BR112012004471A2 - soleira úmida móvel, e, combinação de um forno de fusão de metal com uma parede provida com uma entrada de carregamento de metal e uma soleira úmida móvel. - Google Patents

Abstract

SOLEIRA ÚMIDA MÓVEL, E, COMBINAÇÃO DE UM FORNO DE FUSÃO DE METAL COM UMA PAREDE PROVIDA COM UMA ENTRADA DE CARREGAMENTO DE METAL E UMA SOLEIRA ÚMIDA MÓVEL Modalidades exemplares fornecem uma soleira úmida móvel para uso com um fomo de fusão de metal com uma parede provida com uma entrada de carregamento de metal. A soleira úmida inclui um corpo da soleira móvel em relação ao forno em e fora de contato com a parede do fomo na estrada. O corpo tem paredes internas encerrando um interior oco, exceto em uma parede lateral de engate do fomo do corpo da soleira provida com uma abertura em comunicação com o interior. O interior tem um piso adaptado para suportar uma carga de sucata metálica, e a abertura é posicionada em relação ao piso para permitir que metal fundido seja drenado para o interior através da abertura. O piso é arranjado em um ângulo com a horizontal para inclinar em uma direção para baixo no sentido da abertura quando o recipiente move-se para engate de vedação com a parede do fomo com as aberturas alinhadas com a entrada do fomo. Outras modalidades exemplares se referem a uma combinação de uma soleira úmida móvel como a supradescrita e um fomo de fusão de metal com uma parede dianteira provida com uma entrada do fomo.

Description

AAA - 1 : É “SOLEIRA ÚMIDA MÓVEL, E, COMBINAÇÃO DE UM FORNO DE : FUSÃO DE METAL COM UMA PAREDE PROVIDA COM UMA

ENTRADA DE CARREGAMENTO DE METAL E UMA SOLEIRA ÚMIDA MÓVEL” *+ 5 CAMPOTÉCNICO Esta invenção se refere a aparelho para fundir material de : sucata metálica, particularmente material de sucata de alumínio. Mais particularmente, a invenção se refere aparelho para pré-tratar material de sucata metálica e para transferir o material de sucata pré-tratado para um forno de fusão, por exemplo, um forno revérbero ou forno convectivo de carga direta.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO Materiais de sucata feitos de alumínio ou outros metais (por exemplo, cobre) podem ser refundidos para reutilização, mas eles podem ser contaminados e podem precisar de pré-tratamento para remover ou reduzir tais contaminantes antes que eles possam ser adicionados diretamente a um forno de fusão. Por exemplo, fornos revérberos são amplamente usados para refundir material de sucata de alumínio para eventual reutilização por fabricantes de metais, embora eles sejam também usados para fundir metais puros. Fornos convectivos de carga direta são normalmente usados para fundir metais com menores temperaturas de fusão, tal como metal Babbit ou chumbo. Sucata metálica para refusão pode ser na forma, por exemplo, de sucata de lingote (grandes peças fundidas), lingotes (por exemplo, lingotes de barra T) e outras peças metálicas (geralmente referidas como "forma : pequena"). Entretanto, película metálica é tão fina que ela seria convertida : praticamente por completo em óxido em tais fornos e é assim refundida por : outros meios. Um forno revérbero aquece os conteúdos do forno tanto por chama direta quanto por radiação de revestimentos refratários quentes e possivelmente elementos de aquecimento adicionais. Na sua forma mais simples, ele é uma caixa de aço revestida com alumina ou outro tijolo refratário com um canal de gases em uma extremidade e uma porta elevatório . 5 —nogeral vertical na outra extremidade fechando uma entrada principal para o forno pela qual uma carga metálica é normalmente introduzida. Fornos a óleo ou gás convencionais são normalmente colocados em qualquer lado do forno para aquecer o tijolo e fundir o metal. O metal fundido resultante é então vazado em uma máquina de lingotamento para produzir lingote. Um forno estático pode ser vazado pelo fundo simplesmente removendo um tampão coberto com cerâmica que então permite que a alumina fundida escoe para um distribuidor e então para a própria máquina de lingotamento. Um forno de convecção é similar, mas emprega gases quentes para aquecer a carga metálica. Novamente, existe normalmente uma entrada do forno principal fechadapor uma parta elevatória.

Sucata de alumínio a ser fundida em tais fornos pode ser revestida com materiais orgânicos (por exemplo, camadas de revestimento de plástico) ou podem ser não revestidas. Sucata revestida tem que ser fundida em um poço lateral do forno, onde ela é misturada com um fluxante que — permite que contaminantes (cascão) sejam removidos como escória antes de o metal fundido entrar na câmara principal do forno. Sucata não revestida (limpa) pode ser adicionada diretamente na câmara principal do forno, mas é geralmente molhada ou contaminada com água (por exemplo, água contida nas cavidades de contração internas formadas em grandes peças fundidas). Se — sucata contaminada com água for adicionada diretamente no forno, existe um risco de explosão, e assim água contaminante tem que ser removida antes de a sucata ser introduzida no forno. Isto pode ser feito posicionando a sucata próxima de uma entrada do forno e abrindo a porta do forno para permitir que o calor do forno pré-aqueça a carga metálica por um período de tempo.

