BR112012013771B1

BR112012013771B1 - vaso para metal em fusão e método para fabricar um vaso refratário reforçado ou seção do vaso

Info

Publication number: BR112012013771B1
Application number: BR112012013771-9A
Authority: BR
Inventors: Eric W. Reeves; James E. Boorman; Richard Scott Bruski
Original assignee: Novelis Inc.
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2021-01-26
Also published as: US9498821B2; CA2778438C; CN102639950A; RU2563082C2; JP5792740B2; BR112012013771A2; CA2778438A1; EP2510299A1; KR20120110102A; RU2012127005A; KR101720370B1; US10274255B2; WO2011069251A1; EP2510299A4; CN102639950B; CA2887425C; ES2537981T3; EP2510299B1; US20160370115A1; US20110139797A1

Abstract

VASO PARA METAL EM FUSÃO, ESTRUTURA DE CONTENÇÃO DE METAL EM FUSÃO, E, MÉTODO PARA FABRICAR UM VASO REFRATÁRIO REFORÇADO OU SEÇÃO DO VASO Modalidades exemplares da invenção fornecem um vaso para conter ou transferir metal em fusão no mesmo. Pelo menos parte da superfície externa do vaso incorpora uma rede de fios metálicos embutidos na superfície, os fios sendo mutuamente dispostos com aberturas formadas entre eles. O material refratário penetra nas aberturas. A rede pode compreender fios metálicos tecidos ou fios não tecidos, ou ambos. A rede confere resistência ao trincamento (ou contenção de trincas, uma vez formadas) e/ou resistência ao vazamento de metal em fusão se trincas de desenvolverem. A invenção também provê estruturas contendo de metal contendo tais vasos, e métodos de produzir as mesmas.

Description

VASO PARA METAL EM FUSÃO E MÉTODO PARA FABRICAR UM VASO REFRATÁRIO REFORÇADO OU SEÇÃO DO VASO

CAMPO TÉCNICO

[001] Esta invenção diz respeito a estruturas contendo metal em fusão incluindo vasos refratários ou cerâmicos usados para transferir, tratar e/ou conter metais em fusão. Mais particularmente, a invenção diz respeito a tais vasos e seções dos mesmos.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Estruturas de contenção de metal tais como calhas, canais de corrida, etc. são frequentemente exigidos durante operações de lingotamento e similares para transferir metal em fusão de um local, por exemplo, um forno de fusão de metal, para um outro local, por exemplo, um molde de lingotamento ou mesa de lingotamento. Em outras operações, estruturas de contenção de metal são usadas para tratamentos de metal, tais como filtração de metal, desgaseificação de metal, transporte de metal, ou contenção de metal. Vasos contendo metal, tais como calhas, recipientes, panelas e similares, usados em tais estruturas, são em geral feitos de materiais refratários, e especialmente materiais cerâmicos, que são resistentes a altas temperaturas e a degradação pelos metais em fusão aos quais eles são expostos. Algumas vezes, tais estruturas são providas com fontes de calor para garantir que os metais em fusão não resfriem excessivamente ou solidifiquem à medida que eles são contidos nos vasos, ou transferidos através deles. A fonte de calor pode ser elementos de aquecimento elétrico posicionados adjacentes aos vasos ou encerramentos que transferem fluidos quentes (por exemplo, gases de combustão) ao longo das superfícies internas ou externas dos vasos.

[003] Vasos refratários usados em tais estruturas são submetidos a ciclo térmico, isto é, significantes mudanças de temperatura, quando metal em fusão está sendo transferido, ou quando aquecimento adicional é aplicado, ou quando as seções do vaso estão ociosas ou resfriando naturalmente. Ciclo térmico pode fazer com que formem trincas no material refratário do qual os vasos ou seções do vaso são feitos. As trincas propagam com o tempo e podem eventualmente ficar muito grandes e profundas a ponto de o metal em fusão vazar dos vasos. Quando isto ocorre, os vasos assim afetados têm que ser reparados ou substituídos, e frequentemente as vidas úteis de tais componentes são bastante curta. Existe, portanto, uma necessidade de maneiras de prolongar as vidas úteis efetivas de vasos de contato com metal em fusão e suas seções, e maneiras de impedir ou minimizar formação de trinca e vazamento de metal em fusão de tais vasos.

