BR112012017284B1

BR112012017284B1 - Estrutura de contenção de metal em fusão

Info

Publication number: BR112012017284B1
Application number: BR112012017284-0A
Authority: BR
Inventors: W. Reeves Eric
Original assignee: Novelis Inc.
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2011-01-11
Publication date: 2018-02-06
Also published as: RU2549801C2; US20110168707A1; RU2012131909A; EP2523765A4; EP2523765A1; JP5638091B2; BR112012017284A2; CA2784200C; CN102725084B; CA2784200A1; EP2523765B1; US8883071B2; JP2013517136A; WO2011085471A1; CN102725084A; KR101515694B1; KR20120116964A

Abstract

estrutura de contenção de metal em fusão. uma modalidade exemplar da invenção fornece uma estrutura de contenção de metal em fusão, incluindo um vaso com um volume interno para conter metal em fusão e uma extremidade superior aberta. a estrutura inclui adicionalmente uma tampa para o vaso com um lado inferior voltado para o volume interno, a tampa sendo móvel entre uma posição fechada, cobrindo a extremidade superior aberta do vaso, com o lado inferior da tampa, e uma posição aberta na qual a tampa fica remota da extremidade superior aberta do vaso para permitir acesso ao volume interno pelo lado da estrutura. a tampa é anexada em pelo menos um braço de elevação (preferivelmente dois ou mais) e pelo menos um braço de controle da rotação (preferivelmente) dois ou mais. o(s) braço(s) de elevação opera(m) para guiar a tampa de posição aberta para a posição fechada, e vice-versa.o(s) braço(s) de controle da rotação opera(m) para controlar o pivotamento da tampa durante movimento da posição fechada para a posição aberta, e vice-versa, para impedir exposição do lado inferior da tampa, que, em operação, está muito quente, a uma pessoa posicionada adjacente á estrutura do seu lado supracitado. o(s) braço de elevação e/ou braço(s) de controle da rotação fornece(m) uma força que contrabalança pelo menos parcialmente o peso da tampa.

Description

(54) Título: ESTRUTURA DE CONTENÇÃO DE METAL EM FUSÃO (51) Int.CI.: B22D 41/14 (30) Prioridade Unionista: 13/01/2010 US 61/335986 (73) Titular(es): NOVELIS INC.

(72) Inventor(es): ERIC W. REEVES “ESTRUTURA DE CONTENÇÃO DE METAL EM FUSÃO” CAMPO TÉCNICO

Esta invenção se refere a estruturas de contenção de metal em fusão usadas para transferir, tratar ou conter metais em fusão, incorporando vasos de contenção de metal em fusão refratários ou cerâmicos, tais como canaletas ou cadinhos. Mais particularmente, a invenção se refere à provisão de tampas para tais estruturas e vasos.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Estruturas de contenção de metal em fusão, por exemplo, canaletas ou calhas de transferência de metal, são geralmente necessários durante operações de tratamento ou fundição de metal para transferir metal em fusão de um local, tal como um forno de fusão de metal, para um outro local, tal como um molde de lingotamento ou mesa de lingotamento. Em outras operações, tais vasos são usados para tratamentos de metal, tal como filtração, de metal, desgaseificação de metal ou transporte de metal.

Quando os vasos contidos em tais estruturas são abertos por cima, é desejável prover uma tampa tanto para manter o calor quanto manter fora objetos estranhos e sujeira. Algumas vezes, uma tampa como esta é provida com aquecedores para aquecer o vaso antes da entrada de metal em fusão, ou manter a alta temperatura do metal em fusão à medida que ele está sendo tratado ou transferido. E desejável fazer tais tampas removíveis de maneira que os operadores possam ter acesso ao interior do vaso, por exemplo, para limpar o vaso, remover entupimentos ou avaliar a altura ou condição do metal em fusão. As tampas podem ser soltas, exigindo assim que o operador levante e mova as tampas manualmente, ou elas podem ser anexadas na estrutura por articulações, tipicamente, no lado do vaso mais distante do operador.

Uma desvantagem de prover tais tampas removíveis ou capazes de abrir é que seus lados inferiores, isto é, as superfícies voltadas para o metal em fusão, ficam muito quentes em uso e os operadores do equipamento podem ficar expostos ao calor que irradia do lado inferior quando as tampas são levantadas, resultando em desconforto ou queimas. Em operação com ligas de alumínio em fusão, por exemplo, o lado inferior da tampa pode ter uma temperatura na faixa de 400 a 800°C quando levantada. Além disso, uma simples articulação pode resultar em aglomeração da abertura pela tampa, mesmo quando a tampa for completamente retraída. Tampas deste tipo são geralmente feitas de uma carcaça metálica com um revestimento refratário e podem incorporar aquecedores de um tipo ou de outro. Em decorrência disto, tais tampas podem ser bastante pesadas, e assim a elevação pode ser um pouco difícil quando feita à mão, e dano pode ser causado (particularmente nos aquecedores integrais) se a tampa for simplesmente deixada cair no lugar.

