BR112012002688B1

BR112012002688B1 - Dispositivo de vedação

Info

Publication number: BR112012002688B1
Application number: BR112012002688-7A
Authority: BR
Inventors: Ollila Janne; Ronnberg Tom
Original assignee: Outotec Oyj
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2021-03-30
Also published as: EA201190334A1; CA2768094C; BR112012002688B8; CA2768094A1; ZA201201320B; FI122225B; BR112012002688A2; KR20120046747A; US8960679B2; CN102498361A; US20120126493A1; FI20095823A0; WO2011015712A1; FI20095823A; EA019688B1; KR101420027B1; CN102498361B

Abstract

dispositivo de vedação em um dispositivo de vedação (1) para a vedação do orifício vazado de um eletrodo, o meio de pressurização que gera a pressão das vedações mecânicas contra uma estrutura de haste do eletrodo é um gás inerte, tal como nitrogênio. os dispositivos para a compressão do anel de vedação da presente invenção (6) contra a estrutura de haste do eletrodo (4) incluem uma câmara de distribuição de gás (8) ao redor do anel de vedação (6); um canal primário (9), que é utilizado para garantir uma trajetória para o fluxo de gás inerte entre a mangueira (14) e a câmara de distribuição de gás (8); um sulco anular (10) na superfície de vedação (7) do anel de vedação (6); e um canal secundário (11), que é disposto no anel de vedação (6) e utilizado para garantir uma trajetória para o fluxo de gás oriundo da câmara de distribuição do gás em direção ao sulco (10), para a extrusão do gás entre a superfície de vedação (7) e a estrutura de haste do eletrodo (4).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção se refere à vedação de eletrodos em fornos de arco elétrico, utilizados em metalurgia. A invenção se refere a um dispositivo de vedação definido no preâmbulo da reivindicação 1.

ESTADO DA ARTE

[002] Um forno de arco é um forno que opera eletricamente e é utilizado para a fundição de metal e/ou para limpeza de escória. A operação do forno tem por base um arco elétrico que queima ou entre eletrodos separados, ou entre eletrodos e o material que deve ser fundido. O forno pode ser operado através de corrente direta ou alternada. Calor é produzido no arco elétrico, e também no material que deve ser fundido, neste caso o arco elétrico queima entre o material e os eletrodos. A energia é transportada para os eletrodos verticais que estão localizados simetricamente em um triângulo em relação ao ponto central do forno. A profundidade do conjunto de eletrodos no forno é ajustada de tempo em tempo, quando eles são utilizados nas extremidades.

[003] Os eletrodos se estendem para dentro do forno através de orifícios posicionados no teto do forno. O diâmetro de um orifício vazado é maior do que o diâmetro de um eletrodo para garantir a movimentação livre do eletrodo, e para evitar o contato entre o eletrodo e o teto. A fenda existente entre o eletrodo e abertura do teto deve ser vedada através de um dispositivo de vedação para prevenir o acesso dos gases do interior do forno para a atmosfera através da abertura, e, por outro lado, para prevenir o acesso do ar da atmosfera para o interior do forno.

[004] No estado da técnica são conhecidos dispositivos de vedação para vedar a fenda existente entre o eletrodo e a abertura do teto através de vedações mecânicas, por exemplo, anéis de grafite, lacres para cabo de grafite, etc., que são comprimidos hidraulicamente contra o eletrodo. Várias configurações de vedação mecânica são conhecidas, por exemplo, das publicações FI 81197, FI 64458, DE 1540876, e SE 445744. O meio hidráulico utilizado para a geração da compressão hidráulica entre os anéis de grafite e as vedações do cabo é a água.

[005] Uma desvantagem em relação aos dispositivos de vedação conhecidos é o uso de água como meio de pressurização juntamente com a vedação, já que, em uma situação de danificação, a água pode entrar acidentalmente dentro do forno. Quando a água entra em contato com a atmosfera do forno que está a alta temperatura, pode ocorrer uma explosão água- gás perigosa.

OBJETO DA INVENÇÃO

[006] O objetivo da invenção é eliminar as desvantagens mencionadas anteriormente.

[007] Outro objetivo da invenção é apresentar um dispositivo de vedação onde o uso de água é evitado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[008] Um dispositivo de vedação de acordo com a invenção é caracterizado pelo que é estabelecido na reivindicação 1.

[009] Um dispositivo de vedação de acordo com a invenção inclui uma armação anular que pode ser anexada à tampa; um anel de vedação formado de elementos de grafite, incluindo uma superfície de vedação, e apoiado contra a armação, para se mover de tal modo que a superfície de vedação possa ser comprimida contra a estrutura de haste do eletrodo; dispositivos para a compressão do anel de vedação contra a estrutura de haste do eletrodo; um vedante para cabo de grafite, que é disposto acima do anel de vedação contra a armação, para ser comprimido contra a estrutura de haste do eletrodo; uma mangueira que é disposta ao redor do vedante para cabo de grafite, entre este e a armação, e que pode ser pressurizada através de um meio de pressurização para se expandir e comprimir o vedante para cabo de grafite contra a estrutura de haste do eletrodo, de modo a gerar a força compressiva requerida na vedação.

