BR102016012302B1

BR102016012302B1 - dispositivo de imersão para metal fundido e método para fabricação de aço

Info

Publication number: BR102016012302B1
Application number: BR102016012302-0A
Authority: BR
Inventors: Gerrit BROEKMANS; Jan Cuypers
Original assignee: Heraeus Electro-Nite International N.V.
Priority date: 2015-06-11
Filing date: 2016-05-30
Publication date: 2020-11-17
Also published as: KR102352700B1; US9909810B2; UA123083C2; AU2016201732B2; CN106248433A; ES2832325T3; JP6719273B2; ZA201601939B; CN106248433B; RU2712205C2; US20160363374A1; AU2016201732A1; RU2016121158A; BR102016012302A2; JP2017002396A; EP3104154A1; EP3104154B1; KR20160146549A; RU2016121158A3

Abstract

DISPOSITIVO DE IMERSÃO PARA METAL FUNDIDO E MÉTODO A invenção refere-se a um dispositivo de imersão para metal fundido. A invenção se refere adicionalmente a um método para fabricar aço. O objetivo da invenção é fornecer um dispositivo de imersão para metal fundido que permite uma operação sem problemas. O objetivo da invenção é resolvido por um dispositivo de imersão para metal fundido que compreende uma cabeça de medição, um portador para a cabeça de medição e uma lança que é conectada de forma passível de desconexão ao portador ou pode ser conectada ao portador através de um elemento de conexão tubular passível de desconexão. Existe um percurso de gás a partir da lança até o elemento de conexão tubular passível de desconexão e uma conexão impermeável a gás entre uma superfície de conexão da lança e o elemento de conexão tubular passível de desconexão. O elemento de conexão tubular compreende meios de limpeza na forma de aletas que limpam a superfície de conexão da lança durante a fixação do elemento de conexão tubular na lança e/ou a desconexão do elemento de conexão tubular da lança.

Description

[0001] A invenção refere-se a um dispositivo de imersão para metal fundido que compreende um portador para uma cabeça de medição e uma lança que é conectada de forma desconectável ao portador ou que pode ser conectada ao portador por um elemento de conexão tubular desconectável que compreende um percurso de gás a partir de uma lança até o elemento de conexão tubular desconectável e uma conexão impermeável a gás entre uma superfície de conexão da lança e o elemento de conexão tubular desconectável. A invenção se refere adicionalmente a um método para fabricação de aço.

[0002] Um dispositivo de imersão que compreende uma lança e um portador é conhecido a partir do documento EP 0143498 A2. Uma lança de um dispositivo de imersão é ou pode ser conectada ao portador por um elemento de conexão tubular desconectável ou por uma peça de acoplamento, conforme conhecido a partir do documento US 2014/0318276 A1.

[0003] A cabeça de medição do portador pode compreender um amostrador para retirar amostras de fusões que têm um ponto de fusão mais alto que 600 °C, em particular fusões de criolita ou metal, especialmente fusões de ferro ou aço. O portador pode ter uma extremidade de imersão e uma montagem de câmara de amostra disposta na extremidade de imersão do portador. A montagem pode ter uma abertura de entrada e uma cavidade de amostra para a fusão e pode ser disposta, pelo menos parcialmente, dentro do portador.

[0004] A cabeça de medição do portador pode compreender um ou mais sensores. Os terminais de saída de sensor são fixados de forma elétrica a uma extremidade de contato da lança.

[0005] A lança serve para o manuseio automático da máquina ou para o manuseio manual do portador que tem a cabeça de medição. Usando-se a lança, o portador que compreende a cabeça de medição é imerso na fusão de metal e retirado da fusão após a obtenção da medição e/ou da amostra. O portador que tem a cabeça de medição é um artigo descartável, que é descartado após ser usado uma vez, enquanto a lança é usada múltiplas vezes.