Alternativamente, o aquecimento pode ser realizado em uma câmara de secagem posicionada no poço lateral do forno, novamente usando calor do forno. A câmara de secagem tipicamente tem duas portas, uma em cada extremidade oposta. A primeira porta é aberta para carregar a sucata e a " 5 — segunda porta é aberta depois que a sucata tiver sido seca e a carga metálica : sólida for empurrada para dentro do poço lateral do qual ela migra para a câmara principal do forno. Infelizmente, ambos os métodos causam perda de calor considerável pelo forno, uma vez que uma porta para a entrada do forno principal ou a entrada do poço lateral é mantida aberta para a atmosfera por um período de tempo significante. Mesmo quando uma câmara de secagem é usada, ambas as portas são tipicamente mantidas abertas enquanto a carga metálica é transferida para o poço lateral e ar quente e calor radiante podem passar livremente através da câmara para o lado de fora.

A patente U.S. 2.757.925 concedida a C. E. Carr em 7 de agosto de 1956 mostra o uso de um carro de carregamento (recipiente) com um topo aberto. O carro tem uma parede articulada na frente que oscila para baixo quando a carga metálica é empurrada para dentro do forno por um pistão hidráulico. A parede fornece uma ponta que estende-se no alcance do recipiente, permitindo assim que a carga sólida passe completamente pela entrada na parede dianteira do forno. Entretanto, à medida que a carga vai sendo introduzida no forno, existe um caminho livre do interior do forno até a atmosfera externa que permite o escape de calor. Não existe sugestão de que o carro seria usado para pré-aquecer a carga metálica para remover água contaminante, e o desenho não facilitaria isto em virtude de o topo aberto do — carro permitir que calor escape da carga para a atmosfera (tornando assim o aquecimento ineficiente) e em virtude de a parede articulada ser mantida para cima até que a carga seja empurrada para dentro do forno (impedindo assim que calor do forno faça contato com a carga dentro do carro). A patente U.S. 4.578.111 (concedida a Gillespi, John R., et al,

em 25 de março de 1986 revela um forno de fusão com uma câmara úmida cujo piso forma uma soleira úmida na qual lingotes ou sucatas de lingotes são colocados. Gases de combustão do forno principal são usados para pré- aquecer os lingotes ou sucatas de lingote, e então queimados na câmara úmida . 5 operam para fundir os lingotes ou sucatas de lingote. Entretanto, a câmara : úmida é uma parte permanente do forno e o carregamento da câmara com carga metálica ocorre por meio de uma porta corrediça que pode liberar gases aquecidos para o exterior à medida que o carregamento ocorre. Seria desejável reduzir ou impedir tal perda de calor, facilitando ainda o carregamento de material de sucata no forno.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO Modalidades exemplares fornecem uma soleira úmida móvel para uso com um forno de fusão de metal com uma parede provida com uma entrada de carregamento de metal. A soleira úmida inclui um corpo da soleira móvel em relação ao forno em e fora do contato com a parede do forno na entrada. o corpo tem paredes exteriores encerrando um interior oco, exceto em uma parede lateral engatável do forno do corpo da soleira provido com uma abertura em comunicação com o interior. O interior tem um piso adaptado para suportar uma carga de sucata metálica e a abertura fica — posicionada em relação ao piso para permitir que metal fundido seja drenado o interior através da abertura. O piso é arranjado em um ângulo com a horizontal para inclinar em uma direção para baixo voltada para a abertura quando o recipiente move-se para engatar de vedação com a parede do forno com a abertura alinhada com a entrada do forno. Outras modalidades — exemplares se referem a uma combinação de uma soleira úmida móvel, como anteriormente descrita, e um forno de fusão de metal com uma parede dianteira provida com uma entrada do forno. Em operação, o piso preferivelmente inclina-se para baixo em direção à parede lateral engatável do forno em um ângulo agudo com a horizontal. O ângulo é preferivelmente na faixa de 5 a 45 º e mais preferivelmente 15 a 35º. A soleira úmida móvel é móvel em relação ao forno de fusão com o qual ela é usada, especialmente em relação à abertura do forno. À . 5 — soleira pode ser completamente separada do forno, ou temporária ou permanentemente anexada nele, preferivelmente anexações pivôs, tais como articulações ou similares, possibilitando assim que a soleira possa oscilar em e sem engate de vedação com a parede do forno com uma abertura nele. À capacidade de a soleira mover-se em relação ao forno significa que a soleira — pode ser carregada com sucata sólida por meio de uma única abertura que conecta com o interior do forno durante a operação de secagem e fusão. Significa também que a abertura do forno pode ser usada com outros propósitos quando a soleira mover-se para fora, de forma que a funcionalidade do forno não é prejudicada.