[004] A patente U.S. 2.301.101, concedida a Lewis T. Welshans em 3 de novembro de 1942, revela um topo quente refratário para um molde de lingotamento com malha de fios embutida nas suas paredes, mas não existe revelação de tal uso em seções de calha.

[005] A patente U.S. 5.505.893, concedida a Charles W. Connors Jr. em 9 de abril de 1996, revela uma tela de malha aberta usada em moldagem de um revestimento refratário de uma calha.

[006] Entretanto, a tela é removida ou dissolvida depois que a calha tiver sido completada.

[007] A despeito dessas revelações, existe ainda uma necessidade de seções de vaso melhoradas e métodos melhorados de fabricá-las.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO

[008] Uma modalidade exemplar provê um vaso para fazer contato com metal em fusão, o vaso compreendendo um corpo de material refratário com uma cavidade para conter ou transferir metal em fusão e uma superfície externa com uma rede de fios metálicos embutida nela. Os fios da rede são sobrepostos uns em relação aos outros com aberturas formadas entre os fios nas quais o material refratário penetra.

[009] Uma outra modalidade exemplar provê uma estrutura de contenção de metal em fusão compreendendo um vaso tal como anteriormente definido e um revestimento metálico envolvendo pelo menos parcialmente o vaso.

[0010] De acordo com ainda uma outra modalidade exemplar, é provido um método de fabricar um vaso refratário ou seção do vaso reforçado. O método envolve prover um molde com a forma do vaso ou seção do vaso visada, criar uma pasta fluida de material refratário capaz de formar um corpo refratário fundido, revestir pelo menos uma superfície interna do molde com uma rede de fios metálicos, os fios sendo sobrepostos com aberturas formadas entre eles, introduzir a pasta fluida no molde fazendo ainda com que a pasta fluida penetre nas aberturas, deixar que a pasta fluida consolide para formar um vaso ou seção do vaso incorporando a rede em uma superfície externa da mesma, e remover o vaso ou seção do vaso do molde. O molde pode ser vibrado e/ou pressurizado antes de a pasta fluida consolidar ou endurecer para facilitar a penetração de pasta fluida nas aberturas da rede.

[0011] Também uma outra modalidade exemplar provê um método alternativo de fabricar um vaso refratário reforçado. O método alternativo envolve prover um vaso feito de um material refratário e com uma superfície externa, e aderir uma rede na superfície externa, em que a rede compreende fios metálicos com aberturas entre eles, e em que a rede é aderida na superfície externa por meio de um adesivo refratário que é infiltrado na rede através das aberturas.

[0012] Preferivelmente, o vaso é modelado e dimensionado para uso como um artigo selecionado do seguinte: uma calha de transferência de metal alongado com um canal formado nela, um recipiente para um filtro de metal em fusão, um recipiente para um desgaseificador de metal em fusão, um cadinho e similares.

[0013] O vaso das modalidades exemplares é feito de um material refratário. Os termos "material refratário" na forma aqui usada para referir-se a vasos contendo metal devem incluir todos materiais que são relativamente resistentes ao ataque por metais em fusão e que são capazes de reter sua resistência a altas temperaturas contempladas para os vasos durante uso normal, por exemplo, nas temperaturas de metais em fusão. Tais materiais incluem, mas sem limitações, materiais cerâmicos (sólidos não metálicos inorgânicos e vidros resistentes ao calor) e não metais. Uma lista não limitante de materiais adequados inclui os seguintes: os óxidos de alumínio (alumina), silício (sílica, particularmente sílica pirogênica), magnésio (magnésia), cálcio (calcário), zircônio (zircônia), boro (óxido de boro); carbonetos, boretos, nitretos, silicetos metálicos, tais como carboneto de silício, carboneto de silício ligado com nitreto (SiC/Si3N4), carboneto de boro, nitreto de boro; aluminossilicatos, por exemplo, silicato de cálcio e alumínio; materiais compósitos (por exemplo, compósitos de óxidos e não óxidos); vidros, incluindo vidros usináveis; lãs minerais de fibras ou suas misturas; carbono ou grafite; e similares.

