiento.

ABSTRACT.Blowing up methods for badle mtallur-gie.

The economical and technical arguments which have given rise to the development of the steel ladle mtallurgie is described in this paper. Likewise, the changes involv-ed on the ladle linings by the argon blowing and the slider gates are considered. After describing the several mtallurgie methods (D, VOD, VAD, CAS, RH, etc.) the variables which determine the argon blowing up yield into the hquid steel (pressure, inyection area, etc.) and the im-proving for the steel cleaning are discussed with detail. Finally, the porous refractories such as the directional porous bricks labyrinthic type, are shown with the description of the building, cleaning and spare parts used.

1. INTRODUCCIN Desde la edad de hierro hasta la dcada de los 70, salvo

para el caso de los denominados aceros especiales, todos los procesos metalrgicos y su desarrollo eran concebidos, casi en exclusividad, para los rganos principales de fusin, que en este trabajo se reducen a los convertidores LD (siderur-gia integral) y los hornos de arco (aceras elctricas o mini-plantas). Las cucharas eran simples recipientes de transporte.

Aunque no puede restrsele importancia a la calidad del acero, la realidad es que en esos aos la principal preocupa-cin era la productividad, mejor dicho, la produccin, que-dando incluso relegado a este trmino el concepto econmico.

Con la crisis del petrleo de 1973, se produce un vuelco total en el mercado siderrgico, quien, por su fuerte depen-dencia energtica, no puede evitar verse arrastrado por di-cho suceso. Como adems el consumo en el mercado baja estrepitosamente, la rigidez de las estructuras fabricantes de acero provoca una saturacin de productos con las inevita-bles consecuencias derivadas de una oferta superior a la de-manda, es decir, se comienza a exigir mejor calidad a un mejor precio.

El ritmo estaba lanzado e imparable, o se comenzaba a fabricar mejor calidad con bajos costes o se estaba abocado a un fracaso cantado.

Ya no podan permitirse alegras: los problemas econ-micos y tcnicos tienen que ir de la mano y han de conside-rarse conjuntamente.

Cmo conjugar estos dos factores realmente incompati-bles en la produccin de acero?

El objetivo de reducir costos rige para la ingeniera de plan-ta, materias primas, tecnologa de procesos y metalurgia. Sin embargo, es de todos conocido que:

Recibido el 1-7-89 y aceptado el 30-8-89.

SEPTIEMBRE-OCTUBRE, 1989

a) La reduccin de costos de las materias primas redun-da generalmente en mayores gastos de elaboracin. Consecuencia: deben neutralizarse estos mayores cos-tos con la racionalizacin del proceso.

b) La disminucin de los costes de fabricacin, como un problema tcnico y econmico, se consigue aumen-tando el rendimiento. Esto puede lograrse con un aumento en los sistemas de planta y reduciendo el tiem-po de fabricacin. Pero la ampliacin de los sistemas de la planta y un acortamiento del tiempo de procesa-do como medio para llegar a una mayor eficacia con-ducir a una mayor carga especfica sobre los sistemas productores, adems de perder, consecuentemente, flexibilidad metalrgica.

En la figura 1 se esquematiza el proceso siderrgico entre el horno y la laminacin.

Cadena de procesos Tecnologa acero limpio

Piquera / ^ excntr ica o corredera

# [^3

Vuelco sin escoria Desulfuracin Horno Degasiftcacin Colada Carga Lamina-j en cucara cuchara cont inua calien- cin

te. Laminacin directa

Procesos entre horno y laminacin

Fig. {.Esquema del proceso siderrgico entre horno y laminacin.

395

A. ALONSO GARCIA

En la figura 2 se representa la relacin existente entre el tamao del horno y la superficie especfica de reaccin en-tre fases. Partiendo de la base que las reacciones metalrgi-cas entre las fases acero, escoria, atmsfera de gases, se desarrollan ms rpidamente cuanto mayor sea la interfase entre las fases, se observa cmo un aumento del tamao de un horno ejercer una inuencia negativa sobre el curso de las reacciones metalrgicas.