Um exemplo de uma canaleta de transferência de metal conhecida provida com uma tampa é revelado na patente U.S. 4.531.717 concedida a Georges Hiebrant em 30 de julho de 1985. A canaleta alongada é provida com inúmeras tampas anexadas na canela por articulações. As tampas são providas com dispositivos de aquecimento para pré-aquecer a canaleta. A força exigida para abrir as tampas é ligeiramente reduzida por molas que tentam impelir a tampa para a posição aberta (levantada). Entretanto, o operador fica exposto diretamente ao lado inferior quente da tampa quando a tampa é levantada.

Um outro exemplo de um dispositivo conhecido é revelado na publicação da patente U.S. 2008/0230965 Al, que foi publicada em 25 de setembro de 2008 em nome de Robert Gorza, et al., como inventores. Esta publicação revela um dispositivo de manuseio montado no piso, que é um tipo de guindaste pequeno, para remover tampas das canaletas e canais de transferência de metal. O dispositivo pode manusear tampas virtualmente de qualquer peso e evita expor os operadores aos ambientes quentes. Entretanto, o aparelho é caro e exige espaço de piso limpo em tomo das canaletas ou canais.

Existe uma necessidade de abordagens adicionais para atacar alguns ou todos os problemas supramencionados.

SUMÁRIO DAS MODALIDADES EXEMPLARES

Uma modalidade exemplar da invenção provê uma estrutura de contenção de metal em fusão, incluindo um vaso, preferivelmente, provido com um revestimento de metal externo com um volume interno para conter metal em fusão e uma extremidade superior aberta. A estrutura inclui adicionalmente uma tampa para o vaso com um lado inferior voltado para o volume interno, a tampa sendo móvel entre uma posição fechada, cobrindo a extremidade superior aberta do vaso com o lado inferior da tampa, e uma posição aberta na qual a dita tampa fica distante da extremidade superior aberta do vaso para permitir acesso ao volume interno por um lado da estrutura. A tampa é anexada a um suporte por pelo menos um braço de elevação alongado (preferivelmente, dois ou mais) e pelo menos um braço de controle da rotação alongado (preferivelmente, dois ou mais). O braço de elevação opera para guiar a tampa da posição fechada para a posição aberta, e vice-versa, e o braço de controle da rotação opera para controlar o pivotamento axial horizontal da tampa durante movimento da posição fechada para a posição aberta, e vice-versa, para impedir exposição do lado inferior da tampa, que, em operação, fica muito quente, a uma pessoa posicionada adjacente à estrutura do seu lado supracitado. Tanto o(s) braço(s) de elevação quanto/ou o(s) braço(s) de controle da rotação fornecem uma força que contrabalança pelo menos parcialmente o peso da tampa. O peso de contrabalanceamento é mais preferivelmente provido pelo(s) braço(s) de elevação.

Os braços alongados são preferivelmente anexados a pivô em uma extremidade na tampa e em uma extremidade oposta a um suporte sólido que pode ser parte da estrutura (por exemplo, uma parede lateral do revestimento metálico oposto ao lado no qual o operador fica), ou um outro item, por exemplo, uma parede ou peça adjacente de maquinário.

O(s) braço(s) de controle da rotação preferivelmente impede(m) que a tampa gire no lado inferior de uma posição horizontal em mais que 25 ⁰ em direção a um lado da estrutura onde o operador fica. Mais preferivelmente, o lado inferior da tampa é mantido horizontal ou é rotacionado de uma direção para fora do lado do operador da estrutura.

O vaso é preferivelmente uma canaleta de transferência de metal feita de um material refratário adequado para transferir metais em fusão, a canaleta tendo um canal para metal em fusão que se estende de uma extremidade longitudinal da estrutura até a outra. A tampa preferivelmente tem uma carcaça metálica e uma camada interna de material refratário isolante. Entretanto, o vaso pode ser qualquer outro tipo de vaso para conter, tratar ou transferir metal em fusão com um topo aberto que pode ser fechado por uma tampa.

Os conjuntos de braços são preferivelmente tais que:

1) A tampa é levantada completamente da extremidade aberta do vaso;

2) A tampa se move para fora da extremidade superior aberta do vaso para expor toda a extremidade superior aberta;

3) O lado inferior quente da tampa é mantido em uma orientação que não expõe o operador a seu calor radiante; e

4) A força de contrabalanceamento provê assistência ao operador na movimentação da canaleta em uma direção de abertura e, preferivelmente, também na direção de fechamento.

