MX2010009452A

MX2010009452A - Ladrillo aplantillado.

Info

Publication number: MX2010009452A
Application number: MX2010009452A
Authority: MX
Inventors: Alexander Klima
Original assignee: Wurth Paul Refractory & Eng
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2010-11-26
Also published as: EP2101134A1; KR20100124780A; BRPI0822288A2; MY153527A; US20100326621A1; AU2008351561B2; US8991475B2; CN201228267Y; ZA201005935B; EP2260252B1; KR101525509B1; JP5465681B2; UA100878C2; JP2011517726A; AU2008351561A1; EP2260252A1; EA023241B1; WO2009106186A1; EA201001361A1; CN101960244B

Abstract

Un ladrillo aplantillado (10), en particular para una estufa de tiro de aire caliente, que tiene una superficie superior (12) y una superficie inferior (14) opuesta, en donde una pluralidad de pasajes pasantes (16) se extienden desde la superficie superior (12) hasta la superficie inferior (14) para permitir que circulen los fluidos a través del ladrillo aplantillado (10), formándose paredes de división (18) entre pasajes pasantes vecinos (16); según un aspecto de la invención, los pasajes pasantes (16) tienen una sección transversal basada en una forma hexagonal (20) que tiene lados convexos (24) y cóncavos (26) alternantes.

Description

LADRILLO APLANTILLADO CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere generalmente a un ladrillo aplantillado, en particular a ladrillos aplantillados refractarios utilizados para recuperar calor en recuperadores, en particular en las estufas con tiro de aire caliente.

TÉCNICA ANTECEDENTE En la industria metalúrgica, el precalentamiento del aire para los altos hornos convencionalmente se lleva a cabo en calentadores regenerativos adyacentes conocidos como las estufas de tiro de aire caliente. Estas estufas generalmente consisten, para una estufa con cámara de combustión interna, de una pared cilindrica refractaria y una pared de división interior vertical que divide a la estufa en una cámara de combustión y una cámara aplantillada que contiene ladrillos aplantillados o, para una estufa con cámara de combustión externa, de dos cámaras cilindricas refractarias forradas con un domo de conexión. Se introduce aire y combustible a través de una o dos aberturas en un quemador de cerámica o un quemador metálico en la cámara de combustión para que se quemen, y los gases de combustión resultantes fluyen hacia arriba desde la cámara de combustión, sobre la cámara de combustión hacia abajo, a través de la cámara con estructura de celosía hasta que finalmente son expulsados en la base de esta cámara. Cuando los gases de combustión pasan a través de la cámara con estructura de celosía que contiene una pluralidad de ladrillos aplantillados, el calor proveniente de los gases de combustión es transferido a los ladrillos aplantillados y es retenido en los mismos. Una vez que los ladrillos aplantillados han alcanzado una temperatura lo suficientemente alta, se invierte la dirección del flujo de fluidos en la estufa. Se introduce una ráfaga de aire frío en la base de la cámara con estructura de celosía y se alimenta a través de la cámara con estructura de celosía, en donde la ráfaga de aire frío absorbe el calor de los ladrillos aplantillados y pasa sobre la pared de división y a través de la cámara de combustión, en donde sale de la estufa por una salida de tiro de aire caliente en la cubierta de la estufa para ser alimentada al alto horno. Con los años se han hecho muchos diseños y disposiciones diferentes de ladrillos aplantillados. Un ejemplo de uno de estos diseños de ladrillo aplantillado se puede ver, por ejemplo, en el documento US 4,436,144, que describe un ladrillo aplantillado que tiene un contorno exterior octagonal y un pasaje central con sección transversal tetragonal. Por otra parte, este ladrillo tiene un espesor de pared sustancialmente uniforme. De preferencia dichos ladrillos se apilan en capas y se sitúan uno con relación al otro. Esto resulta en una pila de ladrillos aplantillados que forman pasajes verticales para los gases. Para facilitar el apilamiento de los ladrillos aplantillados, éstos están provistos con porciones elevadas en la superficie superior del ladrillo y con huecos correspondientes en la superficie inferior del ladrillo. Otro ejemplo de uno de estos diseños de ladrillo aplantillado se puede ver, por ejemplo, en el documento US 2,017,763, en el que se proporciona un ladrillo aplantillado esencialmente cuadrado con una pluralidad de pasajes, cada uno de los pasajes está formado con una parte rectangular y una parte ahusada. Debido a la pluralidad de pasajes, se forman paredes de división entre los pasajes. En comparación con el documento US 4,436,144, estas paredes de división contribuyen a incrementar la resistencia del ladrillo aplantillado. La pluralidad de pasajes también permiten aumentar la superficie de contacto total entre el gas y el ladrillo aplantillado, lo que aumenta la superficie de calentamiento para un mejor intercambio de calor . Se han sugerido ladrillos aplantillados similares a los que se describen en el documento US 2,017,763, en donde los pasajes tienen una sección transversal circular, cuadrada o hexagonal, siendo particularmente preferida la última, ya que permiten un espesor sustancialmente uniforme de las paredes de división. Los ladrillos aplantillados con sección transversal hexagonal también se conocen comercialmente como ladrillos aplantillados de tipo GSI.