[0014] O vaso das modalidades exemplares é normalmente destinado a conter alumínio e ligas de alumínio fundidos, mas pode ser usado para conter outros metais em fusão, particularmente aqueles com pontos de fusão similares ao alumínio, por exemplo, magnésio, chumbo, estanho e zinco (que têm menores pontos de fusão do que o alumínio) e cobre e ouro (que têm maiores pontos de fusão do que o alumínio). Preferivelmente, para uso com um metal em fusão particular destinado a ser contido ou transferido, o metal escolhido para os fios da rede de metal deve ser não reativo com esse metal em fusão particular, ou pelo menos suficientemente não reativos a ponto de que contato limitado com o metal em fusão não cause erosão, dissolução ou absorção excessiva da malha. Titânio é uma boa escolha para uso com alumínio e ligas de alumínio fundidos, mas tem a desvantagem de alto custo. Alternativas menos caras incluem, mas sem limitações, ligas Ni-Cr (por exemplo, Inconel®) e aço inoxidável.

[0015] O vaso pode formar parte de uma estrutura de contenção de metal com um revestimento metálico externo, e a estrutura pode ser provida com um aquecedor para o metal em fusão. Estruturas aquecidas deste tipo são reveladas na patente U.S. No. 6.973.955 concedida a Tingey et al. em 13 de dezembro de 2005, ou pedido de patente pendente U.S. número de série 12/002,989, publicada em 10 de julho de 2008 como publicação no. US 2008/0163999 de Hymas et al. (cujas revelações de patente e pedido de patente estão especificamente aqui incorporadas por esta referência).

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

[0016] Modalidades exemplares são descritas a seguir com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[0017] A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma seção de calha de acordo com uma modalidade exemplar;

[0018] A figura 2 é uma seção transversal lateral da seção de calha da figura 1 feita na linha II-II da figura 1;

[0019] A figura 3 é uma vista lateral de uma rede de reforço usada na seção de calha das figuras 1 e 2;

[0020] A figura 4 é uma vista plana da rede de reforço da figura 3;

[0021] A figura 5 é uma vista plana de uma camada tecida formando parte da rede de reforço das figuras 3 e 4;

[0022] A figura 6 é uma vista plana de uma camada não tecida formando uma outra parte da rede de reforço das figuras 3 e 4;

[0023] A figura 7 é uma seção transversal ampliada de parte de uma seção de calha de transferência de metal próxima de uma parede lateral da mesma mostrando a posição de uma rede de reforço de acordo com as figuras 3 a 6;

[0024] A figura 8 é uma vista de extremidade de uma estrutura de contenção de metal para transferir metais em fusão incorporando uma seção de calha mostrada nas figuras 1 e 2; e

[0025] A figura 9 é uma seção transversal vertical de uma seção de calha similar à da figura 2, mas mostrando uma modalidade exemplar adicional.

MODALIDADES EXEMPLARES PARA REALIZAR A INVENÇÃO

[0026] As figuras 1 e 2 mostram um vaso de contenção de metal na forma de uma calha de ou seção de calha de transferência de metal 10 de acordo com uma modalidade exemplar. O vaso será referido a seguir como uma seção de calha em virtude de as coberturas metálicas normalmente consistirem em duas ou mais tais seções dispostas extremidade com extremidade, embora uma calha funcional possa consistir em apenas uma tal seção. Normalmente, a(s) seção(s) de calha seria(m) contida(s) em um revestimento metálico externo de uma estrutura de contenção de metal em fusão (uma modalidade da qual está descrita a seguir com relação à figura 8) para dar proteção física para a(s) seção(s) de calha e manter as seções de calha mutuamente alinhadas quando existir mais de uma. Dispositivo de aquecimento (não mostrado) pode também ser provido para ajudar manter o metal em fusão a uma temperatura adequada à medida que ele é transferido através da(s) seção(s) de calha.

