BR0307454B1 - fundo de caçamba adaptado para uso em uma caçamba que transfere metal em fusão, e, método de drenar metal em fusão de uma caçamba. - Google Patents

Description

"FUNDO DE CAÇAMBA ADAPTADO PARA USO EM UMA CAÇAMBAQUE TRANSFERE METAL EM FUSÃO, E, MÉTODO DE DRENARMETAL EM FUSÃO DE UMA CAÇAMBA"CAMPO DA INVENÇÃOEsta invenção refere-se geralmente a artigo refratário e, mais

particularmente, a uma forma refratária, usada na transferência de metal emfusão em uma operação de lingotamento contínuo.FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Uma caçamba é um recipiente que é usado para reter outransportar uma carga de metal líquido, durante operações metalúrgicas. Umacamada de escória freqüentemente cobre a superfície de topo do metallíquido, tal como na produção de aço. Quando desejado, o metal líquido podeser drenado da caçamba, através de uma saída localizada no fundo dacaçamba. Embora drenando, o metal, desejável e vantajosamente, esvaziarácompletamente da caçamba, sem contaminação do metal pela escória. Acontaminação é indesejável e pode provocar dificuldades nas operações delingotamento ou refino, bem como defeitos nos produtos metálicosintermediários ou finais.

A contaminação pela escória pode ocorrer pela escória tantoflutuante quanto arrastada. A escória é tipicamente menos densa do que ometal líquido e geralmente flutua em uma camada separada sobre a superfíciede uma carga quiescente de metal líquido. Durante o verter do metal líquido, aescória pode ser arrastada dentro da corrente em escoamento. O arraste é apresença de partículas de escória dentro do aço em fusão. O arraste ocorrecom freqüência quando a turbulência perturba a interface entre o metal emfusão e a escória. Tal turbulência pode fazer com que o metal em fusão e aescória misturem-se. Sob condições quiescentes, a escória arrastadaeventualmente flutua na superfície; entretanto, a turbulência do lingotamentopode manter uma quantidade substancial de escória arrastada dentro do metalem fusão. Idealmente, qualquer solução para o problema de contaminação porescória passa por escória tanto flutuante quanto arrastada.

Quando o metal é drenado da caçamba, a escória flutuanteaproxima-se da saída e a probabilidade de contaminação da corrente metálicapor escória aumenta. Um operador vai parar de verter quando detecta escóriadentro da corrente de metal em fusão saindo da caçamba. O operador podemesmo parar de verter prematuramente, para evitar escória no efluxo dacaçamba. A escória e o metal restante da caçamba são descartados. O descartede metal diminui a produção, o que é dispendioso e ineficiente, porém, aomesmo tempo, é necessário reduzir a contaminação por escória.

Vários métodos e artigos existem para detectar escória dentroda caçamba ou no efluxo da caçamba. Freqüentemente, estes métodosrequerem ação pelo operador e incluem dispositivos de detecção eletrônicos esônicos, que são colocados dentro e fora da caçamba. Por exemplo, umdetector colocado dentro da caçamba pode detectar uma queda no nível dometal em fusão, medindo-se uma mudança da resistividade elétrica, quandoescória flutuante intersecta o detector submerso. Similarmente, pulsos sônicospodem identificar a presença de escória dentro do efluxo da caçamba. Ambasas técnicas somente detectam a presença de escória e não diminuemativamente a presença de escória no efluxo.

A arte anterior inclui artigo projetado para reduzir o efluxo deescória da caçamba. As US 4.746.102 e US 5.879.616 apresentam fundos decaçamba tendo um pequeno poço imediatamente acima da saída da caçamba.Ambas as patentes descrevem o poço como preferencialmente coletandometal em fusão em vez de escória, desse modo melhorando a produçãoquando a caçamba esvazia. Infelizmente, as patentes somente impedem aescória flutuante de deixar a caçamba. A escória arrastada é livre para deixar acaçamba.