CAMPO DE LA INVENCIÓN El objetivo de la presente invención es proporcionar un ladrillo aplantillado más mejorado que tiene un mejor desempeño termodinámico. Este objetivo se consigue mediante un ladrillo aplantillado de acuerdo con la reivindicación 1.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Para lograr este objetivo, la presente invención propone un ladrillo aplantillado, en particular para una estufa tiro de aire caliente, que tenga el ladrillo aplantillado una superficie superior y una superficie inferior opuesta, en donde una pluralidad de pasajes pasantes se extienden desde la superficie superior a la superficie inferior para permitir que los fluidos circulen por el ladrillo aplantillado, formándose paredes de división entre los pasajes vecinos. Según un aspecto de la invención, los pasajes pasantes tienen una sección transversal basada en una forma hexagonal que tiene lados convexos y cóncavos alternantes. Esta forma particular permite aumentar la superficie de calentamiento, es decir, la superficie entre el pasaje y el ladrillo aplantillado, donde ocurre la transferencia de calor entre el ladrillo aplantillado y el gas que pasa por el pasaje pasante. Con respecto a los pasajes pasantes hexagonales, como por ejemplo los presentes en los ladrillos aplantillados de la técnica anterior de tipo GSI, la superficie de calentamiento puede aumentar en aproximadamente un 40%. El reducido diámetro hidráulico del pasaje pasante conduce a un mayor coeficiente de intercambio de calor. También se consigue una sección transversal libre casi constante. Por lo tanto un ladrillo aplantillado que tiene pasajes pasantes con esta sección transversal, tiene un mejor desempeño termodinámico. De preferencia, se disponen pasajes pasantes vecinos de tal manera que un lado cóncavo de un pasaje pasante esté orientado hacia un lado convexo de un pasaje pasante vecino. De preferencia, los pasajes pasantes vecinos se disponen de manera que se formen paredes de división con un espesor sustancialmente constante entre los pasajes pasantes vecinos. El espesor de pared sustancialmente constante permite una transferencia de calor uniforme y, lo que es más importante, un calentamiento y un enfriamiento uniformes de las mismas paredes de división, evitando así los daños a las paredes de división debidos a las temperaturas variantes dentro de la pared de división. Los lados cóncavos se pueden formar con una curvatura de un primer radio, y los lados convexos se pueden formar con una curvatura de un segundo radio. El primer radio puede corresponder sustancialmente al segundo radio. Con el primero y segundo radios siendo sustancialmente iguales, los lados convexo / (tx + (1-t) y) <t/<X) + (1-t) /(y) y cóncavo / (tx + (1-t) /)> t/w + (1-t) (y) de los ladrillos aplantillados vecinos se vuelven complementarios.