[0006] Os portadores descartáveis que têm uma cabeça de medição para obter medições e amostras metalúrgicas são descritos, por exemplo, no documento US 5515739 e no documento US 8479579 B2. Esses dispositivos compreendem, tipicamente, uma cabeça de medição com sensores para detectar um ou mais dentre temperatura, teor de oxigênio, teor de carbono, nível de banho e uma amostra representativa do aço líquido. A cabeça de medição é sustentada pelo portador que protege a fiação interna e as conexões elétricas. O portador é constituído de camadas sobrepostas de tubos de papelão. Durante a imersão em metal fundido, a circunferência externa do papelão se deteriora rapidamente, mas é suficientemente espessa para durar dezenas de segundos, durante os quais as medições são obtidas e uma amostra de metal metalúrgica é retirada do banho. A cabeça de medição é removida da lança, a amostra metalúrgica é recuperada e a sonda gasta é descartada. Os dados de tensão CC dos sensores são alimentados automaticamente a um computador que compara as condições de banho reais com uma previsão de modelo para sugerir ações adicionais a serem tomadas para completar o processo de fabricação de aço de acordo com as exigências-alvo.

[0007] A precisão dos dados inseridos depende de uma conexão elétrica de alta qualidade entre o conector de saída da sonda e os contatos de recepção da lança. Embora, por exemplo, um conector de um sensor seja usado apenas uma vez e o sensor seja descartado após cada uso, os contatos de recepção da lança devem ser projetados para resistir ao uso repetido. Quando imersos em aço fundido, os portadores do papelão são esquentados, o que emite vapor de água, alcatrão e resinas presentes nos portadores do papelão. O vapor de água transporta esses alcatrões e essas resinas que se depositam sobre as porções metálicas mais frias do contato elétrico e seu alojamento, o que resulta em uma interrupção e deterioração dos sinais do sensor elétrico, o que resulta em uma indisponibilidade de dados ou em dados incorretos. Cada uso sucessivo da lança deposita cada vez mais os alcatrões e as resinas, e quando endurecem, os mesmos apresentam uma barreira para uma conexão elétrica subsequente e necessitam de um regime de limpeza rigoroso que é intenso tanto em trabalho quanto em tempo. Para combater isso, um gás nitrogênio de purga leve é enviado para baixo da porção oca interna da lança auxiliar e emerge na extremidade de conector da lança para descarregar o vapor dos contatos. Embora essa purga seja uma melhora, a mesma não elimina completamente o problema. Tal porção oca interna da lança auxiliar é parte de um percurso de gás dentro do significado da presente invenção.

[0008] Essa condição e uma solução são bem descritas no documento JP 2000-28438 A. O dispositivo de imersão é equipado com um circuito elétrico que digitaliza os sinais de tensão CC e transmite os mesmos, primeiro por um único cabo de antena e, então, por transmissão por rádio, evitando, dessa forma, não eliminar o problema de deposição de água, alcatrão e resina nos membros de contato elétrico da lança. O tempo e o gasto de limpeza são comparados ao esforço técnico adicional do transmissor de rádio e, como resultado, encontraram um uso limitado.

[0009] Com um amostrador, conforme descrito no documento US 2014/0318276 A1, é possível usar uma purga de gás inerte a partir de uma lança até uma câmara de amostragem. A pressão do gás reproduzível é exigida para obter essas amostras de análise rápidas, necessitando-se, desse modo, de um sistema elétrico e de contato de gás que é livre dos condensados de água, de alcatrão e de resina que impediram a operação livre do sistema de medição da lança.

[0010] Uma lança que tem uma porção de extremidade tubular pode compreender vedações de anel em formato de O na circunferência externa. Essa porção de extremidade tubular que compreende as vedações de anel em formato de O têm que ser inseridas em um elemento de conexão tubular desconectável de uma peça de acoplamento ou de um portador a fim de fornecer uma conexão impermeável a gás entre a lança e a peça de acoplamento, respectivamente, o portador. A lança e a peça de acoplamento fornecem, dessa forma, um percurso de gás que pode ser direcionado para uma câmara de amostragem.