Mais preferivelmente os braços e a força de contrabalanceamento são tais que a tampa permaneça seguramente tanto na posição fechada quanto aberta quando movimentada entre as duas posições. A força de contrabalanceamento pode ser provida por um contrapeso ou por molas, ou outros dispositivos. Os braços são preferivelmente modelados para evitar contato com a tampa durante movimento da tampa da posição fechada para a posição aberta, e vice-versa (por exemplo, eles podem ser em forma de C adjacentes à tampa). Preferivelmente, o(s) braço(s) de elevação é(são) anexado(s) no dito vaso por meio de um pivô com um centro em um plano vertical de maneira tal que a tampa e partes dos braços diretamente anexados na tampa tenham um centro de gravidade que é posicionado em um lado do plano vertical quando na posição fechada e no outro lado do dito plano quando na posição aberta.

Mais preferivelmente, o(s) braço(s) de elevação é(são) anexado(s) a pivô no vaso a uma altura vertical abaixo da altura vertical da extremidade superior aberta do vaso de forma que a tampa se mova em um arco plano entre as posições aberta e fechada.

O lado inferior da tampa pode ser provido com um aquecedor para aquecer o volume interno quando a tampa está na posição fechada, ou, altemativamente, pode não haver tal aquecedor e o lado inferior pode ser provido simplesmente com uma camada de material isolante refratário voltado para o volume interno da estrutura.

Quando a estrutura tem pelo menos dois braços de elevação e pelo menos dois braços de controle da rotação, eles são preferivelmente no mesmo número, e cada braço de elevação é preferivelmente posicionado imediatamente adjacente a um braço de controle da rotação, e vice-versa, de forma que os braços fornecem suporte físico mútuo na direção lateral durante movimento da tampa.

A tampa é preferivelmente provida com uma região de preensão manual, tal como uma alça, adjacente a um lado para facilitar a abertura e fechamento da tampa. Altemativamente, um dispositivo acionado, tal como um motor hidráulico, pneumático ou elétrico, pode ser provido de forma que a tampa possa se mover sem contato direto do operador humano. Um dispositivo como este preferivelmente seria provido com um controle, tanto físico quanto sem fio, e um controle como este pode ficar localizado na estrutura (preferivelmente, no seu lado) ou em qualquer lugar.

O vaso da estrutura é preferivelmente feito de material refratário que é resistente ao ataque por metal em fusão, por exemplo, material cerâmico refratário.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

Modalidades exemplares da invenção são descritas com mais detalhes a seguir com referência aos desenhos anexos, em que:

A figura 1 é uma vista de extremidade de uma estrutura de canaleta de metal em fusão de acordo com uma modalidade exemplar da invenção provida com uma tampa na posição completamente fechada;

A figura 2 é uma vista de extremidade da estrutura da figura 1, mas mostrando a tampa em uma posição completamente aberta;

A figura 3 é uma vista em perspectiva da estrutura da figura 1, isto é, com a tampa fechada;

A figura 4 é uma vista em perspectiva da estrutura da figura 2, isto é, com a tampa aberta;

a figura 5 é um diagrama esquemático mostrando movimentos dos braços de elevação da modalidade da figura 1 da posição fechada (os braços de controle da rotação foram omitidos neste desenho por questão de clareza e posições intermediárias estão mostradas em linhas tracejadas);

A figura 6 é um diagrama esquemático mostrando os braços de elevação da modalidade da figura 1 na posição completamente aberta (novamente os braços de controle da rotação foram omitidos e a tampa está mostrada em uma posição horizontal);

A figura 7 é um diagrama esquemático mostrando movimentos dos braços de controle da rotação da modalidade da figura 1 a partir da posição fechada (os braços de elevação foram basicamente omitidos por questão de clareza);

A figura 8 é um diagrama esquemático mostrando os braços de controle da rotação da modalidade da figura 1 na posição completamente aberta (novamente os braços de elevação foram basicamente omitidos);

A figura 9 é uma vista similar à figura 5, mas mostrando uma modalidade exemplar alternativa com uma mola, em vez de um contrapeso agindo para contrabalançar o peso da tampa (braços de controle da rotação foram novamente omitidos por questão de clareza);

A figura 10 é uma vista lateral ampliada de um dispositivo estável de anexação de um braço de elevação com a tampa (mostrada parcialmente em seção transversal) permitindo que um único tal braço seja usado, em vez de um par, esta vista é pelo lado do operador da tampa;

A figura 11 é uma vista similar à figura 5, mas mostrando um dispositivo para movimentar a tampa de uma posição aberta para uma posição fechada, e vice-versa (novamente, braços de controle da rotação foram omitidos por questão de clareza); e

A figura 12 é uma vista seccional ampliada de uma tampa, voltada para uma extremidade da mesma, a tampa sendo adequada para uso nas modalidades exemplares ilustrando um dispositivo de aquecimento provido no lado inferior da tampa.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