De acuerdo con una modalidad preferida, los lados convexos tienen dos regiones de borde y una región central entre los mismos, en donde los lados cóncavos se forman con una curvatura de un primer radio, las regiones centrales de los lados convexos se forman con una curvatura de un segundo radio y las regiones de borde de los lados convexos se forman con una curvatura de un tercer radio, el tercer radio siendo más pequeño que el primero y segundo radios. El tercer radio puede ser, por ejemplo, la mitad del segundo radio. El radio más pequeño de las regiones de borde de los lados convexos permite crear una transición más pareja del lado convexo al lado cóncavo. Ventajosamente, los pasajes pasantes se ahúsan en una dirección hacia la superficie superior del ladrillo aplantillado. De preferencia, el ladrillo aplantillado tiene una sección transversal sustancialmente hexagonal, seis caras laterales que se extienden desde la superficie superior hasta la superficie inferior. Las caras laterales de los ladrillos aplantillados están provistas ventajosamente con canales que tienen una sección transversal que corresponde a la mitad de la sección transversal de un pasaje pasante; los canales están dispuestos de tal manera que, cuando cuando se disponen lado a lado dos ladrillos aplantillados vecinos, las cámaras de las caras laterales de los ladrillos aplantillados forman un pasaje pasante. Por lo tanto las paredes exteriores de los ladrillos aplantillados también tienen una mayor superficie de calentamiento. Por otra parte, se pueden formar pasajes pasantes adicionales entre dos ladrillos aplantillados vecinos cuando se disponen lado a lado. Pero lo que es más importante, las paredes exteriores de los ladrillos aplantillados también tienen un espesor sustancialmente constante, igual que las paredes de división. Por lo tanto también se garantiza una transferencia de calor uniforme en estas paredes exteriores. De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, una de las superficies superior e inferior está provista con por lo menos una porción elevada, la otra de las superficies superior e inferior está provista con por lo menos un hueco correspondiente, la por lo menos una porción elevada y el por lo menos un hueco forman uniones de lengüeta y ranura entre los ladrillos aplantillados apilados. La por lo menos una porción elevada puede comprender una porción elevada central en la respectiva superficie superior o inferior. La porción elevada central puede tener una sección transversal con una simetría de rotación de 3 veces. La ranura y lengüeta permite evitar que los ladrillos aplantillados se instalen incorrectamente. Por otra parte, la presente configuración de lengüeta y ranura crea un área de base más grande, lo que proporciona una mejorada compresión de entrada. Como consecuencia, se pueden usar ladrillos aplantillados de un material con calidad inferior para lograr resultados comparables, reduciendo así los costos de los ladrillos aplantillados. La estufa de tiro de aire caliente se puede construir más pequeña o más grande, lo cual reduce el costo del material y acorta el tiempo de construcción, sin por ello reducir el desempeño de la estufa de tiro de aire caliente.

Además, la por lo menos una porción elevada comprende de preferencia porciones elevadas periféricas en regiones de esquina de la respectiva superficie superior o inferior, las porciones elevadas periféricas están dimensionadas y dispuestas de manera que sean complementarias con las porciones elevadas periféricas de ladrillos aplantillados vecinos. Las porciones elevadas periféricas pueden estar dimensionadas y dispuestas de manera que tengan una sección transversal que corresponda con la sección transversal de la porción elevada central. Las porciones elevadas centrales interactuan con huecos periféricos, mientras que las porciones elevadas periféricas pueden interactuar con huecos centrales. De ello se deduce que dicha configuración de porciones elevadas y huecos, permite el apilamiento escalonado de ladrillos aplantillados. Debido a la forma de las porciones elevadas y huecos, se garantiza que los ladrillos aplantillados siempre sean colocados correctamente. También hay que señalar que, en el presente documento, el término "cóncava" ha de entenderse como el concepto matemático de "estrictamente cóncavo", lo que excluye a la línea recta. Igualmente el término "convexo" ha de entenderse como el concepto matemático de "estrictamente convexo", excluyendo asi a la línea recta.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La presente invención será más evidente en la siguiente descripción de una modalidad no limitante con referencia a los adjuntos, en donde las figuras muestran: La figura 1 es una vista en perspectiva de un ladrillo aplantillado de acuerdo con la invención; La figura 2 es una sección transversal de un pasaje pasante del ladrillo aplantillado de la figura 1 ; y La figura 3 es una vista superior de la superficie superior del ladrillo aplantillado de la figura 1.