A própria soleira úmida móvel preferivelmente não tem equipamento de aquecimento de nenhum tipo (isto é, ela não é aquecida e é livre de dispositivos de aquecimento, tais como queimadores ou elementos de aquecimento) já que ela faz uso de calor (irradiado e de convecção) recebido diretamente do forno de fusão. A soleira também preferivelmente tem apenas uma abertura de um tamanho e forma substancialmente ou exatamente a mesma da abertura principal do forno com a qual ela será usada. Consequentemente, preferivelmente não existem aberturas ou suspiros para receber ar ou gases quentes dos fornos ou de qualquer lugar, ou permitir seu escape. A abertura da soleira úmida preferivelmente casa com a entrada do —fornoem termos de tamanho e forma. A abertura principal dos fornos de fusão é geralmente quadrada ou retangular, em cujo caso a abertura da soleira úmida é preferivelmente quadrada ou retangular, mas, em alguns casos, a borda superior da abertura do forno pode ser curva para cima ou arqueada (mais alta no centro do que nas bordas laterais) em cujo caso a borda superior da abertura da soleira úmida é também preferivelmente arqueada para cima para corresponder neste último caso a toda a parede superior da soleira únida pode ser na forma de um arco de cilindro (semi ou parcialmente cilíndrica) de forma que a borda superior da abertura siga naturalmente a curva da parede ' 5 superior.

As paredes do forno de fusão providas com uma abertura principal para as portas fecharem tais aberturas são geralmente verticais, mas, em alguns casos, podem ser inclinadas em relação à vertical, por exemplo, inclinada para trás em um ângulo de até cerca de 30 º. Em tais casos, a parede dianteira da soleira úmida preferivelmente inclina-se no mesmo ângulo para contato com a parede do forno por completo em volta da abertura principal, ou a parede dianteira e/ou piso são arranjados em ângulos tais que, quando a soleira úmida é inclinada para contato com a parede do forno por completo na abertura principal em engate de vedação, o piso tenha um ângulo de inclinação voltado para o forno para prover o fluxo desejado de metal fundido no interior do forno.

As modalidades exemplares podem incluir quatro tipos principais de arranjos, embora outros sejam possíveis. Em um primeiro arranjo, a parede engatável no forno é arranjada em ângulos retos com a parede inferior da soleira úmida e o revestimento da soleira (por exemplo, a camada refratária) aumenta de espessura em direção à parede lateral oposta à parede engatável do forno (isto é, para fora da entrada). Isto significa que o piso do interior oco inclina-se em direção à abertura quando a parede engatável do forno é mantida na vertical. Este arranjo é adequado quando a — parede dianteira do forno é vertical e a soleira úmida move-se para contato com o forno sem ser basculada. A carga de sucata metálica é suportada no piso inclinado. Em um segundo arranjo, a parede engatável do forno e a parede inferior são providas em ângulos retos uma com a outra, mas o revestimento tem a mesma espessura através do piso, de forma que o piso não inclina quando a soleira úmida fica posicionada com a parede inferior na horizontal, por exemplo, como quando a soleira está sendo carregada com sucata. Este arranjo é adequado quando a parede dianteira do forno é basculada para trás em um ângulo com a vertical. Quando a soleira move-se . 5 —paraa posiçãoem contato com o forno, a soleira é basculada de forma que a parede lateral engatável no forno entra em engate de vedação com o forno.

i Isto bascula o piso da soleira em direção à abertura para permitir drenagem de banhos metálicos. Um terceiro arranjo não tem aumento de espessura do revestimento das paredes inferiores e assim fornece um piso horizontal para — carregamento; entretanto, a soleira tem uma parede lateral engatável com o forno que inclina-se para trás do fundo para o topo quando a parede inferior está na horizontal. Este tipo de arranjo pode ser empregado quando o forno tem uma parede dianteira vertical. À medida que a soleira úmida move-se para posição no forno, ela é basculada da traseira de forma que a parede lateral inclinada seja colocada em engate de vedação com a parede dianteira vertical do fomo. O ângulo de basculamento da soleira úmida inclina o piso em direção à abertura para facilitar a drenagem da soleira úmida. Um quarto arranjo tem tanto um revestimento de maior espessura na parede inferior quanto uma parede engatável no forno inclinada para trás ou para a frente.

Este arranjo permite que o interior tenha um piso que inclina-se apenas em um pequeno ângulo para facilitar o carregamento, tendo ainda um maior ângulo desejado de basculamento quando a soleira move-se para engate de vedação com o forno e é basculada. Quando usada com um forno com uma parede dianteira inclinada para trás, o ângulo de inclinação da parede quando a soleiraé engatada no forno é provido tanto pelo aumento da espessura do revestimento quanto o ângulo de basculamento da soleira. Se a inclinação para trás da parede do forno for muito grande, a parede engatável do forno da soleira úmida pode ser provida com uma inclinação para a frente, de forma que o ângulo da porta seja mantido em uma faixa desejável quando a soleira for basculada para encontrar a parede do forno. Todos esses arranjos fornecem uma soleira úmida que pode mover-se para fora da entrada do forno com propósitos de carregamento, mas pode prover um ângulo desejado de inclinação com a porta da soleira úmida durante a operação de secagem e . S — fusão, quandoem contato com o forno. Em todas modalidades exemplares, a inclinação da porta (quando a soleira úmida está na posição operacional) é feita de maneira tal que o metal sólido carregado na soleira úmida não deslize ou fique instável, mas o metal fundido é drenado.