[0011] Enquanto é imerso, o fluxo de purga de gás é, então, conforme antecipado, no entanto, uma vez que a peça de acoplamento é desconectada, a deposição dos alcatrões e da resina nos anéis em formato de O pode acontecer, impedindo uma conexão impermeável a gás entre a porção de extremidade tubular da lança e um tubo de uma peça de acoplamento adicional.

[0012] O objetivo da invenção é fornecer um dispositivo de imersão para metal fundido que permite uma operação sem problemas.

[0013] O objetivo da invenção é resolvido por um dispositivo de imersão que compreende os recursos de acordo com a invenção. As concretizações se referem a modalidades preferenciais da invenção.

[0014] Um dispositivo de imersão para metal fundido, de acordo com a matéria da invenção, compreende uma cabeça de medição, um portador para a cabeça de medição e uma lança que é conectada de forma desconectável ao portador ou que pode ser conectada ao portador por um elemento de conexão tubular desconectável. Existe um percurso de gás a partir da lança até o portador. O elemento de conexão tubular ou o portador compreende um ou mais limpadores que limpam a superfície de conexão da lança durante a fixação do elemento de conexão tubular, respectivamente, o portador, à lança e/ou a desconexão do elemento de conexão tubular a partir da lança, respectivamente, o portador.

[0015] Dessa forma, substituir o portador, respectivamente o portador juntamente com o elemento de conexão, limpa a superfície de conexão da lança, o que garante uma conexão impermeável a gás entre a porção de extremidade tubular da lança e o elemento de conexão tubular e permite uma operação sem problemas.

[0016] Em uma modalidade preferencial da invenção, o limpador é uma ou mais aletas que permitem um bom efeito de limpeza.

[0017] Em uma modalidade preferencial da invenção, o limpador e o elemento de conexão tubular são fabricados a partir de uma peça única. Uma vantagem é o número reduzido de peças.

[0018] Em uma modalidade preferencial da invenção, os um ou mais limpadores são pressionados contra a superfície de conexão da lança quando o elemento de conexão tubular é conectado à lança que permite um bom efeito de limpeza. O mesmo é verdadeiro se existir uma conexão direta entre o portador e a lança.

[0019] Em uma modalidade preferencial da invenção, o limpador se projeta a partir de uma superfície tubular do elemento de conexão tubular, respectivamente, o portador, o que permite um bom efeito de limpeza.

[0020] Em uma modalidade preferencial da invenção, o limpador é separado de uma superfície tubular do elemento de conexão tubular, respectivamente, o portador, por uma ou mais fendas, o que permite um bom efeito de limpeza devido a um comportamento mais flexível do limpador.

[0021] Em uma modalidade preferencial da invenção, os um ou mais limpadores têm formato de anel, o que permite uma conexão impermeável a gás entre uma superfície de conexão da lança e o elemento de conexão tubular desconectável, respectivamente, o portador.

[0022] Em uma modalidade preferencial da invenção, a superfície de conexão da lança é uma superfície interna de uma porção de extremidade tubular da lança. A superfície de conexão é, dessa forma, projetada, o que impede uma contaminação da superfície de conexão.

[0023] Em uma modalidade preferencial da invenção, o limpador é formado a partir de metal ou de plástico, o que permite um bom efeito de limpeza.

[0024] Em uma modalidade preferencial da invenção, o limpador fornece a conexão impermeável a gás entre a superfície de conexão da lança e o elemento de conexão tubular desconectável, respectivamente, o portador. Peças adicionais como anéis em O são possíveis, mas não são necessárias, a fim de fornecer uma conexão impermeável a gás que reduz o número de peças.

[0025] Em uma modalidade preferencial da invenção, o portador compreende um tubo de papelão.