A US 5.196.051 descreve um fundo de caçamba para reduzir aescória arrastada. O fundo de caçamba compreende meios para aprisionar aescória antes dela alcançar a saída da caçamba. Os meios estendem-se paracima a partir do fundo de caçamba e incluem encastelamentos alongados quese aproximam da saída. Uma versão mostra encastelamentos irradiando-sesimetricamente a partir da saída. Os encastelamentos simétricos são descritoscomo redutores de vórtice, o que resulta em arraste da escória. Notavelmente,os encastelamentos não são descritos como promotores de redução de escóriaarrastada, já presente no metal em fusão.

A arte anterior não apresenta um fundo de caçamba quesimultaneamente reduza o efluxo tanto da escória arrastada como escóriaflutuante. Permanece uma necessidade de um artigo capaz de capturar escóriaarrastada e permitir que metal em fusão escoe de uma caçamba antes daescória flutuante.SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um objetivo da presente invenção é aumentar a eficiência deuma operação de drenagem de caçamba, incluindo a redução da quantidade demetal descartado, evitando o fluxo prematuro de escória através da saída ereduzindo a contaminação de escória dentro do efluente de metal em fusão.

A presente invenção refere-se a uma caçamba metalúrgica e,mais particularmente, ao fundo da caçamba ter uma saída, através da qual ometal em fusão pode drenar, e a um método de aumentar a fração de metallíquido que pode ser drenado da caçamba através da saída, sem contaminaçãopela escória.

A invenção inclui um fundo de caçamba compreendendo umapluralidade de terraços e canais de fluxo, finalmente direcionando a correntede metal em fusão para uma saída da caçamba. Os terraços e canais estão nasuperfície do fundo de caçamba que é exposta ao metal líquido.

Uma pluralidade de terraços mais superiores compreende facesgeralmente horizontais, que são substancialmente separadas por pelo menosum canal de escoamento compreendendo paredes laterais e uma face defundo. Os terraços permitem que a escória arrastada precipite-se do metal emfusão. O canal permite que metal líquido não contaminado escoe para o furode saída e drene da caçamba, mesmo quando o nível de metal é muito baixo ea camada de escória flutuante está quase se aproximando da saída.

O canal de escoamento pode ter uma pluralidade deramificações, que permitem a coleta de metal líquido oriundas de regiões dacaçamba que são afastadas da saída. O canal de escoamento então alimenta ometal coletado à saída. Em uma versão preferida, a profundidade do canalaumenta nas etapas em direção à saída e termina em uma face mais profundacircundando a saída.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Fig. 1 é uma seção transversal de uma caçamba da arteanterior, incluindo o fundo da caçamba e a saída.

A Fig. 2 é uma vista em perspectiva de uma caçamba da arteanterior tendo encastelamentos irradiando-se da saída.

A Fig. 3 é uma vista em perspectiva de um fundo de caçambada presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A Fig. 1 mostra uma caçamba 1 da arte anterior, tendo umfundo 2. O fundo 2 compreende uma parte inclinada 3 e uma parte vertical 4,adaptadas para direcionar metal em fusão de dentro da caçamba 1 para umasaída 5. A parte vertical 4 cria um poço 6 imediatamente acima da saída 5. Ometal em fusão é direcionado para a saída 5 pela parte inclinada 3 e reúne-sedentro do poço 6 antes de qualquer escória que possa estar flutuante no metalem fusão. O poço 6 é descrito como aumentando a quantidade de metal emfusão, que pode passar através da saída 5, antes da escória flutuantecontaminar o efluxo.

A Fig. 2 mostra outro fundo de caçamba 2 da arte anterior,tendo uma superfície inclinada 3 direcionada para a saída 5. Espera-se quemetal em fusão, sendo mais pesado do que a escória, alcance a saída 5 antesde qualquer escória flutuante. Uma pluralidade de encastelamentos 21 eleva-se da superfície inclinada 3. Os encastelamentos são descritos como redutoresdo vórtice, desse modo diminuindo a probabilidade da escória ser arrastada nometal em fusão. Menos escória arrastada presumivelmente diminui aquantidade de escória no efluxo. Somente a inclinação do fundo 2 impede quea escória flutuante deixe a caçamba.