[0027] A seção de calha ilustrada 10 tem um corpo 11 feito de um material refratário que é resistente a altas temperaturas e ao ataque pelo metal em fusão a ser transferido através da seção de calha. Exemplos de materiais particularmente preferidos que podem ser usados para o corpo 11 incluem cerâmicas tais como alumina, carboneto de silício (por exemplo, carboneto de silício ligado com nitreto), aluminossilicatos, sílica pirogênica, ou combinações desses materiais. Certamente, outros materiais refratários, por exemplo, qualquer um daqueles anteriormente mencionados, pode ser usado para o corpo. O corpo 11 tem uma superfície externa 18 estendendo-se sobre paredes laterais opostas 12, uma parede de base 13, extremidades opostas longitudinais 14 e uma parede superior 15. Um canal de transferência de metal em forma de U alongado 16 projeta-se para baixo ao interior do corpo 11 a partir da parede superior 15 e estende-se de uma extremidade longitudinal 14 do corpo até a outra. Como ilustrado na figura 2, a seção de calha, em uso, contém metal em fusão até uma profundidade representada por um nível horizontal 17, mostrado como uma linha pontilhada, e transfere o metal em fusão de uma extremidade da seção de calha para a outra. O nível 17 representa uma altura acima da qual uma superfície superior de metal em fusão transferido através da seção de calha não sobre durante uso normal da seção de calha.

[0028] As paredes laterais 12 e parede de base 13 são mostradas de forma plana, mas podem, se desejado, ter uma forma contornada e/ou, no caso das paredes laterais, um grau de inclinação em relação à vertical. Essas paredes são providas com uma rede 20 de fios metálicos embutidos nas suas superfícies externas. Esta rede está mostrada com mais detalhes nas figuras 3 a 6 dos desenhos anexos isoladas do material refratário do corpo 11. Percebe-se pela vista lateral da figura 3 que a rede 20 desta modalidade exemplar é feita de até duas seções distintas, isto é, uma matriz metálica tecida 21 e matriz metálica em mantas não tecida (tipo feltro) 22. Essas duas seções são firmemente anexadas entre si (por exemplo, por sinterização ou solda) de forma que elas ajam como uma única rede porosa unificada 20. A matriz tecida 21 (mostrada sozinha na figura 5) é formada de fibras de urdidura espaçada e fibras de trama espaçada intertecidas umas nas outras para deixar aberturas entre as fibras, preferivelmente, com um tamanho médio (largura em cada lado ou diâmetro) na faixa de 0,5 a 10 mm, mais preferivelmente 1 a 10 mm, e ainda mais preferivelmente 1 a 5 mm. Se as aberturas forem feitas muito pequenas, alguns materiais refratários podem não penetrar nas aberturas completamente e a camada tecida 21 pode indesejavelmente criar um plano de cisalhamento amplo contra o qual o material refratário pode ficar livre para mover. Se o tamanho da abertura for muito maior que cerca de 10 mm, pode não haver densidade de fio em algumas modalidades para manter efetivamente o refratário no lugar. Deve-se notar, entretanto, que aberturas com larguras fora das faixas declaradas podem ser efetivas para alguns materiais refratários, e para alguns metais usados para os fios, e assim teste simples pode ser empregado para estabelecer a faixa de tamanho ideal para qualquer material refratário particular usado para o corpo 11 da seção de calha. O material refratário penetra nas aberturas da matriz tecida para formar uma estrutura unitária com a rede de metal 20. Isto provê a seção de calha com um reforço efetivo para impedir que trincas se formem ou para limitar a propagação ou alargamento de trincas, uma vez formadas na calha. Uma única camada da matriz tecida é preferida, como mostrado, mas uma pluralidade de camada tecidas pode alternativamente ser usada, particularmente se tais camadas forem firmemente anexados umas nas outras, por exemplo, por sinterização ou solda. Um exemplo de uma matriz tecida adequada para uma modalidade particular é uma tela de fios #2 que tem aberturas de cerca de 7 mm de largura e fios de cerca de 14 mm de diâmetro. A matriz tecida pode ser usada sozinha, mas preferivelmente é empregada em combinação com uma matriz não tecida 22, como descrito a seguir.