Deve-se notar que os termos "engate de vedação", que são usados para referir-se ao contato entre a soleira úmida e o forno, significam que a soleira úmida faz contato com o forno em toda a periferia da abertura com engate justo (mas não necessariamente hermético). O engate é suficiente para impedir fluxo indevido de gases e/ou calor entre o forno e a atmosfera, e impedir vazamento de metal fundido. Assim, o contorno da parede engatável do forno casa de perto com aquele em volta da entrada do forno. Normalmente, a parede do forno é plana, e assim a parede engatável do forno é feita plana, e o engate de vedação ocorre quando as paredes são coplanares.

Uma vantagem das modalidades exemplares é que a carga metálica é tanto encharcada pelo calor para remover água e possivelmente outros contaminantes quanto é então completamente fundida de maneira que ela seja alimentada como um líquido fundido na câmara do forno. Com efeito, a soleira úmida torna-se temporariamente uma parte da câmara do forno, mas mantém a carga separada do metal fundido até que a própria carga se funda. À — soleira úmida é preferivelmente isolada contra perda de calor (por exemplo, pelo revestimento refratário e/ou possivelmente pela aplicação de um isolante externo) até um ponto tal que a carga possa ser aquecida e completamente fundida pelo calor do forno apenas, e de maneira tal que a perda de calor do forno seja mínima (por exemplo, não mais que pelas paredes do próprio forno).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Modalidades exemplares da invenção serão descritas com detalhes a seguir com referência aos desenhos anexos, em que: ' 5 A figura 1 é uma vista em perspectiva de um forno revérbero . com uma soleira úmida articulada de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção; A figura 2 é uma seção transversal vertical da soleira úmida da figura 1 e de uma parte adjacente do forno; A figura 3 é uma vista seccional transversal similar à da figura 2 mostrando uma outra modalidade exemplar da invenção; A figura 4A e a figura 4B são vistas seccionais transversais similares mostrando ainda uma outra modalidade exemplar da invenção com a soleira úmida mostrada na posição de carregamento (figura 44) e a posição operacional conectada no forno (figura 4B); A figura 5A e a figura 5B são vistas seccionais transversais similares mostrando ainda uma outra modalidade exemplar da invenção, com a soleira úmida mostrada na posição de carregamento (figura 44) e a posição operacional conectada no forno (figura 5B); e A figura 6A e a figura B são vistas seccionais transversais similares mostrando ainda uma outra modalidade exemplar da invenção com a soleira úmida mostrada na posição de carregamento (figura 4A) e a posição operacional conectada no forno (figura 6B).

MELHORES MODOS PARA REALIZAR A INVENÇÃO Uma primeira modalidade exemplar desta invenção está mostrada nas figuras 1 e 2 dos desenhos anexos. O aparelho ilustrado na figura 1 é uma combinação de um forno revérbero 10 e uma soleira úmida móvel 20. A figura 2 mostra a soleira úmida 20 e apenas uma parte adjacente do forno.

O forno 10 tem uma câmara principal 14 provida com uma entrada do forno principal 15, normalmente usada para carregamento de metal, e uma parede dianteira do forno vertical no geral plana 16, cuja entrada pode ser usada para carregar sucata ou outro metal novo, e pode ser aberta ou . 5 — fechada por uma porta do forno verticalmente móvel 17 (mostrada na posição : aberta na figura 1). A porta do forno, quando fechada, impede a perda de calor indevido do forno através da entrada de carregamento de metal 15 na forma de ar quente e calor radiante.

O forno 10 tem um poço lateral 18 que comunica com a câmara principal 14 por meio de aberturas (não mostradas) 10 abaixo do nível da superfície normal da liga de alumínio fundida dentro da câmara principal.

O poço lateral 18 tem uma abertura (não visível) similar à entrada principal 15 do forno e uma porção fechável (também não visível) para a abertura.

Uma abertura adicional 21 é provida no poço lateral 18 para permitir acesso para ferramentas usadas para remoção de cascão, e uma porta —22,que pode ser levantada ou abaixada, é provida para fechar a abertura.

Um queimador 23 fornece calor ao poço lateral e outros queimadores (não mostrados) fornecem calor à câmara do forno principal 14. Uma proteção 24 posicionada na frente da abertura do poço lateral que suporta uma câmara de carregamento removível 25 com portas dianteira e traseira 26 e 27 que abrem e fecham as paredes laterais opostas da câmara de carregamento 25. Uma carga de sucata metálica (não mostrada) posicionada dentro da câmara de carregamento 25 pode ser carregada no poço lateral pela abertura tanto da porta traseira 27 quanto da porta dianteira 26 e empurrando a carga para dentro da parede lateral pela traseira (por exemplo, por meio de um pistão — hidráulico montado em veículo (não mostrado)). Entretanto, como ambas as portas 26 e 27 precisam ser abertas ao mesmo tempo, bem como a porta da abertura do poço lateral, calor pode escapar pelo poço lateral diretamente para a atmosfera através da câmara de carregamento 25. Um arranjo como este, portanto, não é ideal para carregamento de sucata metálica no forno por meio do poço lateral, exceto quando a carga metálica for contaminada com materiais orgânicos de forma que é necessária remoção de cascão.