Signos de referencia 10 ladrillo aplantillado r2 segundo radio 12 superficie superior 28 región de borde 14 superficie inferior 30 región de borde 15 cara lateral 32 región central 16 pasaje pasante r3 tercer radio 18 pared de división 34 canal 20 forma hexagonal 36 porción elevada 22 lado recto 38 hueco 24 lado convexo 40 porción elevada central 26 lado cóncavo 42 porción elevada periférica r1 primer radio 44 región de esquina DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La figura 1 muestra un ladrillo aplantillado 10 de acuerdo con la invención. El ladrillo aplantillado 10 tiene una sección transversal sustancialmente hexagonal y tiene una superficie superior 12, una superficie inferior opuesta 14 y seis caras laterales 15 que se extienden desde la superficie superior 12 hasta la superficie inferior 14. El ladrillo aplantillado está provisto con una pluralidad de pasajes pasantes 16 que se extienden desde la superficie superior 12 hasta la superficie inferior 14 para permitir que circulen los fluidos a través del ladrillo aplantillado 10, las paredes de división 18 se forman entre los pasajes pasantes vecinos 16. Los pasajes pasantes 16 tienen una sección transversal particular, que se puede describir de manera más precisa con referencia a la figura 2. La figura 2 ilustra la sección transversal de un pasaje pasante 16. Esta sección transversal está basada en una forma hexagonal, como lo representan las líneas de puntos 20, en donde, aunque los lados rectos 22 del hexágono han sido transformados para alternar lados convexos 24 y lados cóncavos 26. Los lados cóncavos 26 se forman con una curvatura con un primer radio r1 , y los lados convexos 24 se forman generalmente con una curvatura con un segundo radio r2. De acuerdo con la modalidad particular que se muestra en la figura 2, el lado convexo 24 comprende dos regiones de borde 28, 30 y una región central 32 entre las mismas, las regiones centrales 32 de los lados convexos 24 están formadas con una curvatura que tiene un segundo radio r2, y las regiones de borde 28, 30 de los lados convexos 24 están formadas con una curvatura que tiene un tercer radio r3, en donde el tercer radio r3 es más pequeño que el segundo radio r2. De preferencia el tercer radio r3 es aproximadamente la mitad del segundo radio r2. Además, el primer radio r1 ventajosamente es sustancialmente idéntico al segundo radio r2. Ventajosamente, los radios se eligen de manera que se produzca una transición pareja entre los lados convexo y cóncavo 24, 26. La forma de la sección transversal de los pasajes pasantes 16 también se puede describir como una forma orgánica cerrada que tiene seis puntos de inflexión, cada uno de estos puntos de inflexión descansa en una esquina de una forma hexagonal. La figura 3 muestra una vista superior del ladrillo aplantillado de la figura 1 , en donde se puede ver claramente la disposición a través de los pasajes 16 uno con respecto al otro. Los pasajes pasantes vecinos16, 16', 16" se disponen de tal manera que un lado cóncavo 26 de un pasaje pasante está orientado hacia un lado convexo 24 de un pasaje pasante vecino. Por otra parte, la disposición es tal que las paredes de división 18 entre los pasajes pasantes vecinos 16, 16 ', 16 " tienen un espesor sustancialmente constante. Como también se puede ver en la figura 3, las caras laterales 15 del ladrillo aplantillado 10 se proporcionan con canales 34 con una sección transversal correspondiente a la mitad de la sección transversal de un pasaje pasante 16. Estos canales 34 están dispuestos de tal forma que, cuando dos ladrillos aplantillados vecinos 10 están dispuestos lado a lado, las cámaras 34 de las caras laterales de contacto 15 de ladrillos aplantillados vecinos 10 forman un pasaje pasante 16. Aunque no se ve en las figuras, los pasajes pasantes 16 se ahúsan en una dirección hacia la superficie superior 12 del ladrillo aplantillado 10, es decir, la sección transversal del pasaje pasante 16 en la superficie inferior 14 es más grande que la sección transversal del pasaje pasante 16 en la superficie superior 12. Las uniones de lengüeta y ranura se proveen para mejorar las capacidades de apilamiento de los ladrillos aplantillados 10. Como se observa en las figuras 1 y 3, la superficie superior 12 del ladrillo aplantilladolO está provista de porciones elevadas 36, mientras que la superficie inferior 14 del ladrillo aplantillado O se proporciona con huecos correspondientes 38. El ladrillo aplantillado hexagonal 10 de la Figura 3 se muestra comprendiendo una porción elevada central 40 con una sección transversal de simetría de rotación de 3 veces, lo que garantiza la orientación correcta de los ladrillos aplantillados apilados. Esta porción elevada central 40 se dispone alrededor de un pasaje pasante centran 6, que está rodeado por seis pasajes pasantes vecinos 16. La porción elevada central 40 tiene una sección transversal generalmente triangular, en donde las regiones de esquina del triángulo están redondeadas para formar la curvatura de los lados cóncavos 26 de los tres ladrillos aplantillados vecinos que tienen sus lados cóncavos 26 orientados hacia el ladrillo aplantillado central. Además de la porción elevada central 40, el ladrillo aplantillado hexagonal 10 de la Figura 3 comprende porciones elevadas periféricas 42 en regiones de esquina 44 de la superficie superior 12. Las porciones elevadas periféricas 42 tienen una sección transversal que corresponde a un tercio de la sección transversal de una porción elevada central 40, y están dispuestas de tal manera que, cuando se disponen lado a lado tres ladrillos aplantillados vecinos 10, las porciones elevadas periféricas 42 de los ladrillos aplantillados vecinos 10 forman una porción elevada que corresponde a la porción elevada central 40. Esto permite la orientación correcta de los ladrillos aplantillados apilados en una configuración escalonada. Como se puede observar en la Figura 1 , pero que no se describe en la presente con mayor detalle, la superficie inferior 14 del ladrillo aplantillado 10 comprende un hueco central y huecos periféricos. También hay que señalar que las porciones elevadas 36 también pueden estar sobre la superficie inferior 14 si los huecos 38 se proporcionan en la superficie superior 12.