As figuras 1 a 4 dos desenhos anexos ilustram uma modalidade exemplar da invenção. Esses desenhos mostram uma estrutura de contenção de metal em fusão (por exemplo, alumínio) 10 na forma de uma estrutura de canaleta de transferência de metal em fusão (canaleta de transferência de metal), algumas vezes referida como calha ou canal de metal, para transferir metal em fusão de uma entrada em uma extremidade da estrutura para uma saída na extremidade oposta. A estrutura ilustrada 10 inclui uma canaleta de transferência de metal 12 provida com canal 14 criando um volume interno para conter e transferir metal em fusão de um lado da estrutura para o outro. A canaleta 12, que pode ser composta de uma ou mais seções da canaleta unidas extremidade a extremidade, pode ser feita de um material refratário resistente a metal em fusão adequado, por exemplo, óxidos de alumínio (por exemplo, alumina), sílica (sílica, particularmente sílica pirogênica), magnésio (magnésia), cálcio (calcário), zircônio (zircônia), boro (óxido de boro); carbonetos de metal, boretos, nitretos, silicetos, tais como carboneto de boro, particularmente carboneto de silício ligado por nitreto (SÍC/SÍ3N4), 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; madeiras minerais de fibras ou misturas destes; carbono ou grafite; e similares. Em operação, uma estrutura como esta seria anexada em uma extremidade a uma fonte de metal em fusão, tal como uma calha de um forno de fusão de metal, e, na outra extremidade, a um usuário remoto do metal em fusão, por exemplo, mesa de lingotamento ou molde de lingotamento. A estrutura pode ser feita de qualquer comprimento adequado dependendo da distância a ser coberta.

A canaleta 12 é contida em um revestimento metálico 15 (algumas vezes referido como carcaça”, e mostrado em linhas tracejadas nas figuras 1 e 2) e existe normalmente material refratário isolante (não mostrado) empacotado entre o revestimento metálico e a canaleta para reduzir a perda de calor da canaleta e reduzir a temperatura do revestimento. As extremidades da estrutura são providas com chapas de extremidade 16 que são maiores que o revestimento 15. Chapas de topo de metal 17 são firmemente aparafusadas no revestimento 15 por meio de parafusos 18. O revestimento metálico 15 pode por si ser mantido em nervuras ou berços de metal axiais em forma de U longitudinalmente espaçados (não mostrados) que levantam o revestimento 15 e as chapas de extremidade 16 do piso subjacente 56 (vide figura 6) ou outro suporte.

O canal 14 tem uma extremidade superior aberta 19 (figura 2) se estendendo ao longo de seu comprimento e a extremidade superior aberta é fechada por uma tampa móvel 20 com uma carcaça de metal externa 21 e uma camada interna 22 de material isolante. A tampa 20 também tem uma alça externa vertical 24, formando uma região de preensão manual da tampa, adjacente a uma borda da tampa (a borda mais próxima do lado dianteiro 26 da estrutura em frente a qual o operador fica quando opera da tampa), embora em outras modalidades exemplares a tampa possa ser provida com outros tipos de regiões de pega para abrir a tampa, por exemplo, um rebordo ou canal de metal suspenso, um entalhe em uma região lateral da tampa, uma alça na região lateral, um pilar se estendendo para fora, ou similares, ou pode ser deixada sem uma região de preensão como esta, particularmente se o dispositivo acionado for provido para abrir e fechar a tampa (como descrito a seguir). A tampa tem um lado inferior 25 que fica voltado diretamente para os conteúdos da canaleta quando a tampa está na posição fechada, e pode, portanto, ser aquecida até uma temperatura elevada pela proximidade com os conteúdos de metal em fusão da canaleta (não mostrados). Adicionalmente, o lado inferior 25 pode ser provido com aquecedor(s) da canaleta, por exemplo, aquecedores 66 do tipo mostrado na figura 12, ou como descrito na patente U.S. 4.531.717 de Hebrant, anteriormente mencionada (cuja revelação da patente está aqui incorporada por esta referência) e pode ter a temperatura ainda mais elevada pela operação de tal(s) aquecedor(s).

A tampa 20 não é anexada nas chapas de topo 17 da estrutura, mas é anexada a pivô por um sistema de quatro braços alongados em uma parede lateral vertical 27 do revestimento metálico 15 (vide figuras 3 e 4) que é a parede lateral oposta ao lado dianteiro 26 da estrutura em frente a qual o operador fica durante abertura ou fechamento da tampa. Os quatro braços são de dois tipos, a saber, braços de elevação 28 e braços de controle da rotação 29. Esses permitem que a tampa 20 se mova de uma posição fechada cobrindo o canal 14, como mostrado nas figuras 1 e 3, para uma posição aberta remota do canal, como mostrado nas figuras 2 e 4. Durante o movimento da tampa 20 da posição fechada para a posição aberta, e vice-versa, o lado inferior 25 da tampa é direcionado para fora do operador 55 (vide figuras 5 a 8) posicionado no lado dianteiro da estrutura. O operador, portanto, não fica diretamente exposto ao lado inferior quente 25 durante movimentação da tampa.