Para evitar tal perda de calor, pelo menos durante a secagem e carregamento de sucata metálica não revestida ("limpa"), a modalidade "” 5 exemplarilustrada provê a soleira úmida 20 que é anexada a pivô no forno 10. A soleira úmida 20 é na forma de um corpo de soleira úmida oco 30, preferivelmente no geral retangular (isto é, em forma de caixa), que é fechada em todos os lados, exceto um, isto é, parede lateral no geral plana 32 que é engatável no forno, como será descrito.

O corpo do recipiente 30 envolve um interior oco 33 da soleira úmida e encerra o interior da atmosfera externa em todos os lados, exceto na parede lateral engatável no forno 32. O interior da soleira úmida tem um piso 34 que pode suportar uma carga metálica 29 (por exemplo, pilhas de sucatas de lingote de sucata metálica, lingotes ou peças). A parede lateral engatável no forno 32 do corpo do recipiente 30 é provida 15º com uma abertura 35 preferivelmente com uma forma (por exemplo, retangular) e dimensão similar ou idêntica à do forno principal.

A soleira úmida 20 preferivelmente tem uma carcaça externa 37 feita de aço (ou outro metal resistente ao calor) revestida com uma camada 38 de um material refratário isolante que é preferivelmente termicamente isolante e resistente a —abrasãoe ataque por metal fundido, mantendo ainda boa resistência ao choque térmico.

Exemplos de materiais refratários adequados incluem aqueles que contêm 40 a 95 % em peso de alumina, com o equilíbrio sendo basicamente sílica.

Pequenas quantidades e ligantes e agentes não umectantes podem ser adicionados para melhorar a resistência mecânica, resistência do metal e —trabalhabilidade.

Uma escolha típica seria o refratário comercializado como Ultra Express"M 70 AL vendido pela Harbison-Walker Refractories (uma divisão da ANH Refractories of Cherrington Corporate Center, 400 Fairway Dreive, Moon Township, PA 15108, U.S.A.). A espessura da camada 38 é preferivelmente suficiente para prover isolamento térmico efetivo para manter uma temperatura acima do ponto de fusão da sucata metálica proveniente do calor do forno sozinho.

A soleira úmida 20 é anexada por articulações 11 na parede do forno ao longo de uma borda 39. Tais articulações são projetadas para à. 5 — carregar um peso considerável da soleira úmida e sua carga metálica, e pinos, mancais, etc, da mesma são dimensionados correspondentemente. As articulações são tais que a parede lateral engatável do forno 32 da soleira úmida podem ser osciladas na direção mostrada pela seta 12 para ancorar de forma justa com a parede dianteira 16 do forno, como mostrado na figura 2. À — parede engatável do forno 32 então engata nos entornos (umbrais, lintel, etc.) da entrada do forno 15 e preferivelmente alinha uma borda inferior 40 da abertura 35 na parede de engate do forno 32 com uma borda inferior 41 da entrada do forno 15, de forma que essas bordas inferiores fiquem ambas no mesmo nível vertical. Preferivelmente, a abertura 35 na parede engatável do forno32 da soleira úmida 20 fica nivelada com a porta 34 no interior 33 para permitir completa drenagem de metal fundido. Um trinco 19A pode ser provido adjacente à parede engatável do forno no lado oposto às articulações 11 para engatar em uma parte correspondente 19B na parede do forno para manter a soleira úmida firmemente em engate com a parede do forno durante uma operação de secagem e fusão.

Embora a soleira úmida esteja na posição aberta, mostrada na figura 1, ela pode ser carregada com peças de sucata metálica (por exemplo, sucatas de lingote ou lingotes), referidos como carga metálica 25 através da abertura 35. Durante esta operação, a porta 17 da câmara do forno principal é mantida na posição fechada (abaixada) para impedir perda de calor pela entrada do foro principal 15. Durante carregamento da soleira úmida é completado, a porta 17 é levantada para a posição superior (aberta) e a soleira úmida é rapidamente oscilada para a posição fechada da figura 2 e travada no lugar. O tempo necessário para essas operações (abertura da porta e movimento da soleira úmida) é bastante reduzido (questão de segundos), de forma que a perda de calor através da abertura 15 seja mantida no mínimo. Quando a soleira úmida está na posição fechada da figura 2, o interior 33 da soleira comunica com o interior 42 da câmara do forno principal 14 através da : 5 —entradado forno 15 e da abertura da soleira úmida 35. Calor do interior do . forno aquece a carga metálica 29 e expulsa toda água contaminante. Uma vez que a soleira úmida é fechada em todos os lados, exceto na parede lateral 32 que engate (isto é, se acomoda) no forno, não existe perda de calor significante do interior do forno durante este período de aquecimento. As — paredes de encerramento (paredes laterais, parede superior e parede inferior) do bloco da soleira direcionam a comunicação entre o forno e a atmosfera exterior.

Depois de um período de tempo (normalmente até cerca de 30 minutos, dependendo da temperatura do forno) a água contaminante é expulsa i 15º eacarga metálica 29 começa fundir. Nesta modalidade exemplar, o piso 34 da soleira úmida é angulado para baixo, como mostrado na figura 2, de trás para a frente em um ângulo a de forma que, à medida que o metal funde, metal fundido escoa para dentro do forno através da entrada principal 15 como indicado pela seta 43. Consequentemente, a carga de metal 29 não tem — que ser empurrada para dentro do forno, em virtude de o calor da câmara do forno principal ser suficiente para aumentar a temperatura de toda a carga cima de seu ponto de fusão. Também não existe necessidade de uma operação de secagem separada em virtude de a secagem ocorrer à medida que a carga metálica é aquecida até sua temperatura de fusão.