[0029] A matriz não tecida 22 (mostrada sozinha na figura 6) consiste em cordões de fios dispostos uns sobre os outros de uma maneira aleatória com aberturas formadas entre os cordões. As aberturas entre os cordões podem ser similares em tamanho àqueles entre os fios da matriz tecida, mas são preferivelmente menores. As aberturas preferivelmente variam de tamanho de cerca de 50 µm a 10 mm, mas máximos tamanhos mais preferidos são 5 mm, 1 mm, 500 µm, 450 µm, 400 µm, 350 µm, 300 µm, 250 µm, 200 µm e 150 µm. Acima de tudo preferivelmente, o tamanho médio da abertura é na faixa de 50 a 150 µm, e em geral em torno de 100 µm (± 25%), embora tamanhos das aberturas menores e maiores possam ser efetivos em modalidades particulares. O tamanho da abertura da matriz não tecida 22 é preferivelmente grande o bastante para permitir penetração efetiva pelo material refratário usado para formar o corpo da seção de calha, mas preferivelmente pequeno o bastante para que metal em fusão não penetre facilmente na matriz caso uma trinca se desenvolva na seção de calha adjacente. A matriz não tecida 22 é preferivelmente constituída de muitos fios metálicos sobrepostos uns aos outros e comprimidos entre si para formar uma camada relativamente espessa de forma que, caso metal em fusão comece penetrar nesta camada, ele tenha que seguir um caminho sinuoso e convoluto para penetrar completamente na matriz metálica, que novamente torna a completa penetração improvável. Em algumas modalidades, a matriz não tecida 22 pode ser usada sozinha para prover resistência à penetração de metal caso uma trinca se desenvolva na seção de calha, mas é preferivelmente usada em combinação com a matriz tecida 21, como mostrado e descrito anteriormente, de forma que uma combinação de aumento da resistência mecânica e resistência a penetração de metal possa ser obtida.

[0030] Quando o tamanho da abertura da matriz tecida é maior que o tamanho da abertura da matriz não tecida, uma combinação de bom reforço e resistência à penetração de metal pode ser obtida. Embora a matriz tecida seja em geral preferida para reforço e a matriz não tecida seja preferida para conferir resistência à penetração de metal, essas regras podem ser invertidas, se desejado, provendo a matriz não tecida com maiores aberturas do que a matriz tecida.

[0031] Uma seção, e preferivelmente ambas as seções, da rede 20 são preferivelmente feitas de um metal que é resistente ao ataque pelo metal em fusão a ser transferido através da calha, e não facilmente molhado por ele. Isto torna menos provável que metal em fusão penetre na rede de metal caso se desenvolva uma trinca. Metais adequados incluem, mas sem limitações, titânio, ligas Ni-Cr (por exemplo, Inconel®), aço inoxidável, titânio e outros metais, ou ligas não facilmente dissolvidas pelo metal em fusão que está sendo transferido. Entretanto, para a rede 20, observou-se que é mais vantajoso usar um material de duas camadas vendido com o nome comercial G-mat® pela Micron FiberTech de 230 Springview Commerce Dr., Suite 100, Debary, FL 32713, USA. Este produto tem uma estrutura mostrada nas figuras 3 a 6 e pode suportar alto calor e é feito de uma liga Fe-Cr-Al-M especial (onde M representa um ingrediente patenteado).

[0032] Os metais usados para os fios de cada matriz de rede 21 e 22 são normalmente os mesmos, mas diferentes metais podem ser usados, se desejado, por exemplo, para prover uma matriz com mais resistência à penetração de metal e a outra com mais resistência para reforço do material refratário.

[0033] A espessura dos fios usados para as diferentes matrizes 21 e 22 pode ser a mesma, mas elas preferivelmente diferem, com fios mais espessos sendo usados para a matriz tecida 21 (para maior resistência) e fios mais finos usados para a matriz não tecida 22 (para prover um caminho mais convoluto para penetração do metal em fusão). Exemplos de espessuras de fio são 0,0002 a 0,0003 polegada para a matriz não tecida 22 e 0,006 a 0,007 polegada (diâmetro) para os fios da matriz tecida 21. Entretanto, essas espessuras são apenas exemplos e não devem ser consideradas essenciais para a devida efetividade das redes de metais resultantes.

[0034] Se a seção de calha tiver que ser usada em uma estrutura de distribuição de metal em fusão aquecida, a rede 20 deve preferivelmente ter uma alta condutividade térmica para permitir penetração do calor. Entretanto, praticamente qualquer metal adequado para a rede teria uma condutividade térmica adequada para facilitar a transferência de calor do dispositivo de aquecimento para o metal em fusão dentro do canal da seção de calha.