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES 1.- Un ladrillo aplantillado, en particular para una estufa de tiro de aire caliente, dicho ladrillo aplantillado tiene una superficie superior y una superficie inferior opuesta, una pluralidad de pasajes pasantes que se extienden desde la superficie superior hasta la superficie inferior para permitir que los fluidos circulen a través del ladrillo aplantillado, formándose paredes de división entre los pasajes pasantes vecinos, en donde dichos pasajes pasantes tienen una sección transversal basada en una forma hexagonal, en donde los lados rectos de dicha forma hexagonal están reemplazados en forma alternante por lados convexos y cóncavos; dicha sección transversal tiene seis puntos de inflexión, cada uno de estos puntos de inflexión descansa en una esquina de una forma hexagonal. 2 - El ladrillo aplantillado de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque se disponen pasajes pasantes vecinos de tal manera que un lado cóncavo de un pasaje pasante esté orientado hacia un lado convexo de un pasaje pasante vecino. 3.- El ladrillo aplantillado de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque se disponen pasajes pasantes vecinos de tal manera que se forman paredes de división con un espesor constante entre los pasajes pasantes vecinos. 4.- El ladrillo aplantillado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado además porque: dichos lados cóncavos se forman con una curvatura de un primer radio (r1); y dichos lados convexos se forman con una curvatura de un segundo radio (r2). 5.- El ladrillo aplantillado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado además porque dichos lados convexos tienen dos regiones de borde y una región central entre las mismas, y en donde: dichos lados cóncavos se forman con una curvatura de un primer radio (r1)¡ y dichas regiones centrales de dichos lados convexos se forman con una curvatura de un segundo radio (r2) y dichas regiones de borde de dichos lados convexos se forman con una curvatura de un tercer radio (r3), dicho tercer radio (r3) siendo más pequeño que dichos primero y segundo radios (r2). 6. - El ladrillo aplantillado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado además porque dicho primer radio (r1) corresponde con dicho segundo radio (r2). 7. - El ladrillo aplantillado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado además porque dicho tercer radio (r3) es aproximadamente la mitad de dicho segundo radio (r2). 8. - El ladrillo aplantillado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque dichos pasajes pasantes se ahúsan en una dirección hacia dicha superficie superior de dicho ladrillo aplantillado. 9. - El ladrillo aplantillado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque dicho ladrillo aplantillado tiene una sección transversal sustancialmente hexagonal, seis caras laterales que se extienden desde dicha superficie superior hasta dicha superficie inferior. 10. - El ladrillo aplantillado de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque dichas caras laterales de los ladrillos aplantillados están provistas con canales que tienen una sección transversal que corresponde con la mitad de la sección transversal de un pasaje pasante; dichos canales están dispuestos de tal manera que, cuando cuando se disponen lado a lado dos ladrillos aplantillados vecinos, dichas cámaras de dichas caras laterales de dichos ladrillos aplantillados forman un pasaje pasante. 11. - El ladrillo aplantillado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque una de dichas superficies superior e inferior está provista con por lo menos una porción elevada, la otra de dichas superficies superior e inferior está provista con por lo menos un hueco, dicha por lo menos una porción elevada y dicho por lo menos un hueco forman uniones de lengüeta y ranura entre los ladrillos aplantillados apilados. 12. - El ladrillo aplantillado de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque dicha por lo menos una porción elevada comprende una porción elevada central en dicha superficie superior o inferior respectiva. 13. - El ladrillo aplantillado de conformidad con la reivindicación 9 y 12, caracterizado además porque dicha porción elevada central tiene una sección transversal con simetría de rotación de 3 veces. 14. - El ladrillo aplantillado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado además porque dicha por lo menos una porción elevada comprende porciones elevadas periféricas en regiones de esquina de dicha superficie superior o inferior respectiva, dichas porciones elevadas periféricas están dimensionadas y dispuestas de manera que sean complementarias con las porciones elevadas periféricas de ladrillos aplantillados vecinos. 15. - El ladrillo aplantillado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 y 14, caracterizado además porque dichas porciones elevadas periféricas están dimensionadas y dispuestas de manera que tengan una sección transversal que corresponde a la sección transversal de dicha región elevada central.