Igualmente, se advierte en la figura 3, en la que se ha re-presentado la relacin entre el tamao del horno y el rea de pared correspondiente, que con una mayor capacidad del hormo habr una mayor carga especfica sobre la pared de ste.

En resumen, el aumento de la capacidad de un horno por razones econmicas lleva necesariamente a:

1 ? Una limitacin de la capacidad de reaccin debido a la menor superficie especfica de reaccin entre las fases metal, escoria y gases.

2? Un mayor consumo especfico de material refracta-rio con una mayor potencia elctrica especfica ins-talada.

En consecuencia, era necesario buscar otro camino ms eficaz, y no poda ser otro que el de trasladar a otra instala-

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Fig. 1.Relacin entre tamao del homo y superficie especfica de reaccin.

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Fig. 3.Relacin tamao de horno y rea de la pared del mismo.

396

cin posterior, la cuchara, todas aquellas etapas de proceso que no necesariamente deban desarrollarse dentro del hor-no. Nace as la denominada metalurgia en cuchara o tam-bin denominada metalurgia secundaria.

De esta manera, el horno se convierte en un simple ins-trumento de fusin y pasa a primera lnea el papel de la cuchara.

En la figura 4 se ve esquemticamente esta evolucin. Cmo siendo algo tan elemental y sencillo, tarda tantos

aos en desarrollarse realmente esta revolucionaria tec-nologa?

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lo que puede decirse sobre los refractarios en cuchara, y de-jando fuera el factor sobradamente conocido de los cierres de corredera, por lo que se va a intentar sintetizar los otros dos factores, difciles de separar por guardar una estrecha correlacin, resultando por ello complementarios entre s.

2. PROCESOS METALRGICOS

obtenindose extremados bajos contenidos en C, alta recu-peracin del Cr, excelente eliminacin de O2 y carbono por formacin de CO, as como del H2, Pb y Zn, realizndose simultneamente la desulfuracin por escorias. Debido al ex-ceso de calor en este proceso, pueden adicionarse elevadas cantidades de sustancias aleatorias y refrigerantes (fig. 5.2).

Se denominan as el conjunto de mtodos o instalaciones existentes con el mismo fin de alcanzar una buena elabora-cin o ajuste del acero lquido contenido en las cucharas de acero, con objeto de minimizar las operaciones a realizar en los hornos principales de fusin y alcanzar adems altos grados de calidad de acero con una economa ptima.

Aunque ya haca aos que se utilizaban diversos mtodos para la mejora de las calidades especiales de aceros (por ejemplo, ya existan instalaciones para la desgasificacin del acero desde los aos cincuenta), se tomar como puntos de partida la dcada de los aos setenta, aunque en el sector llamada de acero comn no tiene lugar hasta la actual dca-da de los ochenta.

En lo que sigue, se expondr una breve descripcin algu-nas de estas instalaciones, imprescindibles en la marcha ac-tual de las aceras:

2.1. Ladle vacuum degassing (D): Desgasifcacin al vaco

Siempre con gas inerte como medio de lavado. Es un pro-ceso muy utilizado por su fcil manejo y sus bajas cotas de inversin (fig. 5.1).

El lavado con argn produce la agitacin ocasionando ma-yores superficies de reaccin entre escoria, metal y atms-fera de la cmara de vaco, con lo que se consigue: mayor homogeneidad, mayor eliminacin de inclusiones y mejor eliminacin de H2, C y O2.

Tiene el inconveniente de las prdidas de calor, por lo que los tiempos de tratamiento estn limitados.

Fig. 5.1.Proceso desgasificacin al vaco (D).

2.2. Vacuum oxigen decarburisation (VOD): Decarburacin al vaco por O2

Suma al proceso anterior el calentamiento por O2. Muy utilizado para aceros de alto contenido en Cr y aleaciones.

Fig. 5.2.Proceso de carburacin al vaco por O2 (VOD).

2.3. Vacuum heating degassing (VHD o VAD): Desgasifcacin al vaco con calentamiento por arco

Es un proceso muy verstil, sin limitacin de tiempo ni prdidas de temperatura, que satisface las demandas de ma-yor productividad, aleacin efectiva, control de temperatu-ra, desgasificacin, pureza, economa de materia prima y energa, y bajas cargas ambientales (fig. 5.3).