[0035] A figura 7 é uma seção transversal ampliada de uma parte de uma seção de calha da mesma modalidade, mostrando a estrutura do corpo 11 adjacente à superfície do lado externo 18 na parede lateral 12. Percebe-se que o material refratário do corpo 11 penetrou em ambas as seções de rede e forma uma parte da parede externa 12 da seção de calha. Nesta modalidade, a matriz não tecida 22 é posicionada mais próxima da superfície externa 18 e a matriz tecida 21 é enterrada mais profundamente no material refratário do corpo 11. A matriz não tecida 22 resiste à penetração de metal em fusão na superfície externa 18 da seção de calha caso se desenvolva uma trinca, e a matriz tecida 21 provê reforço estrutural e torna a formação e alargamento de uma trinca como esta menos provável. Alguns dos fios da matriz não tecida 22 podem estar visíveis na superfície externa 18, mas a seção preferivelmente tem material refratário do corpo da calha 11 embutido nela. Embora seja preferível localizar a matriz tecida 21 ainda mais afastada da superfície 18 do que a matriz não tecida 22, como mostrado, este arranjo pode ser invertido, se desejado, isto é, a matriz tecida 21 pode ser posicionada mais próximo da superfície 18 do que a matriz não tecida 22.

[0036] É preferível localizar a rede 20 exatamente (imediatamente abaixo) na superfície externa 18 de material refratário, como mostrado. Uma posição mais profunda no corpo 11 de material refratário faria com que a rede 20 dividisse a parede do corpo 11 em duas zonas não reforçadas (somente refratário) em cada lado da rede, que poderia reduzir a resistência mecânica e resistência a trinca da parede.
Portanto, considera-se melhor posicionar a rede exatamente na superfície e manter as partes somente de refratário das paredes da seção de calha o mais espesso possível. Além disso, enterrar a rede 20 mais profundamente cria dois possíveis planos de cisalhamentos ao longo dos quais o refratário pode separar da rede, em vez de apenas um na modalidade, como ilustrado.

[0037] A rede 20 é preferivelmente incorporada em todas partes da superfície externa 18 da seção de calha abaixo do nível horizontal 17 (vide figura 2) correspondente à máxima altura da superfície do metal visada dentro do canal 16, mas é mais preferivelmente incorporado em todas as das paredes laterais 12 e da parede de base 13, como mostrado. Trincas tendem se formar na seção de calha no topo, e assim reforço adjacente ao topo é desejável. Em geral, não existe necessidade, entretanto, de incorporar a matriz na parede de topo 15 da seção de calha.

[0038] Seções de calha do tipo supradescrito são providos em vários tamanhos. Um exemplo tem um comprimento de 665 mm, uma largura de 204 mm e uma altura de 365 mm. Qualquer tamanho de seção de calha pode ser provido com uma rede embutida 20 de acordo com modalidades exemplares da presente invenção.

[0039] Como anteriormente mencionado, a seção de calha 10, que é um exemplo de um vaso para conter ou transferir metal em fusão, pode ser incluída em uma estrutura de contenção de metal tal como uma calha de transferência de metal, por exemplo, como mostrado na figura 8. Nesta modalidade exemplar, a seção de calha 10 é contida dentro de um revestimento metálico 30 para suporte e proteção. O interior do revestimento pode ser provido com dispositivo de aquecimento (não mostrado) e/ou isolamento térmico.

[0040] A figura 9 mostra uma outra modalidade do vaso na qual uma seção de calha 10 tem um canal completamente encerrado 16 estendendo-se de uma extremidade longitudinal até a outra. O canal pode ser tubular (circular em seção transversal) como mostrado, mas pode alternativamente ser de qualquer forma seccional transversal, por exemplo, oval, assimetricamente redonda ou poligonal. A rede 20 estende-se ao longo da parede de base 13 da calha e até uma altura nas paredes laterais 12 que fica acima do nível horizontal 17, isto é, a máxima altura prevista do metal em fusão transferido através do canal. Entretanto, a rede 20 pode estender-se por completo em torno da superfície externa 18 da seção de calha, se desejado.