A Fig. 3 mostra uma versão de um fundo de caçamba 2 dapresente invenção. Não são mostradas as paredes da caçamba que circundamo fundo e estendem-se para cima, a partir do fundo de caçamba 2, para contero metal líquido e a escória. O fundo de caçamba inclui uma saída 5, que énormalmente no ponto baixo da caçamba. O fundo 2 também compreendeuma pluralidade de faces 31 e paredes laterais 32 que são expostas ao metallíquido. As paredes laterais 32 são preferivelmente substancialmente verticaisem relação às faces 31. As paredes laterais 32 podem também ser curvadas,chanfradas ou de outro modo conformadas, para permitir pressão de entradano fluxo acima da saída e diminuir a contaminação de escória.

As faces 31 incluem uma pluralidade de faces mais elevadas3IA, que são geralmente horizontais. Em associação com as paredes lateraisadjacentes 32, as faces mais elevadas definem terraços. Os terraços podemestar em diferentes alturas em relação à saída. Os terraços podem tambémvariar em espessura, dependendo das condições de lingotamento, tais como otipo e qualidade de metal em fusão, uso de purga de gás, impacto no fiindo dacaçamba durante o enchimento com metal em fusão, erosão esperada etc.

As faces restantes 31 incluem pelo menos uma faceintermediária 31B, pelo menos uma face inclinada 3IC e pelo menos umaface de saída 31D. A face intermediária 3IB é mais elevada acima da saída 5do que a face inclinada 3IC e a face de saída 31D, porém em um nível maisbaixo do que as faces mais elevadas 3 IA. A face intermediária 3IB convergepara a face inclinada 31C. Preferivelmente, a face intermediária 3IB éinclinada em direção à face inclinada 31C.

A face inclinada 3IC inclina-se para cima a partir da face desaída 3ID para a face intermediária 31B, desse modo definindo uma queda deelevação da face intermediárias 31 para a face de saída 31 D. A inclinação daface inclinada 3IC é maior do que a inclinação média da face intermediária3IB e pode variar de uma suave inclinação para uma queda perpendicular,dependendo das condições. Quando a inclinação da face inclinada 3ICaproxima-se da perpendicular, a combinação da face inclinada 31C, paredeslaterais 32 e face de saída 3ID pode definir um poço em torno da saída 5.

A face de saída 3ID inclui a saída 5 e é preferivelmenteconformada para direcionar metal em fusão para a saída 5. A face de saída3ID deve ser a face mais baixa 31, para assegurar uma mais elevada produçãode metal em fusão efluindo da caçamba.

As paredes laterais 32 e faces mais baixas 3IB-D formam umcanal de fluxo 33. A presente versão mostra um canal de escoamento 33,tendo três ramificações 33A-C, que separam as faces mais elevadas 31A entresi. Pelo menos uma ramificação é uma ramificação de saída 33C. Cada umadas ramificações pode ser de diferentes alturas e, preferivelmente, aramificação de saída 33C, incluindo a face 31D, é a mais baixa.

Durante o lingotamento, a escória tanto flutuante comoarrastada tende a sedimentar-se nas faces mais elevadas 31A quando o metallíquido drena para dentro do canal de escoamento 33. Qualquer escóriaremanescente tende, então, a sedimentar-se na face intermediária 31B, quandometal em fusão escoa face inclinada 3IC abaixo, face de saída 3ID e atravésda saída 5. Uma face bruscamente inclinada 3IC pode definir um poço, quereduz a contaminação do efluxo pela escória flutuante.

Prover de terraços o fundo da caçamba, enquanto provendocanais de escoamento para metal líquido, permite que o metal líquido deixe asaída com reduzida contaminação de escória. Os terraços e paredes lateraiscoletam ou aprisionam escória, enquanto permitindo que metal em fusãocontinue em direção à saída. Este fenômeno aproveita a densidade mais baixada escória e sua viscosidade mais elevada, em comparação com o metallíquido.