[010] De acordo com a invenção, o meio de pressurização é um gás inerte, tal como nitrogênio. Os dispositivos para a compressão do anel de vedação contra a estrutura de haste do eletrodo incluem uma câmara anular de distribuição de gás ao redor do anel de vedação; um canal primário que é utilizado para garantir uma trajetória para o fluxo de gás inerte entre a mangueira e a câmara de distribuição de gás; um sulco anular na superfície de vedação do anel de vedação; e um canal secundário que é disposto no anel de vedação e utilizado para garantir uma trajetória para o fluxo de gás oriundo da câmara de distribuição do gás em direção ao sulco, para a extrusão do gás entre a superfície de vedação e a estrutura de haste do eletrodo.

[011] Uma vantagem da invenção é que, como o meio de pressurização empregado não é água, mas um gás inerte, o risco de uma explosão água-gás causada por possíveis vazamentos é eliminada.

[012] Em uma concretização do dispositivo de vedação, os instrumentos para a compressão do anel de vedação contra a estrutura de haste do eletrodo incluem uma variedade de molas de compressão, que devem operar entre a armação e o anel de vedação.

[013] Em uma realização do dispositivo de vedação, a armação compreende uma estrutura dupla de revestimento metálico, incluindo um revestimento interior e um revestimento exterior, que é espaçado do revestimento interno, de modo que entre os revestimentos é formado um espaço anular para o agente de resfriamento. O agente de resfriamento empregado é o ar. Como a água não é utilizada como agente de resfriamento com a armação, uma explosão água- gás não pode ocorrer mesmo se o agente de resfriamento vazasse dentro do forno.

[014] Em uma realização do dispositivo de vedação, o mesmo possui um revestimento refratário que é disposto entre a armação e a estrutura do eletrodo. Entre o revestimento refratário e a estrutura do eletrodo existe uma fenda que garante uma trajetória para o fluxo de gás dentro do forno.

[015] Em uma concretização do dispositivo de vedação, a estrutura do eletrodo inclui um eletrodo, tal como um eletrodo de Soderberg, ou um eletrodo de grafite, e uma cobertura protetora ao redor do eletrodo.

LISTA DE DESENHOS

[016] A invenção é descrita em mais detalhes a seguir, através das realizações exemplificadas e com referência ao desenho em anexo, que é uma ilustração esquemática que mostra uma seção transversal de uma realização de um dispositivo de vedação de acordo com a invenção, como instalado ao redor de uma estrutura do eletrodo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[017] Os desenhos mostram em uma ilustração transversal um dispositivo de vedação (1) que é ajustado através de uma cavidade (3) que se estende ao longo da tampa (2) do forno de arco elétrico, ao redor de uma estrutura de haste do eletrodo (4) que se projeta verticalmente para o interior do forno e se move verticalmente no mesmo, cujo objetivo é prevenir o acesso dos gases do interior do forno para a atmosfera através da abertura, e, por outro lado, o acesso de ar da atmosfera para o forno.

[018] A estrutura do eletrodo (4) inclui um eletrodo (20), tal como um eletrodo de Soderberg, ou um eletrodo de grafite, e uma cobertura protetora (21) ao redor do eletrodo.

[019] O dispositivo de vedação (1) possui uma armação anular (5) que é anexada à tampa (2). A armação (5) compreende uma estrutura dupla de revestimento metálico, incluindo um revestimento interior (15) e um revestimento exterior (16), que é espaçado do revestimento interno, de modo que entre os revestimentos é formado um espaço anular (17) para a circulação do ar que é utilizado como agente de resfriamento.

[020] Um anel de vedação (6) construído de elementos de grafite é apoiado contra a armação (5). Na periferia interna do anel de vedação (6) é disposta uma superfície de vedação (7), que pode ser comprimida contra a estrutura de haste do eletrodo (4).

[021] Acima do anel de vedação (6) é disposto um vedante para cabo de grafite (13), que é apoiado contra a armação para ser comprimido contra a estrutura de haste do eletrodo (4). Uma mangueira (14) é disposta ao redor do vedante para cabo de grafite (13), entre este e a armação (5) . A mangueira (14) pode ser pressurizada por um gás inerte, tal como nitrogênio, utilizado como o meio de pressurização para que a mangueira expanda, de tal forma que o vedante para cabo de grafite (13) seja comprimido contra a estrutura de haste do eletrodo (2).

[022] A pressão do gás inerte é ajustada de forma a ser obtida uma força apropriada de compressão requerida para a operação de vedação.