Cada um dos braços de elevação 28 é alongado e é anexado a pivô em uma extremidade na tampa 20 e na outra extremidade em um contrapeso 30. Entre as duas extremidades, os braços têm cada qual um ponto de anexação 32 que anexa a pivô os braços em um suporte rígido 37 fixo na parede lateral vertical 27 do revestimento metálico 15. A tampa 20 tem uma braçadeira 33 (mais bem vista na figura 3) anexada seguramente na carcaça metálica externa 21. A braçadeira 33 tem extremidades verticais 34 que atuam como munhões para anexação pivô das extremidades dos braços 28 por meio de parafusos 35 que se estendem através de furos nas extremidades verticais das braçadeiras e das extremidades adjacentes dos braços.

Cada um dos braços de controle da rotação 29 é também alongado e tem extremidades opostas. Uma extremidade de cada braço é anexada a pivô na tampa 20 e a outra extremidade é anexada a pivô no suporte rígido 37 por meio de um ponto pivô 36 anexado na parede lateral vertical 27 do revestimento metálico 15. A anexação dos braços 29 na tampa 20 é por meio de uma braçadeira 38 firmemente anexada na carcaça metálica externa 21 da tampa. A braçadeira 38 tem extremidades verticais 39 que atuam como munhões para parafusos 40 passarem através de furos nas extremidades verticais 39 e nas extremidades superiores dos braços 29, permitindo assim rotação das extremidades dos braços em relação à tampa 20. Os braços 29 têm cotovelos 42 que são conectados entre si por um tirante 43 que provê os braços com estabilidade lateral adicional.

Como notado, existem dois braços de elevação 28 e dois braços de controle da rotação 29 na modalidade exemplar ilustrada. Cada braço de um par é separado do outro na direção longitudinal (direção ao longo da canaleta) da tampa, embora cada um dos braços de elevação 28 fique posicionado diretamente adjacente a um dos braços de controle da rotação 29, como mostrado. Este arranjo reduz a inclinação e oscilação extremidade a extremidade da tampa, tanto em virtude de os pontos de anexação longitudinalmente espaçados dos braços e a tampa quanto em virtude de o suporte lateral dos braços de elevação pelos braços de controle da rotação, e vice-versa.

Os braços 28 e 29 fornecem controle de elevação e rotacional da tampa 20 e impedem que a tampa se mova em um caminho particular e com uma inclinação preferida. A maneira na qual os braços de elevação 28 operam a este respeito está ilustrada esquematicamente nas figuras 5 e 6, e a maneira na qual os braços de controle da rotação 29 operam está mostrada nas figuras 7 e 8. Deve-se ter em mente que os braços 28 e 29 são usados juntos nas modalidades ilustradas, embora, por questão de clareza, os braços de elevação 28 estão mostrados isolados nas figuras 5 e 6, e os braços de controle da rotação 29 estão mostrados basicamente isolados nas figuras 7 e 8.

Referindo-se às figuras 5 e 6, percebe-se que cada braço 28 tem extremidades 28A e 28B e pontos pivô intermediários 32 firmemente anexados na estrutura 10 (por meio da braçadeira 37, não mostrada nessas figuras). A figura 5 mostra a tampa na posição fechada, mas ilustra em linhas sombreadas posições intermediárias progressivas 28-01 a 28-04 do braço de elevação 28 à medida que um operador levanta a tampa usando a alça 24. A posição completamente aberta da tampa e dos braços está mostrada na figura

6. A linha 52 nas figuras 5 e 6 indica um plano vertical no centro morto superior do ponto pivô 32. Embora o centro de gravidade, mostrado pelo ponto 53, da combinação da tampa 20 e das partes dos braços de elevação 28A no lado da tampa do ponto pivô 32 permaneça na direita da linha 52 (o lado do operador 55), o peso da tampa tende puxar a tampa para a posição fechada. Este peso é parcialmente contrabalançado pelo peso combinado do contrapeso 30 e das partes 28B dos braços de elevação 28 no lado do contrapeso do ponto pivô 32, que atuam através do centro de gravidade mostrado pelo ponto 54. O efeito de contrabalanceamento é baseado no peso vezes a distância do ponto pivô 32, e é feito de maneira tal que sejam necessárias forças relativamente pequenas do operador 55 para mover a tampa 20, que de outra forma continua na posição fechada. A força necessária para levantar a tampa é reduzida muito mais que o peso real da tampa em virtude do efeito do contrapeso 30. Até que a tampa seja aberta até um ponto tal que o centro de gravidade 53 da tampa 20 fique para a esquerda da linha 52, existe uma força descendente na tampa 20 impelindo-a para a posição fechada da figura 5. Entretanto, quando o centro de gravidade 53 se move para a esquerda da linha 52, tanto o peso da tampa 20 (as partes do braço superior 28A) quanto o peso do contrapeso 30 (e partes do braço inferior 28B) impelem a tampa para a posição completamente aberta da figura 6, onde a tampa permanece até que o operador feche a tampa novamente. São providos dispositivos para impedir que os braços de elevação 28 pivotem além da posição completamente aberta da figura 6. Tais dispositivos podem envolver contato do contrapeso 30 com o terreno 56, como mostrado, contato da tampa 20 com os braços 28, ou qualquer outro dispositivo limitador. Os braços de elevação 28 são modelados da maneira mostrada para prover a ação de alavanca desejada em tomo do pivô 32 e acomodar o movimento da tampa. Isto significa que as partes superiores 28A são no geral em forma de C a fim de acomodar a tampa e as partes inferiores 28B são retas, mas arranjadas em um ângulo agudo com as partes superiores em tomo do pivô 32.