O movimento da escória em direção à saída é retardado porfricção contra o fundo da caçamba. A presente invenção aproveita este fatocriando uma pluralidade de características de aprisionamento de escória. Porexemplo, quando o metal líquido e a escória sedimentam-se sobre um terraçomais elevado, o metal em fusão escoa para fora do terraço, para dentro docanal, enquanto a escória mais viscosa é encalhada na face horizontal.Terraços sucessivos podem ainda melhorar a separação da escória do metallíquido, até, na saída, o metal líquido ficar substancialmente livre decontaminação de escória.

A invenção antecipa várias configurações de terraços. Fatoresinfluenciando a escolha de configuração incluem o tipo ou grau de metallíquido, o impacto do escoamento sobre o fundo de caçamba, elementos depurga de gás e a geometria da caçamba. O terraço mais elevado pode ser maisalto, isto é, mais espesso, ou mais ou menos numeroso, para acomodarescoamento mais energético, metais corrosivos ou geometria de caçamba.

Obviamente, numerosas modificações e variações da presenteinvenção são possíveis, Portanto, deve ser entendido que, dentro do escopodas seguintes reivindicações, a invenção pode ser praticada de outro modo doque como especificamente descrito.

Claims (11)

1. Fundo de caçamba (2) adaptado para uso em uma caçambaque transfere metal em fusão, caracterizado pelo fato de que tem umapluralidade de faces mais elevadas (3 IA) e faces mais baixas (31B-D), asfaces mais elevadas (3 IA) ficando acima das faces mais baixas (31B-D) emrelação à saída (5) e pelo menos substancialmente separadas por pelo menosum canal de escoamento (33) definido pelas faces mais baixas (31B-D), euma pluralidade de paredes laterais (32) estendendo-se para cima a partir dasfaces mais baixas (31B-D) para as faces mais elevadas (3 IA), as faces maisbaixas (31B-D) incluindo pelo menos uma face de saída (31 D) definindo umasaída (5), pelo menos uma face inclinada (31C) elevando-se a partir da face desaída (31 D) em direção a pelo menos uma face intermediária (31B), por meiodo que as faces mais elevadas (3 IA) preferencialmente capturam escória e ocanal de escoamento (33) permite que o metal em fusão drene em direção àsaída (5).

2. Fundo de caçamba (2) de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos três faces maiselevadas (31A).

3. Fundo de caçamba (2) de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as faces mais elevadas(31A) são substancialmente horizontais.

4. Fundo de caçamba (2) de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as faces mais elevadas(31A) são de diferentes alturas em relação à saída (5).

5. Fundo de caçamba (2) de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a face intermediária (31B)é inclinada a partir da horizontal em direção à face inclinada (31C) e é menosinclinada do que a face inclinada (31C).

6. Fundo de caçamba (2) de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a face inclinada (31C) ésubstancialmente vertical e a face inclinada (31C) e as paredes laterais (32)definem um poço (6) em torno da face de saída (31D).

7. Fundo de caçamba (2) de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que as paredes laterais (32)são substancialmente perpendiculares às faces (31).

8. Fundo de caçamba (2) de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o canal de escoamento(33) tem uma pluralidade de ramificações (33A-C).

9. Fundo de caçamba (2) de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de que as ramificações (33A-C) incluem pelo menosuma ramificação alimentadora (33A-B) e uma ramificação de saída (33C), aramificação alimentadora (33A-B) sendo mais elevada acima da saída (5) doque a ramificação de saída (33C).

10. Fundo de caçamba (2) de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de que a ramificação alimentadora (33A-B) é maisrasa do que a ramificação de saída (33C).

11. Método de drenar metal em fusão de uma caçamba,caracterizado pelo fato de se utilizar um fundo de caçamba (2) como definidoem qualquer uma das reivindicações 1 a 10, por meio do que as faces maiselevadas (3 IA) preferencialmente capturam escória e o canal de escoamento(33) permite que o metal em fusão drene em direção à saída (5).