Fig. 5.3.Desgasificacin al vaco por calentamiento por arco (VHD o VAD).

SEPTIEMBRE-OCTUBRE, 1989 397

A. ALONSO GARCIA

2.4. Proceso CAS: Composition adjustement by sealed argon bubling: Ajuste de composicin por burbujeo de argn en sellado

Es utilizado en la siderurgia integral despus de la san-gra en convertidor y lo tiene actualmente la nueva acera LD-III de Ensidesa.

Destaca como peculariedad especfica que la primera e im-prescindible misin del tapn poroso en la cuchara es la de insuflar argn en el acero para producir una abertura en la capa de escoria para la introduccin de la campana que se sumerge en el bao (fig. 5.4).

m^i^ --T-. I - ^ - l X I

Fig. 5.4.Proceso de ajuste de composicin por burbujeo de Ar en circuito cerrado.

Esto requiere un caudal de insuflado de 400-700 1/minu-to para bajar luego a condiciones ms normales de 300 a 500 1/minuto.

Con este proceso se consigue:

Homogeneizacin de la composicin y temperatura del acero.

Ajuste de la composicin y temperatura del acero. Mejora en el rendimiento de ferros, especialmente del

aluminio. Mejora en la limpieza del acero.

Fig. 5.5.Proceso por circulacin al vaco (VCP, RH).

2.6. RHOB

Es el mismo proceso anterior, pero con inyeccin de O2 y aluminio. Con l se consigue alto grado de decarburacin, obtenindose carbonos < 0,005 %.

El ajuste de anlisis se realiza con aluminio, alcanzndo-se con este procedimiento ahorros del orden de 0,5 kg/ton. de acero.

Este tipo de instalacin es de origen japons, colocndose por primera vez en Europa en el ao 1984 en la factora ho-landesa de Hoogovens, Ijmuiden, con cucharas d^ 340 ton de acero y en la actualidad figura entre las nuevas iiistala-ciones de la acera LD-III de Ensidesa (fig. 5.6).

2.7. Horno cuchara

2.5. The vacuum circulation process (VCP o RH): Proceso por circulacin al vaco

Se utiliza el insuflado de argn como gas propulsor para lograr altos caudales de circulacin sin la necesidad de un equipo caro para agitacin de la cuchara.

El acero sube as hasta una altura de 1.450 mm de la cmara, provocndose una recirculacin continua a una ve-locidad aproximada de 1 m/seg.

Las burbujas ascendentes de argn, adems de acelerar el acero, arrastran los gases diluidos en l, como el H2, CO y N2, que al alcanzar en el recipiente hasta velocidades de 6 m/seg. se favorece su eliminacin de una forma rpida.

El proceso dura del orden de diez minutos (tres vueltas completas) ms otros cinco minutos para aleacin y mezcla-do (fig. 5.5).

Es la estrella de las miniaceras, y base clave para la ra-cionalizacin del proceso metalrgico y a la vez econmico en el acero comi (fig. 6).

Cuando en el congreso de Aachen de 1983 sobre acera elctrica fueron presentadas varias ponencias sobre los re-sultados prcticos en diversos aceras, nadie dud de su r-pido desarrollo. A partir de ese momento todas las aceras espaolas comenzaron su implantacin en sus talleres, y en estos momentos todas las miniaceras espaolas disponen de esta instalacin o estn en vas de colocacin.

Con l han podido conseguir las mejoras metalrgicas bus-cadas con un alto grado de productividad, asegurndoles la posibilidad de largas secuencias en la colada continua.

Gracias a esta instalacin, el horno pudo ser ajustado a un tamao ptimo con cortos tiempos de isin y bajsimos consumos energticos y refractarios, usndose como tal en las llamadas horas elctricas baratas.

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Fig. 5.t.Proceso RH OB.

Aunque esta nueva instalacin les obligaba a todos los ace-ristas a introducir obligatoriamente la siempre temida variable del insuflado de argn por el fondo, las ventajas tcnico-econmicas que les aportaba hizo que rpidamente fuera su-perada esta desconfianza inicial.