Nas figuras 5 e 6, a tampa 20 está mostrada em uma posição horizontal, que é de se esperar se sua rotação não fosse controlada pelos braços de controle da rotação 29. Isto pode dar a impressão de que, se não fosse providos tais braços de controle da rotação 29, o lado inferior 25 da tampa sempre ficaria voltado diretamente para baixo e, portanto, não seria direcionado para o operador 55. Entretanto, isto não será o caso em virtude de o operador exercer uma força de elevação na tampa via a alça 24 e, se não pelos os braços de controle da rotação 29, esta pivotaria a tampa em tomo do parafuso 35 e exporia o operador ao lado inferior quente 25.

As figuras 7 e 8 mostram como os braços de controle da rotação 29 impedem tal exposição. A figura 7 mostra a tampa 20 na posição fechada, bem como em posições intermediárias 29-01 a 29-04 mostradas em linhas sombreadas, e a figura 8 mostra a tampa 20 na posição completamente aberta. Como se pode ver, os braços 29 giram em tomo do ponto pivô 36, na direção da seta A na figura 7, da posição fechada da figura 7 para a posição aberta da figura 8. Esta rotação impede que a tampa 20 incline na direção da seta B na figura 8 para fora do operador 55. A maneira na qual a tampa 20 é impedida de inclinar desta maneira depende (1) dos comprimentos relativos dos braços 28 e 29; (2) da distância entre os pontos de anexação dos braços na tampa 20; (3) da distância horizontal e/ou vertical entre os pontos pivôs 32 e 36 na estrutura 10; e (4) da distância vertical entre as anexações pivô na tampa 20 (parafusos 35 e 40) e o topo da estrutura 10. Se o ângulo de rotação tiver que ser ajustado depois da instalação da tampa, é mais simples substituir os braços 28 ou 29 por braços alternativos de diferentes comprimentos daqueles originalmente presentes.

Nota-se também que os pontos pivôs 32 e 36 dos braços são posicionados em um nível vertical abaixo do topo da estrutura 10 e, consequentemente, abaixo da tampa 20. Isto tem o efeito de que a tampa 20 é impedida de se mover em um arco plano da posição fechada para a posição aberta, e vice-versa. Assim, em vez de ter que levantar a tampa 20 verticalmente para cima da posição fechada, o operador 55 empurra a tampa basicamente na horizontal para fora da estrutura 10, como mostrado pelas setas C nas figuras 5 e 7. Ao contrário, o operador puxa a tampa no geral horizontalmente quando move a tampa da posição aberta para a posição fechada. Uma força horizontal proveniente do operador tem um braço de movimento bem comprido medido abaixo até o ponto pivô dos braços de elevação 28, exigindo assim uma força muito menor do operador direcionada de uma maneira mais favorável. Um movimento de empurrar/puxar como este pode ser entregue pelos músculos do núcleo do operador do torso e pernas, em vez de exigir um movimento de elevação que envolve a força do corpo superior e braço. A direção da força exigida é assim menos solicitada em todos operadores e facilita operar a tampa por operadores de menor estatura ou de menos força no braço. Tal movimento, certamente, é a ainda mais facilitado pela contribuição do contrapeso 30.

Como notado anteriormente, os braços de elevação 28 são anexados na tampa por meio de braçadeira 33 e os braços de controle da rotação 29 são anexados na tampa por meio de braçadeira 39. Tais braçadeiras permitem que os braços fiquem espaçados uns dos outros em distâncias desejáveis. As braçadeiras são preferivelmente posicionadas de maneira tal que o centro de gravidade da tampa fique posicionado na direção longitudinal da tampa entre as extremidades do par de braços 28, bem como entre as extremidades do par de braços 29. Além disso, na direção transversal da tampa, como mostrado nas figuras 7 e 8, o centro de gravidade 53 da tampa é também preferivelmente posicionado entre as duas braçadeiras 33 e 39 de forma que a tampa seja suportada estavelmente.