[0026] Em uma modalidade preferencial da invenção, a cabeça de medição compreende um amostrador para metal fundido ou um sensor para detectar uma temperatura de metal fundido, um teor de oxigênio de metal fundido, um teor de carbono de metal fundido ou um nível de banho de metal fundido.

[0027] Em uma modalidade preferencial da invenção, a lança é formada a partir de metal por motivos de estabilidade.

[0028] Em uma modalidade preferencial da invenção, a lança e o portador cobrem uma fiação interna e/ou uma ou mais conexões elétricas.

[0029] A Figura 1 mostra uma seção de um dispositivo de imersão como um exemplo da invenção.

[0030] Uma seção de um dispositivo de imersão para metal fundido, de acordo com a invenção, que compreende um portador para a cabeça de medição, que compreende um tubo oco 2 e a lança na forma de um tubo oco 1, é mostrada na Figura 1. A lança 1 pode ser conectada ao portador que compreende o tubo 2 por um elemento de conexão tubular desconectável 3.

[0031] O dispositivo de imersão compreende um percurso de gás 4 fornecido pela lança tubular 1, o elemento de conexão tubular 3 e o portador tubular 2 quando a lança tubular 1, o elemento de conexão tubular 3 e o portador tubular 2 são conectados.

[0032] O elemento de conexão tubular desconectável compreende um limpador na forma de três aletas em formato de anel 5 em uma circunferência externa do elemento de conexão tubular 3 que limpam a superfície de conexão interna 6 da lança 1 durante a inserção do elemento de conexão tubular 3 na lança 1 e durante a desconexão do elemento de conexão tubular 3 da lança 1. As aletas 5 e o elemento de conexão tubular 3 são fabricados a partir de uma peça única, a fim de evitar a produção de uma pluralidade de peças e uma necessidade de fixar as aletas 5 no elemento de conexão tubular 3. Além disso, a produção de uma peça única tem a vantagem de que as aletas 5 são conectadas ao elemento de conexão tubular 3 de uma forma confiável e impermeável a gás. Uma vez que as aletas 5 se estendem além da circunferência (representada pela linha pontilhada 7) da superfície de conexão interna 6, as aletas 5 são pressionadas contra a superfície de conexão 6 da lança 1 quando o elemento de conexão tubular 3 é conectado à lança 1. Como uma consequência, existe uma conexão impermeável a gás entre as aletas 5 e a superfície de conexão interna 6. Uma vez que cada aleta 5 circunda o elemento de conexão tubular 3 de uma forma circular, existe uma conexão impermeável a gás entre a lança 1 e o elemento de conexão tubular 3 quando o elemento de conexão tubular 3 é inserido na lança 1.

[0033] As aletas 5 se projetam a partir de uma superfície externa tubular 8 do elemento de conexão tubular 3, conforme mostrado na Figura 1. As aletas 5 são separadas da superfície externa tubular adjacente 8 do elemento de conexão tubular 3 pelas fendas circulares 9 de forma que as aletas sejam mais flexíveis, o que permite um bom efeito de limpeza e uma conexão confiável e impermeável a gás.

[0034] A superfície de conexão 6 da lança 1 é uma superfície interna de uma porção de extremidade tubular 10 da lança 1. O diâmetro interno da lança 1 pode ser reduzido em comparação com o diâmetro interno da porção de extremidade tubular 10, conforme mostrado na Figura 1.

[0035] O tubo oco 2 do portador pode ser um tubo de papelão. A lança 1 pode ser fabricada a partir de metal e o elemento de conexão tubular 3 é fabricado a partir de plástico. A lança 1 e o tubo oco 2 do portador cobrem uma fiação interna 11, 12 e os conectores elétricos 13, 14. O conector elétrico 14 do tubo oco 2 do portador é inserido no conector elétrico 13 da lança 1 quando a lança 1 é fixada no tubo oco 2 do portador através do elemento de conexão tubular 3.