La misin del argn en este caso es similar a la descrita en los anteriores procedimientos, haciendo posible la ope-racin de afino y consecucin de la calidad buscada en cada caso, con una mejora sustancial de la reactividad de los ele-mentos aleantes y con ello un ahorro considerable de \os mismos.

3. INYECCIN DE ARGON Hasta aqu se han podido observar diversas formas de rea-

lizacin de la metalurgia secundaria en cuchara, en las que siempre se ha encontrado un denominador comn: la inyec-cin de argn en el acero por el fondo de la cuchara.

Igualmente se ha ido indicando diversas funciones de este soplado en las cucharas.

A continuacin se va a exponer brevemente cmo es el mecanismo fsico-qumico de actuacin del gas argn inyec-tado en los procesos metalrgicos, para indicar a continua-cin algunas de las finalidades del soplado y terminar con los medios materiales utilizados para la inyeccin del argn; es decir, los materiales refractarios utilizados (fig. 7).

Recipiente para aditivos de aleacin

Fig. 1 .Esquema general del proceso de insuflacin de argn.

3.1. Forma de actuacin del argn en el seno del acero lquido

Fig. 6.Horno cuchara.


La accin positiva del argn al ser inyectado en una cu-chara de acero est basado en tres propiedades bsicas:

Una actuacin puramente fsica basada en la diferen-cia de presiones parciales de las burbujas de argn, as-cendentes por el metal, y la de los gases perjudiciales disueltos en el mismo, siendo stos absorbidos y trans-portados a la superficie por aqul.

Una accin qumica: el O2 se extrae en forma de CO mediante un proceso de oxidacin qumica, despren-dindose en forma de burbujas. Ahora bien, este pro-ceso se ve claramente favorecido y posibilitado en presencia del argn que acta como catalizador, aumen-tando la velocidad de reaccin entre el carbono y el O2 y actuando luego, igual que antes se ha dicho, como absorbente de las burbujas de CO para ascender rpi-damente a la superficie de la cuchara.

399

A. ALONSO GARCIA

Estas dos acciones conjuntas son las que actan en la misin desgasificadora del argn. Una accin anloga al de notacin: en las burbujas as-cendentes se acumulan las partculas en suspensin de la colada, que sern llevadas hacia arriba a la escoria, originndose una limpieza adicional y automtica de la colada.

3.2. Formacin de las burbujas La accin desgasificadora citada se ha podido comprobar

experimentalmente que resulta muy favorecida con la dis-minucin del dimetro de las burbujas y el aumento del tiem-po de permanencia de stas en la colada.

En la figura 8 se expresa la superficie total de la burbujas de 1 1 de gas en funcin del dimetro de las burbujas.

En realidad estos dos factores estn ntimamente ligados, ya que, segn la frmula de Stokes, para una temperatura constante, la velocidad de las burbujas en la colada es pro-porcional al cuadrado del radio de la burbuja.

Por tanto, burbujas ms pequeas permanecen ms tiem-po en la colada.

Dada la importancia de este concepto, en los laboratorios refractarios se utiliza como modelo de estudio un tubo de cristal con el fondo de ladrillo y se inyecta a diversas pre-siones de gas hasta conseguir el caudal requerido, siem-pre que no lleguen a producirse burbujas individuales e indeseables.

3.3. Presin de insuflado de gas

Vista superficialmente la forma en que acta el argn en el acero, la influencia del tamao de las burbujas, el caudal

V ~4^ 1

^ 1

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\ 1

\ 1

L o

n**^o^_ r' d

8 12 16 Dimetro de burbuja,mm.

20

Fig.

400

.Relacin entre la superficie total de las burbujas y el dimetro de las mismas.

en funcin de la presin, se observa cmo la presin de in-suflado de gas en una cuchara tiene un mnimo obligado que es el de la presin ferrosttica de la cuchara en el fondo. A partir de sta se regular segn la funcin a que est des-tinada. De una forma generalizada, la norma habitual es una mayor presin inicial, para descender luego a un burbujeo fino que favorezca la eliminacin de las inclusiones y part-culas de escoria. En la figura 9 se indica un ejemplo sobre este asunto.