A quantidade de inclinação da tampa 20 deve ser sempre tal que o operador 55 fique protegido de exposição direta ao calor pelo lado inferior 25 da tampa. Isto normalmente significa que o ângulo de inclinação com a horizontal deve preferivelmente ser não mais que cerca de 25 ⁰ em direção ao operador (em virtude de uma pequena inclinação para este máximo em direção ao operador não expor o operador a calor significante à medida que o lado inferior 25 fica ainda voltado para a estrutura, em vez de para o operador), e é mais preferivelmente mantido horizontal ou idealmente inclinado para fora do operador em qualquer ângulo, por exemplo, até cerca de 30 °, como mostrado nos desenhos.

Embora as modalidades exemplares supradiscutidas empreguem um contrapeso 30 para reduzir a força necessária para mover a tampa 20, outros dispositivos podem ser usados para o mesmo propósito, por exemplo, molas. Um arranjo adequado empregando uma mola 45 está mostrado na figura 9, mas outros desenhos também seriam possíveis.

Além disso, embora pares de cada tipo dos braços 28 e 29 tenham sido ilustrados, modalidades alternativas podem ter apenas um braço 28 e um braço 29. Uma modalidade como esta é menos preferível, mas pode ser efetiva quando a tampa 20 é bastante pequena, ou quando os munhões nos pontos pivôs são fortes e impedem jogo significante. Por exemplo, A figura 10 mostra como um único braço 28 pode ter barras laterais 35A e 35B que anexam a pivô nas extremidades verticais da braçadeira 33, mantendo assim pontos de apoio espaçados, empregando ainda apenas um único braço de elevação 28. O mesmo tipo de anexação pode ser usado para um único braço de controle da rotação 29. Por outro lado, se a tampa for particularmente comprida, mais de dois de cada um dos braços espaçados 28 e 29 podem ser providos para garantir que a tampa fique suportada estavelmente. Um número adequado de braçadeiras de anexação pode ser provido para anexação pivô de todos os braços. Certamente, para comprimentos de canaleta realmente grandes, mais de uma tampa pode ser provida, cada qual com uma estrutura de suporte como anteriormente revelado.

Nota-se também que, embora o arranjo sobre o centro das figuras 5 e 6 seja particularmente preferido, outras modalidades podem ser providas nas quais o contrapeso equilibra exatamente a tampa 20 de forma que a tampa permaneça em qualquer posição quando liberada, isto é, na posição aberta, na posição fechada, ou em qualquer posição intermediária, ou na qual os pontos pivôs gerem signifícante atrito, de forma que qualquer força descendente na tampa (quando liberada) não consiga exceder o atrito e mover a tampa da posição aberta para a posição fechada, ou permitir que a tampa caia lentamente.

Como anteriormente aludido rapidamente, um dispositivo acionado pode ser provido para mover a tampa entre as posições aberta e fechada, de forma que o operador possa evitar contato direto com a tampa. Um arranjo como este está mostrado na figura 11, onde uma combinação de pistão e cilindro pneumático ou hidráulico 60 atua entre a estrutura 10 e os braços de elevação 28 mediante fluxo de fluido pneumático ou hidráulico através das linhas 61 prov. de um motor 62 pelo controle do operador por meio de um botão de apertar ou alavanca 63. Embora um dispositivo como este possa ser feito potente o bastante para não precisar assistência de um contrapeso 30 ou molas quando movimenta a tampa 20, um contrapeso ou molas como estes são ainda preferivelmente providos, de forma que possa ser empregado um equipamento de menor potência e ser obtida uma operação mais suave.

A figura 12 é um esquema ilustrando uma tampa 20 provida com um aquecedor da canaleta 65 no lado inferior. A tampa tem uma carcaça metálica externa 21 e uma camada de isolamento 22 na qual o aquecedor é anexado. O aquecedor inclui inúmeros elementos de aquecimento elétrico alongados 66 para direcionar o calor radiante para o canal 14 da estrutura. Tampas deste tipo se beneficiam particularmente dos sistemas controlados e contrabalançados mostrados em virtude de tais aquecedores tenderem ser bem delicados e poderem ser facilmente danificados, se a tampa for fechada muito forçadamente ou rapidamente. As modalidades ilustradas possibilitam abrir e fechar a tampa muito suavemente e de forma relativamente lenta, e a liberação da tampa não faz com que a tampa caia rapidamente na estrutura. Os aquecedores 65 podem ser operados eletricamente, como indicado, ou, altemativamente, por combustão de combustível gasoso ou líquido.

Nas modalidades citadas, a estrutura 10 é na forma de uma canaleta de metal em fusão alongada 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 de metal em fusão podem ser empregados, por exemplo, estruturas usadas em filtros cerâmicos em linha (por exemplo, canaletas contendo filtros de espuma cerâmica) para filtrar particulados de uma corrente de metal em fusão à medida que ele passa através da estrutura. Exemplos de tais estruturas são revelados na patente U.S. 5.673.902, que foi concedida a Aubrey et al. em 7 de outubro de 1997, e publicação PCT WO 2006/110974 Al publicada em 26 de outubro de 2006. As revelações da patente U.S. e publicação PCT supracitadas estão especificamente aqui incorporadas por esta referência.