[023] Para a compressão do anel de vedação (6) contra a estrutura de haste do eletrodo (4) é utilizada uma câmara anular de distribuição de gás (8) ao redor do anel de vedação (6). Um canal primário (9) forma uma trajetória para o fluxo de gás inerte da mangueira (14) para a câmara de distribuição de gás (8), de tal forma que o mesmo gás inerte que é utilizado para a compressão do vedante para cabo de grafite (13) também possa ser utilizado para a compressão do anel de vedação (6) contra a estrutura de haste do eletrodo (4). A superfície de vedação (7) do anel de vedação (6) possui um sulco anular (10). Um canal secundário (11) é disposto no anel de vedação (6) e forma uma trajetória para o fluxo de gás oriundo da câmara de distribuição do gás (8) em direção ao sulco (10), de modo que o gás é descarregado entre a superfície de vedação (7) e a estrutura de haste do eletrodo (4). O dispositivo de vedação possui um revestimento refratário (18) que é disposto entre a armação (5) e a estrutura do eletrodo (4). Entre o revestimento refratário (1) e a estrutura do eletrodo (4) existe uma fenda (19). Gás inerte escoa entre a superfície de vedação (7) e a estrutura de haste do eletrodo (4), para dentro do forno, através de uma trajetória de fluxo fornecida pela fenda (19). Assim, o gás inerte não possui qualquer contato com a atmosfera que envolve o forno de arco.

[024] Para a compressão do anel de vedação (6) contra a estrutura de haste do eletrodo (4) é possível utilizar, além da compressão pelo dito gás inerte, uma variedade de molas de compressão (12), que devem operar entre a armação (5) e o anel de vedação (6).

[025] A invenção não é restrita apenas às concretizações descritas acima, mas muitas modificações são possíveis dentro do escopo da idéia inventiva definida nas reivindicações apensadas.

Claims

1. Dispositivo de vedação (1) que é ajustado através de uma abertura (3) que se estende ao longo da tampa (2) de um forno de arco elétrico, ao redor de uma estrutura de haste do eletrodo (4) que se projeta para o interior do forno e se move ao longo de sua direção axial no mesmo, para prevenir o acesso dos gases do interior do forno para a atmosfera através da abertura, e, o acesso de ar da atmosfera para o forno, o dito dispositivo de vedação (1) incluindo: - uma armação anular (5) que anexada à tampa (2); - um anel de vedação (6) formado de elementos de grafite, possuindo uma superfície de vedação (7), o referido anel de vedação (6) sendo apoiado contra a armação de forma a se mover, de tal modo que a superfície de vedação é comprimida contra a estrutura de haste do eletrodo; - instrumentos (8-12) para a compressão do anel de vedação (7) contra a estrutura de haste do eletrodo; - um vedante para cabo de grafite (13) disposto acima do anel de vedação e apoiado contra a armação, para ser comprimido contra a estrutura de haste do eletrodo; - uma mangueira (14) que é disposta ao redor do vedante para cabo de grafite (13), entre este e a armação (5), e que é pressurizada através de um meio de pressurização de modo a se expandir para a compressão do vedante para cabo de grafite contra a estrutura de haste do eletrodo, caracterizado pelo fato do meio de pressurização ser um gás inerte; e pelo fato dos instrumentos (8-12) para a pressurização do anel de vedação (6) contra a estrutura de haste do eletrodo (4) incluir: - uma câmara de distribuição anular de gás (8) ao redor do anel de vedação (6); - um canal primário (9) para prover uma trajetória para o fluxo de gás inerte entre a mangueira (14) e a câmara de distribuição de gás (8); - um sulco anular (10) na superfície de vedação (7) do anel de vedação (6), e - um canal secundário (11) que é disposto no anel de vedação (6) e é utilizado para prover uma trajetória para o fluxo de gás oriundo da câmara de distribuição do gás em direção ao sulco (10), para a extrusão do gás inerte entre a superfície de vedação (7) e a estrutura de haste do eletrodo (4).

2. Dispositivo de vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato dos instrumentos para a compressão do anel de vedação (6) contra a estrutura de haste do eletrodo (4) incluírem uma pluralidade de molas de compressão (12) dispostas entre a armação (5) e o anel de vedação (6).

3. Dispositivo de vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da armação (5) compreender uma estrutura dupla de revestimento metálico (15,16), incluindo um revestimento interior (15) e um revestimento exterior (16), que é espaçado do revestimento interno, de modo que entre os revestimentos é formado um espaço anular (17) para o ar empregado como um agente de resfriamento.

4. Dispositivo de vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do dispositivo de vedação possuir um revestimento refratário (18) que é disposto entre a armação (5) e a estrutura do eletrodo (4); e pelo fato de existir uma abertura (19) entre o revestimento refratário (1) e a estrutura do eletrodo (4), o que garante uma trajetória para o fluxo de gás inerte dentro do forno.

5. Dispositivo de vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da estrutura do eletrodo (4) incluir um eletrodo (20), e uma cobertura protetora (21) ao redor do eletrodo.

6. Dispositivo de vedação, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato do eletrodo (20) ser um eletrodo de Soderberg.

7. Dispositivo de vedação, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato do eletrodo (20) ser um eletrodo de grafite.