3.5

\ \ < 3.A ^ ' ^ \ \ c ^ ' ^ \ V 1 1 < o 3,3 ^ Zona de desgasificacin - V 1 1 Zona de limpieza ^ 'S l ^ 1 1 1

1 1 2 3 4

Duracin 5 6

soplado

7 { 3 < 9 10 min

Fig. 9.Evolucin de la presin de insuflado de Ar en fincin de la duracin del soplado.

3.4. Lugar de inyeccin del gas

Partiendo del hecho admitido de la idoneidad del insufla-do de gas por el fondo de la cuchara, habra que preguntar-se el lugar concreto de ubicacin de la fuente de inyeccin en el fondo. Este estudio fue realizado por Scheubel a base de ensayos con modelos, hechos en el laboratorio de la Es-cuela Tcnica Superior de Darmstadt.

En la figura 10 se representan los ciclos realizados por las corrientes de argn en una cuchara de acero, segn la posicin de la fuente.

Scheubel demostr, prcticamente, que la accin tcnica-mente ms favorable de las corrientes se logra cuando el la-drillo se encuentra en la mitad del radio del fondo (2/R=0,5) y adems se recomienda que se site a 90 respecto al agu-jero de colada con el fin de protegerlo del impacto del cho-rro de colada.

^ Ladrillo soplado

Fig. \0.Esquema de la circulacin del argn enfincin de la localizacin del tapn poroso.

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3.5. Funciones o propiedades del argn en las cucharas de acero

Con los fundamentos antes descritos se pudo estudiar con detalle la accin del argn sobre el contenido de hidrgeno, oxgeno y nitrgeno, sobre la temperatura de la colada, el comportamiento de la fluidez al colar y sobre el grado de limpieza de los aceros.

Sin entrar en ms anlisis, en las figuras que siguen estn representadas algunas curvas sobre el comportamiento del argn en la eliminacin de gases (figs. 11, 12, 13 y 14).

0.050 Hierro Armco

10 E 8 o

2 " X

r ^\ ^ \ w \ s

p = 1 at 1 ; 1.. . -f- p =

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Volumen de argn insuflado Nm-^/Tm acero

Fig. 11.Relacin entre el volumen de argn insuflado y el contenido de H2 en el acero.

160

UO

120

c 100

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20

Coladas sopladas Escoria negra 0 Escoria blanca

; Coladas comparativas A

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_ U ^ > ' 1 1 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Duracin soplado "'"

Fig. 12.Relacin entre la duracin del soplado y el contenido de O2 en el acero.

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4 .

O 2 A 6 8 10 12 U 16 18 20 22 2, Duracin soplado

Fig. 15.Relacin entre la duracin del soplado y la temperatura del bao de acero.

1550

^ 1530 o "o ^ 1520 E S 1510 o o

^ 1500 O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 U 15

Tiempo mn.

Fig. 16.Relacin entre el tiempo de soplado y la variacin de temperatura en el bao.

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^ 1 1 JO y col


A. ALONSO GARCIA

dificacin, apareciendo en el segundo caso elevada cantidad de segregaciones.

Esto de deba a que en una cuchara de acero existe una zona de mxima temperatura y otras denominadas fras (ver flg. 17).

As durante la colada se producan variaciones de subida y bajada de temperaturas (ver fig. 18) causantes de la for-macin de segregaciones en la solidificacin.

Igualmente se fueron estudiando las influencias positivas del insuflado en la desulfuracin de los aceros, eliminacio-nes de desoxidantes, mejora de la colabilidad de los aceros (se pudo llegar a colar aceros hasta con 40 ce por debajo de lo habitual), como gas protector contra la oxidacin du-rante las diversas fases de la colada, etc. (fig. 18).

Zonas de menor

temperatura

Zonas de menor

temperatura

Ladrillo de soplado U ^ Argon

}.,o \']_Oisrihuciu de temperaturas en el interior de la cuchara.

1580

o. E

1560

1540

1520

1500 to 20 40

to = Inicio colado

80 100 120

Tiempo de colado min.