[0041] Seções de calha dos tipos citados e outros vasos refratários e suas partes com redes de metal embutidas podem ser feitas fundindo uma pasta fluida de partículas refratárias em um molde de forma desejada com uma camada da rede de metal 20 mantida contra um ou mais lados do molde que formarão superfícies das paredes laterais ou da parede de base. A pasta fluida pode ser formada de um líquido (por exemplo, água ou sílica coloidal) e uma mistura refratária (variando de pó fino a particulado maior). A pasta fluida é preferivelmente formulada para prover enchimento e penetração do molde ideais nas aberturas da rede 20, bem como com um curto período de secagem. A pasta fluida penetra na rede de metal antes de consolidar para formar o corpo sólido da seção de calha. Desejavelmente, o molde é vibrado e/ou pressurizado (por exemplo, introduzindo a pasta fluida sob pressão) à medida que a pasta fluida é introduzida e antes de a pasta fluida consolidar a fim de facilitar a penetração da pasta fluida nas camadas do metal reforço, e através delas. A seção de calha é então removida do molde, seca e normalmente queimada para formar um corpo sólido de refratário da calha com a rede 20 de fios metálicos ainda no lugar e embutidos nas superfícies refratárias.

[0042] Um método alternativo de formação envolve aderir a rede 20 com um adesivo refratário a uma superfície externa de um vaso ou seção do vaso pré-formada feita completamente de material refratário. O adesivo refratário penetra na rede de fios metálicos e, uma vez solidificado, tem a mesma estrutura na superfície que as modalidades supradiscutidas. Entretanto, pode haver uma maior probabilidade de que a rede se desanexe do restante do material refratário durante formação de trinca ou mediante ciclo térmico, e assim este método é menos preferido do que o supradiscutido, mas continua haver uma maneira proveitosa de modificar seções de calha preformadas para melhorar suas propriedades, tal como resistência ao vazamento de metal.

[0043] Nas modalidades citadas, o vaso foi mostrado como uma calha fundida de metal alongada ou seção de calha do tipo usado em sistemas de distribuição de metal em fusão usados para transferir metal em fusão de um local (por exemplo, um forno de fusão de metal) para um outro local (por exemplo, um molde de lingotamento ou mesa de lingotamento). Entretanto, de acordo com outras modalidades exemplares, outros tipos de vasos de contenção e distribuição de metal podem ser empregados, por exemplo, aqueles projetados como um filtro cerâmico em linha (por exemplo, um filtro de espuma cerâmica) usado para filtrar particulados de uma corrente de metal em fusão à medida que ela passa, por exemplo, de um forno de fusão de metal para uma mesa de lingotamento. Em um caso desses, o vaso inclui um canal para transferir metal em fusão com um filtro posicionado no canal. Exemplos de tais vasos e sistemas de contenção de metal em fusão são revelados na patente U.S. No. 5.673.902 concedida a Aubrey et al. em 7 de outubro de 1997, e publicação PCT no. WO 2006/110974 Al publicada em 26 de outubro de 2006. As revelações da patente U.S. e publicação PCT supracitadas estão especificamente incorporadas aqui por esta referência.

[0044] Em uma outra modalidade exemplar, o vaso age como um recipiente no qual metal em fusão é desgaseificado, por exemplo, como em um assim chamado "desgaseificador de metal compacto da Alcan", revelado no relatório descritivo de patente PCT WO 95/21273 publicado em 10 de agosto de 1995 (cuja revelação está aqui incorporada pela referência). A operação de desgaseificação remove hidrogênio e outras impurezas de uma corrente de metal em fusão à medida que ela desloca de um forno para uma mesa de lingotamento. Um vaso como este inclui um volume interno para contenção de metal em fusão no qual impulsores rotativos do desgaseificador projetam-se de cima. O vaso pode ser usado para processamento em lotes, ou pode ser parte de um sistema de distribuição de metal anexado nos vasos de transferência de metal. Em geral, o vaso pode ser qualquer vaso de contenção de metal refratário posicionado dentro de um revestimento metálico. O vaso pode também ser projetado como um cadinho de cerâmica refratária para conter grandes corpos de metal em fusão para transporte de um local para um outro. Todos tais vasos alternativos podem ser usados com as modalidades exemplares da invenção.

EXEMPLOS

[0045] Testes foram realizados em um corpo de prova de material refratário com rede G-mat® incorporada na superfície. O corpo de prova foi submetido a ciclo térmico para determinar se ele delaminaria, e foi então submetido a teste destrutivo para verificar se a rede manteria uma peça de refratário trincada junta. Os resultados mostraram que o corpo de prova não delaminou e a peça trincada certamente ficou junta.