[0036] Um batente em formato de anel 15 para o tubo oco 2 do portador e para a lança 1 se projeta a partir da superfície externa 8 do elemento de conexão tubular 3, o que facilita o manuseio da conexão.

[0037] O diâmetro interno do tubo oco 2 do portador é reduzido em comparação com o diâmetro da superfície externa 16 do elemento de conexão tubular, com a exceção de uma porção de extremidade de afunilamento 17. Portanto, é possível introduzir a porção de extremidade que compreende a superfície 16 de uma forma impermeável a gás no tubo oco 2 do portador.

[0038] O portador pode compreender um eixo oco externo formado, por exemplo, a partir de papelão. Uma cabeça de medição pode ser fixada à extremidade de imersão do eixo oco externo. O eixo oco externo do portador pode ter um comprimento de 2 m a 3 m, por exemplo, um comprimento ao redor de 2,5 m. Quando a lança 1 é conectada ao portador, o eixo oco externo do portador pode cobrir parte da lança 1.

Claims

1. Dispositivo de imersão para metal fundido, o dispositivo compreendendo uma cabeça de medição (20), um portador (2) para a cabeça de medição (20), uma lança (1) conectada de forma desconectável ao portador (2) e limpadores (5) compreendendo pelo menos uma aleta que limpa uma superfície de conexão (6) da lança (1) durante a fixação e/ou desconexão da lança (1) ao/a partir do portador (2), caracterizado pelo fato de que a lança (1) e o portador (2) cobrem pelo menos um conector elétrico (13, 14), sendo que a superfície de conexão (6) da lança (1) é uma superfície interna de uma porção de extremidade tubular (10) da lança (1) sendo que os limpadores (5) se projetam a partir de uma superfície tubular (8) de um elemento de conexão desconectável (3) ou a partir de uma superfície tubular do portador (2), e sendo que existe uma conexão impermeável a gás entre a pelo menos uma aleta e a superfície de conexão (6).

2. Dispositivo de imersão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os limpadores (5) são parte do elemento de conexão desconectável (3) que é feito em uma peça única para conectar de modo desconectável a lança (1) ao portador (2).

3. Dispositivo de imersão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os limpadores (5) são pressionados contra a superfície de conexão (6) da lança (1).

4. Dispositivo de imersão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os limpadores (5) são separados da superfície tubular (8) do elemento de conexão desconectável (3) ou da superfície tubular do portador (2) por pelo menos uma fenda (9).

5. Dispositivo de imersão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os limpadores (5) têm formato de anel.

6. Dispositivo de imersão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os limpadores (5) fornecem uma conexão impermeável a gás entre a superfície de conexão (6) da lança (1) e o elemento de conexão desconectável (3).

7. Dispositivo de imersão, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os limpadores (5) são parte da conexão impermeável a gás.

8. Dispositivo de imersão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o portador (2) compreende um tubo de papelão.

9. Dispositivo de imersão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a cabeça de medição (20) compreende um amostrador (23) para metal fundido.

10. Dispositivo de imersão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a cabeça de medição (20) compreende pelo menos um sensor (21) para detectar pelo menos um dentre os seguintes: uma temperatura do metal fundido, um teor de oxigênio do metal fundido, um teor de carbono do metal fundido ou um nível de banho do metal fundido.

11. Dispositivo de imersão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a lança (1) é formada de metal.

12. Dispositivo de imersão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a lança (1) e o portador (2) cobrem uma fiação interna (11, 12).

13. Dispositivo de imersão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos um anel em formato de O para fornecer a conexão impermeável a gás entre a pelo menos uma aleta e a superfície de conexão (6).

14. Método para fabricação de aço, caracterizado pelo fato de que compreende o uso do dispositivo de imersão, conforme definido na reivindicação 1, para monitorar o metal fundido e substituir o portador (2) e a cabeça de medição (20) após serem usados para monitorar o metal fundido.