Fig, {^. Variacin de la temperatura en el acero enfincin del soplado o no de argn.

En resumen, que el insuflado de gas argn en las cu-charas de acero como medio necesario para la metalurgia secundaria, aporta importantes ventajas que podemos agru-par en:

FINALIDADES DEL INSUFLADO DE ARGON EN LA METALURGIA SECUNDARIA

Mejora de la limpieza del acero al transportar las im-purezas no metlicas a la escoria. Mejora de la eliminacin parcial de los gases como N2, H2 y O2. Mejora del rendimiento de los elementos de adicin, por ejemplo del aluminio. Disminucin de la aparicin de grandes lobos en las cucharas. Como ayuda de agitacin en los sistemas VOD, VAD y otros tratamientos de cuchara. Mejora de la colabilidad del acero. Proteccin contra la oxidacin en colada continua o con-vencional por atmsfera inerte. Como apoyo de los sistemas de desgasificacin parcial para reducir la presin parcial del gas a eliminar; por ejemplo, el CO. Como ayuda para la introduccin de slidos desulfu-rantes y desoxidantes por lanzas de inyeccin.

4. MATERIALES REFRACTARIOS PARA EL INSUFLADO DE ARGON EN CUCHARA

Hasta ahora se ha examinado la importancia del soplado de argn en la metalurgia secundaria, cmo acta y el lugar por dnde se realiza el insuflado. Nos falta determinar el medio material, es decir, por dnde puede realizarse esta operacin?

La respuesta desde el principio siempre fue la misma: a travs de los elementos refractarios colocados en el fondo de la cuchara o por medio de lanzas de insuflado por la par-te superior.

Dejando aparte este segundo mtodo, ya casi desestima-do, es ms importante referirse al insuflado por el fondo.

El objetivo del refractarista era el de poder ofrecer a la industria del acero un material que le sirviera para cumplir todas las propiedades indicadas hasta ahora y adems:

deba ser seguro; deba ser fiable; deba ser permeable, lo suficiente como para dar paso

a los gases en un volumen y a una presin necesarios; y las burbujas de gas deban ser pequeas y numerosas

para cubrir el mayor rea de la superficie metlica en el tiempo ms breve posible.

El resultado de largas investigaciones durante ms de veinte aos tuvo como desenlace final la utilizacin mayoritaria de refractarios de tipo cnico, normalmente basados en alta per-meabilidad, insertados en ladrillos de sujecin (portatapn), colocados en el revestimiento del fondo de la cuchara, co-mo se representa en la figura 19.

El factor determinante que permiti el insuflado de argn fue el poder controlar la permeabilidad.

Se denomina as a la propiedad que tienen los materiales cermicos porosos para permitir el paso de una corriente ga-seosa dirigida como resultado de una diferencia de presin.

Se determina segn la siguiente frmula:

Unificacin de la cada de temperaturas en la cuchara y ajuste de la misma.

402

Ds = ;i X-t AxAp

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V=cantidad de gas en cm3 t=duracin en minutos h=altura o espesor de la capa permeable en cm A = seccin de la probeta en cm2

Ap=diferencia de presin mantenida constante en cm colada de agua

/i=viscosidad dinmica del gas en Poise (g/cm/s) y la medida utilizada es el Nanoperm (lnPm=10~^ Perm).

riales y formas geomtricas hasta poder alcanzar los cono-cidos cnicos actuales en los que se equilibran las porosidades de los tapones con la resistencia al desgaste y que permitie-ron de forma clara el avance de la metalurgia en cucharas (fig. 21).

Dada la variedad en los tipos de tapones porosos existen-tes, se describen nicamente las modalidades generales de ladrillos utilizados actualmente en el mercado: todos de for-ma cnica y envueltos en chapa (fig. 22).

Fig. 19.Sistema portatapn-tapn poroso.

Con este punto de partida terico haba que buscar un re-fractario con permeabilidad suficiente, ya que los ladrillos conocidos no podan ofrecer flujo suficiente.

Hacia los aos sesenta se desarrollaron los primeros re-fractarios porosos, en formatos idnticos a los utilizados para los fondos de las cucharas (fig. 20).