Claims

Vaso para metal em fusão, caracterizado pelo fato de que o vaso compreende um corpo (11) de material refratário com uma cavidade para conter ou transferir metal em fusão, e uma superfície externa (18) com uma rede (20) de fios metálicos embutidos na mesma, a rede (20) de fios metálicos compreendendo pelo menos duas seções de rede sobrepostas unidas uma a outra, os ditos fios sendo sobrepôstos uns em relação aos outros com aberturas formadas entre os ditos fios em cujas aberturas o dito material refratário penetra
em que uma das seções de redes sobrepostas compreende uma matriz tecida (21) dos ditos fios metálicos e uma outra das ditas seções de redes compreende uma matriz não tecida (22) dos ditos fios metálicos.
Vaso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita matriz não tecida (22) é posicionada mais próxima da dita superfície do que a dita matriz tecida (21).
Vaso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita matriz tecida (21) é posicionada mais próxima da dita superfície do que a dita matriz não tecida (22).
Vaso, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a matriz tecida (21) dos ditos fios tem aberturas com uma largura média maior que a largura média das aberturas na matriz não tecida (22).
Vaso, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a largura média das aberturas na matriz tecida (21) é na faixa de 0,5 a 10 mm.
Vaso, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a largura média das aberturas na matriz tecida (21) é em uma faixa de 1 a 10 mm.
Vaso, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a largura média das aberturas na matriz não tecida (22) é em uma faixa de 50 µm a 10 mm.
Vaso, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a largura média das aberturas na matriz não tecida (22) é em uma faixa de 50 µm a 150 µm.
Vaso, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a largura média das aberturas na matriz não tecida (22) é 100 µm.
Vaso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que os ditos fios metálicos são feitos de um metal que resiste ao ataque pelo metal em fusão.
Vaso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que os ditos fios metálicos são feitos de um metal selecionado do grupo que consiste em aço inoxidável, titânio, ligas a base de Ni-Cr e ligas a base de Fe-Cr-Al.
Vaso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o vaso é uma calha ou seção de calha (10) alongada com a dita cavidade formando um canal estendendo-se de uma extremidade longitudinal do dito corpo (11) até uma outra extremidade do mesmo.
Vaso, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dito corpo (11) tem uma superfície superior e o dito canal é aberto na dita superfície superior do corpo (11).
Vaso, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o corpo (11) do vaso encerra completamente o canal, exceto nas ditas extremidades longitudinais.
Método para fabricar o vaso refratário reforçado como definido na reivindicação 1 ou seção (10) do vaso, que compreende:
prover um molde com uma forma visada do vaso ou seção (10) do vaso;
criar uma pasta fluida de um material refratário lingotável capaz de formar um corpo (11) refratário fundido;
caracterizado por
revestir pelo menos uma superfície interna do molde com uma rede (20) de fios metálicos, os ditos fios sendo sobrepostos com aberturas formadas entre os mesmos;
introduzir a pasta fluida no molde, ao mesmo tempo fazendo com que a dita pasta fluida penetre nas ditas aberturas;
deixar que a dita pasta fluida se consolide para formar um vaso ou seção (10) do vaso incorporando a dita rede (20) em uma superfície externa (18) do mesmo; e
remover o vaso ou seção (10) do vaso do molde.
Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o dito molde é vibrado antes de a dita pasta fluida se consolidar para facilitar a penetração de pasta fluida nas aberturas da rede (20).
Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o dito molde é pressurizado antes de a dita pasta fluida se consolidar para facilitar a penetração de pasta fluida nas aberturas da rede (20).
Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o dito molde é vibrado e pressurizado antes de a dita pasta fluida se consolidar para facilitar a penetração de pasta fluida nas aberturas da rede (20).
Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a rede (20) de fios metálicos compreende pelo menos duas seções de rede sobrepostas e em que uma das pelo menos duas seções de redes sobrepostas compreende uma matriz tecida (21) de fios metálicos e uma outra das pelo menos duas seções de redes compreende uma matriz não tecida (22) de fios metálicos.
Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o fio metálico é embutido em ou imediatamente abaixo da superfície externa (18).
Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a seção de rede que compreende a matriz não tecida (22) de fios metálicos é posicionada mais próxima à superfície externa (18) do que as seções de rede que compreendem a matriz tecida (21) de fios metálicos.
Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente unir as pelo menos duas seções de rede sobrepostas juntas.