O ângulo de inclinação a é preferivelmente muito grande em virtude de a carga metálica 29 poder então deslizar para dentro do forno antes do término da fusão, possivelmente resultando na formação de uma onda perigosa no metal fundido 44 dentro da câmara do forno principal, ou possivelmente uma explosão por causa do teor de água no metal (se a carga metálica escorregar para dentro do forno antes de ser decorrido tempo suficiente para remover a água contaminante). Por outro lado, o ângulo de inclinação preferivelmente não é muito pequeno, ou o metal, à medida que ele funde, pode não escoar rapidamente ou completamente para dentro da câmara : 5 —do forno (a inclinação pode ser muito pequena para a gravidade superar o . atrito entre o metal fundido e o material do piso). Preferivelmente, o ângulo de inclinação a é mantido na faixa de 5 a 45 º, mais preferivelmente 15 a 35º, O ângulo preferido pode depender, até um certo ponto, do coeficiente de atrito do material do piso 34, em virtude de um material com um baixo coeficiente deatrito permitir deslizamento da carga metálica mais rapidamente do que um material com um alto coeficiente de atrito.

Entretanto, a maioria dos materiais refratários isolantes em geral tem um coeficiente de atrito relativamente alto similar, e assim esta consideração não é normalmente de importância especial.

A largura e altura da pilha da carga metálica devem ser também selecionadas para manter uma carga estável, e isto depende até certo ponto do coeficiente de atrito do metal e do tamanho e forma das peças metálicas.

Tais detalhes podem ser determinados por simples tentativa e experiência.

À medida que a carga de peças metálicas 29 seca dentro da soleira úmida, vapor d'água é produzido e este dissipa para a atmosfera dentro —dofornoe é ventilado para o exterior por meio de um sistema de exaustão do forno (não mostrado), e nenhum arranjo de ventilação especial é normalmente necessário para remoção de vapor d'água da própria soleira úmida.

Como já notado, a vedação entre a soleira úmida 20 e a parede do forno 16 não tem que ser hermética, e assim vapor d'água pode também ser expelido através de — qualquer folga pequena.

Certamente, a vedação entre o forno e a soleira úmida tem que ser preferivelmente suficientemente firme para evitar perda de calor indevida e impedir que metal fundido escape através de qualquer folga entre o forno e a soleira úmida na borda inferior 40. Além disso, a área total de qualquer folga deve preferivelmente ser pequena o bastante para permitir a manutenção de uma ligeira pressão positiva dentro do forno comparado com o exterior.

Uma maior área de folgas permitiria que ar frio fosse extraído, diminuindo assim a eficiência do forno.

Um orifício de visualização 45, preferivelmente formado de " 5 um vidro resistente ao calor ou outro material transparente, ou provido com . uma tampa metálica (não mostrada) que pode mover-se temporariamente para um lado, pode ser provido se desejado de forma que o progresso das operações de secagem e fusão possa ser monitorado do lado de fora.

Em vez de anexar a soleira úmida 20 no forno 10 por meio de articulações 11 mostradas na figura 2, a soleira úmida pode ser mantida completamente separada do forno e pode simplesmente mover-se em ou fora de contato de engate (engate de vedação) com o forno, como mostrado na figura 3. Por exemplo, a soleira úmida 20 pode ser provida com rodas flangeadas 47A e 47B que correm em trilhos 48 montados em um suporte 49 mnaaltura apropriada.

Os trilhos podem ser retos de forma que a soleira úmida possa simplesmente mover-se para a frente e para trás a favor e contra o forno (como mostrado pela seta 50), ou os trilhos podem ser curvos, por exemplo, em um quarto de círculo, de forma que a soleira úmida vire à medida que ela move-se para fora do forno para prover acesso mais fácil à parede lateral engatávelno forno 32 para carregamento.

A soleira úmida pode mover-se simplesmente ao ser empurrada por um operador, ou pode ser empurrada ou arrastada por um veículo ou por um motor à bordo (não mostrado). A soleira úmida é preferivelmente provida com um mecanismo de trinco (por exemplo, trincos similares ao trinco 19A da modalidade das figuras 1 e 2), de forma que a soleira fique firmemente mantida na posição contra o forno quando movimentada para engate com o forno.

As figuras 4A e 4B mostram uma modalidade exemplar alternativa na qual o piso 34 da soleira úmida 20 é horizontal quando a soleira é separada do forno, como mostrado na figura 4A.

Isto pode tornar a soleira mais fácil de carregar.

Entretanto, a parede lateral engatável do forno 32 da soleira é feita para inclinar para trás da base para o topo em um ângulo agudo incluído B de forma que, quando a soleira mover-se para contato com a parede dianteira vertical do forno 10, ela possa ser basculada, como mostrado pela : 5 —seta5l, para prover contato adequado entre a soleira e o forno em toda a . abertura do forno 15 para formar uma vedação efetiva contra perda de calor, gases e metal fundido.