Este ladrillo se colocaba como uno ms del fondo de la cuchara y como su permeabilidad no cubra las exigencias requeridas, los primeros pasos se dirigan a colocar varios de estos ladrillos en el fondo de la cuchara.

Los problemas que planteaban estos sistemas eran de gran complejidad.

A pesar de ello, se utilizaron, y los refractarios siguieron investigando la mejora de las permeabilidades de los mate-

Fig. 2\.Sistemas de aplicacin del tapn poroso.

4.1. Ladrillo denso con junta La inyeccin del argn se realiza entre la junta que se de-

ja entre la envolvente metlica y el propio ladrillo denso por medio de separadores metlicos o por medio de una fibra cermica de alta calidad.

Aunque presentan gran resistencia al desgaste, se requie-ren elevadas presiones de gas y se obtura con bastante faci-lidad (fig. 22a).

4.2. Ladrillos porosos

La inyeccin del gas se realiza a travs de la propia tex-tura permeable del ladrillo. Puede combinarse con la co-locacin de junta entre la coraza metlica y el tapn para aumentar el caudal de insuflado. En general presenta bue-nas caractersticas y es el tipo de tapn ms utilizado en el mercado, combinando de forma bastante equilibrada el cau-dal de gas necesario, la presin adecuada de insuflado y la resistencia al desgaste, que lgicamente es inversamente pro-porcional a la permeabilidad del ladrillo (fig. 22b).

Fig. 20.Refractario poroso.


4.3. Ladrillos direccionales

El insuflado se realiza a travs de canales de dimetro muy pequeo realizados en el interior de ladrillos compactos. Dado que los dimetros de estos agujeros tienen que ser mi-nuciosamente seleccionados para que no pueda penetrar el acero, no se alcanzan buenos rendimientos de soplado y re-sultan bastante delicados (fig. 22c).

4.4. Tapones de laberinto

En estos dos ltimos aos, el departamento tcnico de Di-dier, S. A. ha venido desarrollando y experimentando este nuevo tipo de refractario con bastante aceptacin.

Consiste en la introduccin de una zona reticular dentro

403

A. ALONSO GARCIA

111 oooooono ooooo 0,

"oOoOOOOo\

n U _ n n Pi n ^

ioioo. 0 0 o'oo'

l o O OJ:OOO'OO^.O A"oVoWiV

Tapn de juntas a)

Porosidad no di'reccional b)

Fig. 22.Evolucin del diseo de los tapones porosos.

de un ladrillo denso, a travs de la cual se realiza el insufla-do de argn (fig. 23).

Con objeto de obligar a que la corriente de gas circule ex-clusivamente por esta red, la envolvente metlica se coloca por embuticin.

Incluye en su concepcin el mtodo de control ptico de desgaste, basado en un cambio de seccin de la zona

reticular de circular a cuadrada, estando esta ltima situada a 130 mm de la base del tapn.

Con este tipo de tapn se han conseguido flujos de 650 1/min a una presin de tres bares, y ya son varias las aceras que estn utilizando o probando este tipo de tapn.

Si se recoge en un grfico las relaciones estndar entre presin y caudal de los diferentes tipos de refractarios estu-diados, nos encontramos con la grfica de la figura 24.

Tapn de laberinto Fig. 23.Tapn poroso de laberinto.

1 2 3 4 5 6 7 Presin [bar] .

Caudal de gas para diferentes tapones standard

Fig. 24.Variacin de los caudales de gas para diferentes tapones standard.

En funcin de este grfico se ve que los tapones porosos siguen siendo perfectamente vlidos para el mercado y aun-que son muy esperanzadores los resultados de los de labe-rinto, por su rnayor coste y ser an de uso poco generalizado, para casos normales siguen siendo los ms idneos, dejan-do los de laberinto para casos especiales.

Las figuras que vienen a continuacin son representativas de las diversas tcnicas de colocacin, limpieza y recambio de las piezas porosas (fig. 25).

404 BOL.SOC.ESP.CERAM.VIDR. YOL. 28 - NUM. 5


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Fig. 25.Diferentes sistemas de colocacin, limpieza y su cambio de tapones porosos.