Isto cria uma inclinação ascendente com o piso 34 da frente da soleira até a traseira que é equivalente ao ângulo a da modalidade da figura 2(a = 90 º - B) de forma que metal fundido seja drenado para o forno como nas outras modalidades supradescritas.

Portanto, se o ângulo a for na faixa de 5 º a 45 º (mais preferivelmente 15 º a 35º), o ângulo incluído à é na faixa de 45 º a 85 º (mais preferivelmente 55 º a 75 º). O basculamento exigido pode ser conseguido por qualquer dispositivo adequado, por exemplo, fazendo os suportes das rodas traseiras 48B telescópicos, como mostrado, e acionados por componentes hidráulicos ou pneumáticos, ou provendo a soleira com um macaco ou parafuso mecânico ou hidráulico (não mostrado) na traseira da soleira.

Alternativamente, o equipamento de elevação tal como o carregador da extremidade dianteira pode ser usado para bascular a soleira e mantê-la na orientação inclinada até que todo o metal tenha secado, 20 fundido e drenado para dentro do forno.

Preferivelmente, a soleira é novamente provida com dispositivo de trinco para manter a soleira firmemente no lugar contra o forno na posição basculada para cima, ou pode ser um arranjo de guia e travamento mais elaborado, por exemplo, ganchos abaixo da linha do peitoril do forno para a soleira a ser basculada.

Um arranjo — como este pode ser montado por baixo e fazer parte da soleira, ou montado acima e fazer parte do forno ou soleira.

Deve-se notar que, no caso de alguns fornos, a parede dianteira 16 do forno não é vertical, mas pode inclinar para trás, da base para o topo, em um ângulo de até cerca de 30 º.

Um exemplo como este está mostrado nas figuras SA e 5B. Se o ângulo de inclinação para trás da parede dianteira 16 do forno for grande o bastante, a soleira úmida pode ter um piso horizontal 34 quando separada do forno (isto é, a espessura do revestimento na parede inferior da soleira que forma o piso 34 pode ser a mesma em todos os pontos : 5 —mnaparede inferior). Neste caso, a parede de engate do forno 32 da soleira pode . ser vertical e a soleira pode ser basculada para engatar completamente a parede dianteira inclinada 16 do forno, como mostrado na figura 5B. Isto faz com que o piso 34 bascule quando a soleira for engatada com o forno, de forma que metal fundido possa ser drenado da soleira para o forno, como nas outras modalidades.

Nesta modalidade, um peitoril saliente horizontalmente 55 é provido na parede engatável do forno 32 nivelada com o piso 34. A soleira úmida 20 é dimensionado de maneira tal que o peitoril 55 projete-se ao interior da entrada do forno 15 quando a soleira úmida mover-se para contato como forno. A folga do peitoril da borda inferior da entrada do forno é feita de maneira tal que o peitoril não ligue na borda inferior da entrada do forno à medida que a soleira é basculada (figura 5B) para conseguir o engate de vedação com o forno. Isto reduz a possibilidade de vazamento de metal fundido entre a soleira úmida e o forno na borda inferior. Todas modalidades exemplares podem incluir um peitoril saliente como este para este propósito.

Se o ângulo de inclinação para trás da parede dianteira 16 do forno for leve, a inclinação exigida para o piso 34 na posição engatada do forno da soleira pode ser garantida, tanto provendo uma ligeira inclinação para trás com a parede engatável do forno 32, de forma que a soleira tenha — que ser basculada ainda mais para total engate com a parede do forno 16. Alternativamente, como mostrado nas figuras 6A e 6B, se o ângulo de inclinação da parede dianteira 16 do forno for muito grande, a parede engatável do forno 32 da soleira 20 pode ser provida com uma ligeira inclinação para a frente (em relação à vertical, como mostrado pela linha tracejada 56). Adicionalmente, o revestimento da parede inferior pode ter sua espessura aumentada ligeiramente em direção à traseira, mas não muito, como mostrado na figura 3, de forma que o piso incline somente em um ligeiro ângulo (em relação à horizontal, como representado pela linha tracejada 57) ' 5 como mostrado na figura 6A. Isto fornece uma inclinação com o piso 34 . mesmo quando a soleira for espaçada do forno para carregamento, mas a inclinação é aumentada quando a própria soleira for basculada para total engate com o forno, como mostrado na figura 6B. Portanto, na posição engatada no formo, o basculamento do piso é adequado para drenagem de metal fundido e é uma combinação de contribuições feitas pela inclinação do piso e o basculamento exigido para formar o engate de vedação. Consequentemente, as inclinações da parede dianteira, do piso e da parede do forno podem ser todas ajustadas ou acomodadas para prover o piso com o grau exigido de inclinação quando a soleira estiver na posição operacional.

Em todas modalidades exemplares, o forno é preferivelmente operado da maneira normal, embora os queimadores do forno possam ser reduzidos na saída ou redirecionados para manter a chama fora da soleira úmida. Embora isto possa não ser necessário em muitos casos, pode ajudar evitar rápida fusão da carga metálica antes de ocorrer a completa secagem, particularmente se a temperatura nominal no forno exceder 1.000 ºC.

Claims (19)

: 1 : REIVINDICAÇÕES

1. Soleira úmida móvel, para uso com um forno de fusão de metal com uma parede provida com uma entrada de carregamento de metal, caracterizada pelo fato de compreender: um corpo de soleira móvel em relação ao forno em ou fora de contato com a parede do forno na entrada, o corpo tendo paredes exteriores encerrando um interior oco exceto em uma parede lateral engatável do forno do corpo de soleira provido com uma abertura em comunicação com o interior, o interior tendo um piso adaptado para suportar uma carga de metal, e a abertura i 10 sendo posicionada em relação ao piso para permitir que metal fundido seja - drenado do interior através da abertura, sendo o corpo de soleira configurado para alinhar o piso em um ângulo com a horizontal para inclinar em uma direção para baixo para a abertura quando o corpo de soleira for movido para engate de vedação com a parede do — fornocom a abertura alinhada com a entrada de carregamento de metal do forno.

2. Soleira de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o ângulo com a horizontal fica na faixa de 5º a 45º.

3. Soleira de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a parede lateral fica orientada a 90º com o piso e o corpodesoleiraé basculável para o contato com a parede do forno.

4. Soleirade acordo com qualquer uma das reivindicações 1042, À caracterizada pelo fato de que a parede lateral fica orientada a menos que 90º com o piso.

5. Soleira de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, — caracterizada pelo fato de que o corpo de soleira tem suportes de engate no terreno que facilitam o movimento do corpo de soleira em ou fora de contato com a parede do fomo.

6. Soleira de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que os suportes de engate no terreno compreendem rodas flangeadas.

" 2 E 7. Soleira de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que os suportes de engate no terreno compreendem adicionalmente trilhos em contato com as rodas flangeadas, os trilhos sendo arqueados para fazer com que o corpo de soleira siga um caminho curvo quando movimentado em e fora de — contatocoma parede do forno.

i 8. Soleira de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que inclui um mecanismo para bascular o corpo de soleira para o contato com a parede do forno provida com a entrada de carregamento de metal.

9. Soleira de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, í 10 caracterizada pelo fato de que o corpo de soleira é revestido com um material - refratário isolante, exceto na abertura.

10. Soleira de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o corpo de soleira inclui uma carcaça metálica envolvendo o material refratário isolante.

11. Soleira de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o piso é formado por uma superfície superior do material refratário isolante numa parede inferior horizontal do corpo de soleira, ficando o material refratário isolante progressivamente mais espesso com a distância da abertura.

12. Soleira de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de compreender ainda um peitoril saliente para fora na parede engatável do fomo com. uma superfície superior que ficaniveladacom o —úÚ|| piso do interior do corpo de soleira.

13. Soleira úmida móvel, caracterizada pelo fato de compreender: um corpo de soleira móvel tendo paredes exteriores revestidas —com material refratário resistente a metal fundido encerrando um interior oco exceto em uma parede lateral do corpo provida com uma abertura que comunica com o interior, o interior tendo um piso adaptado para suportar uma carga de metal, e a abertura sendo posicionada nivelada com o piso para permitir que metal fundido seja drenado do interior através da abertura,

. 3 - sendo o piso arranjado em um ângulo com a horizontal para inclinar em uma direção descendente até a abertura.

14. Soleira úmida móvel de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o piso é uma superfície superior de material — refratário revestindo uma parede inferior do corpo de soleira, e o ângulo com a horizontal é causado por um aumento progressivo na espessura do material refratário revestindo a parede inferior do corpo de soleira em uma direção afastada da abertura.

15. Soleira úmida móvel de acordo com qualquer uma das : 10 reivindicações 13 ou 14, caracterizada pelo fato de que o ângulo com a horizontal . fica em uma faixa de 5º a 45º.

16. Soleira úmida móvel de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizada pelo fato de que o corpo de soleira tem rodas para facilitar o seu movimento.

17. Combinação de um forno de fusão de metal com uma parede provida com uma entrada de carregamento de metal e uma soleira úmida móvel adaptada para uso com o forno, caracterizada pelo fato de compreender: um corpo de soleira móvel em relação ao forno em ou fora de contato com a parede do forno na entrada, o corpo tendo paredes exteriores 2 20... encerrando um interior oco exceto em uma parede lateral engatável do forno do ÚúÚúÚúÚúÚú corpo de soleira provido com uma abertura em comunicação com o interior, o interior tendo um piso adaptado para suportar uma carga de metal, e a abertura sendo posicionada em relação ao piso para permitir que metal fundido seja drenado do interior através da abertura, sendo o corpo de soleira configurado para alinhar o piso em um ângulo com a horizontal para inclinar em uma direção para baixo até a abertura quando o corpo de soleira for m movido para engate de vedação com a parede do forno com a abertura alinhada com a entrada do forno.

18. Combinação de acordo com a reivindicação 17, caracterizada

: 4 | - pelo fato de que a soleira úmida é anexada a pivô no forno para permitir que a soleira úmida articule para o engate de vedação com o forno e, alternativamente, para fora do forno.

19. Combinação de acordo com qualquer uma das reivindicações —170oul8, caracterizada pelo fato de que o ângulo com a horizontal fica na faixa de 5º a 45º.

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