Finalmente, me gustara decir que, como refractaristas, nuestra misin es la de poder ofrecerles a los aceristas, ver-daderos protagonistas de la metalurgia, unos refractarios que puedan responder a las necesidades requeridas, sabiendo des-

de el principio que, aunque son necesarios, no son ms que uno de los muchos elementos que intervienen en el comple-jo campo de la metalurgia del acero.


PRESENTACIN El objeto del presente libro es ofrece;* una visin panormica sobre las investigaciones llevadas a cabo en centros

universitarios o industrias de cermica y vidrio pertenecientes a Extremadura. Los temas que se recogen en esta obra muestran los trabajos originales de investigacin presentados en Mrida en la XXVII Reunin Anual de la Sociedad Espaola de Cermica y Vidrio. Por primera vez en su historia, esta Sociedad tuvo la amabilidad de acceder a la invita-cin de diversos sectores acadmicos y sociales extremeos para que su XXVII Reunin Anual se celebrara en Extre-madura, en donde existe una gran tradicin alfarera, grupos de investigacin universitarios interesados por el estudio de los materiales cermicos y del vidrio o sus materias primas y un incipiente desarrollo ir.dustrial en este sector que es de esperar se potencie en los prximos aos.

INDICE INTRODUCCIN

LOS MATERIALES CERMICOS Y VITREOS

EJCTREMADURA

NfeHIDA. !%gi

I. MATERIAS PRIMAS: Materias primas cermicas de la provincia de Badajoz: Geologa, mineraloga y aplicaciones. J. M? Mesa Lpez-Colmenar. Yacimientos extremeos de minerales de inters gemolgico. J. Garca Guinea. Propiedades cermicas de las arcillas de Alange, Garlitos y Monterrubio de la Serena (Badajoz). J. M.^ Mesa Lpez-Colmenar, P. J. Snchez Soto y G. Garca Ramos. Mineraloga y aplicaciones en Cermica y Vidrio de dolomas de la provincia de Badajoz. F. J. Liso, . Galn, M. J. Liso e I. Gonzlez.

II. MATERIALES CERMICOS ANTIGUOS: Las terracotas del Museo Nacional de Arte Romano de Mri-da. E. Gijn Gabriel. Los vidrios romanos del Museo Nacional de Arte Romano de Mrida. P. Caldera.

III. CERMICA INDUSTRIAL Y AVANZADA: Aspectos terico-prcticos aplicables al sistema escayola-barbotina-pieza colada. J. Viitez Vzquez. Configuracin de fisuras introducidas por indentacin sobre caras (100) de zirconia estabilizada con Y2O3 (9,4 mol %). Estimacin de la tenacidad. F. Guiberteau, A. Pajares y A. Domnguez-Rodrguez. Prdidas dielctricas y conductividad inica de monocrista-les de Zr02-9,4 mo Y20^ totalmente estabilizados. J. D. So-lier, A. Domnguez-Rodrguez, M. A. Prez Jubindo y M. R. de la Fuente.

IV. APNDICE: Rocas y minerales de Extremadura como posibles materias primas para la fabricacin de materiales cermicos y vidrios: una revisin. J. M? Rincn Lpez.

INDICE DE AUTORES INDICE DE TEMAS

As pues, esta monografa editada conjuntamente por la UNED, Centro Regional de Mrida y el Instituto de Cer-mica y Vidrio del CSIC, pretende mostrar el inters que existe en Extremadura por el estudio de sus recursos naturales y el incipiente desarrollo cientfico-tcnico de la cermica y el vidrio en esta regin. Es de esperar que sirva, adems, para promover la investigacin cientfica sobre estos materiales entre los universitarios extremeos y el inters de pro-fesionales de otras regiones por la explotacin de los recursos que ofrece la regin extremea.

PRECIO: 2.000 ptas. socios de la SECV 3.000 ptas. no socios (IVA-hgastos de envo, aparte)

Pedidos a: SECV C/ Ferraz, 11,3? izq. MADRID

o a: Carretera de Valencia, km 24,300 ARGANDA DEL REY (Madrid)

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Tecnica de soplado para metalurgia en cucharas