Em uma outra modalidade exemplar, a estrutura pode agir como um recipiente no qual metal em fusão é desgaseificado, por exemplo, como em um assim chamado desgaseificador de metal compacto da Alcan, revelado na publicação 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 ele desloca de um forno para uma mesa de lingotamento. Uma estrutura como esta inclui um volume interno tipo canaleta para contenção de metal em fusão no qual propulsores do desgaseificador rotativos se projetam de cima.

Nas modalidades exemplares, os propulsores podem ser incorporados na tampa com os braços arranjados para prover folga à medida que a tampa e os propulsores se movem entre as posições aberta e fechada. Tais estruturas podem ser usadas para processamento em lotes ou podem ser parte de um sistema de distribuição de metal anexado nos vasos de transferência de metal. A estrutura pode alternativamente ser projetada como um cadinho cerâmico refratário para conter grandes corpos de metal em fusão para transporte de um local para outro. Todas tais estruturas alternativas podem ser usadas com as modalidades exemplares da invenção, desde que eles se beneficiem da provisão de uma tampa móvel.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Estrutura (10) de contenção de metal em fusão, compreendendo:

um vaso (12) com um volume interno para conter metal em fusão 5 e uma extremidade superior aberta (19); e uma tampa (20) para o vaso (12) com um lado inferior (25) voltado para o volume interno, a tampa (20) sendo móvel entre uma posição fechada, cobrindo a extremidade superior aberta (19) do vaso (12) com o lado inferior (25) da tampa (20), e uma posição aberta na qual a tampa (20) fica remota

10 da extremidade superior aberta (19) do vaso (12) para permitir acesso ao volume interno por um lado da estrutura, caracterizada pelo fato de que:

a tampa (20) está anexada em pelo menos um braço de elevação alongado (28) e em pelo menos um braço de controle de rotação alongado (29), o

15 pelo menos um braço de elevação (28) operando para guiar a tampa (20) da posição fechada para a posição aberta, e vice-versa, o pelo menos um braço de controle de rotação (29) operando para controlar o pivotamento da tampa (20) durante o movimento da posição aberta para a posição fechada, e vice-versa, para impedir a exposição do lado inferior (25) da tampa (20) a uma pessoa posicionada

20 adjacente à estrutura (10) ao lado da mesma, e onde o pelo menos um braço de elevação (28) ou o pelo menos um braço de controle de rotação (29) prove uma força que contrabalança o peso da tampa (20).
2. Estrutura (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um braço de elevação (28) tem um contrapeso

25 anexado no mesmo provendo a força.
3. Estrutura (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um braço de elevação (28) tem uma mola anexada no mesmo provendo a força.
4. Estrutura (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada

Petição 870170075942, de 06/10/2017, pág. 6/8 pelo fato de que o pelo menos um braço de elevação (28) é anexado no vaso (12) por meio de um pivô com um centro em um plano vertical, e em que a tampa (20) e partes diretamente anexadas dos ditos braços têm um centro de gravidade que fica posicionado em um lado do plano vertical quando na posição fechada e no
5 outro lado do plano quando na dita posição aberta.

5. Estrutura (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um braço de elevação (28) é anexado a pivô no vaso (12) a uma altura vertical abaixo da altura vertical da extremidade superior aberta (19) do vaso (12).

10
6. Estrutura (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações

1 a 5, caracterizada pelo fato de que o lado inferior (25) da tampa (20) é provido com um aquecedor para aquecer o volume interno quando a tampa (20) está na posição fechada.
7. Estrutura (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações

15 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o lado inferior (25) da tampa (20) é provido somente com uma camada de material isolante refratário voltado para o volume interno.
8. Estrutura (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que tem pelo menos dois braços de elevação e

20 pelo menos dois braços de controle da rotação, os ditos braços de elevação sendo mutuamente espaçados ao longo da tampa (20), e os ditos braços de controle da rotação sendo mutuamente espaçados ao longo da tampa (20).
9. Estrutura (10) de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que cada braço de elevação (28) fica posicionado imediatamente

25 adjacente a um braço de controle da rotação, e vice-versa, por meio do que os ditos braços provêm suporte físico mútuo durante movimento da tampa (20).
10. Estrutura (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um braço de elevação (28) tem uma porção em forma de C para acomodar o movimento da tampa (20) da posição

Petição 870170075942, de 06/10/2017, pág. 7/8 fechada para a posição aberta.
11. Estrutura (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um braço de controle da rotação tem uma porção em forma de C para acomodar movimento da tampa (20) da posição fechada para a posição aberta.
12. Estrutura (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que inclui um dispositivo acionado para movimentar a tampa (20) da posição fechada para a posição aberta, e vice-versa.
13. Estrutura (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um braço de controle da rotação impede que a tampa (20) gire no lado inferior (25) de uma posição horizontal em mais que 25^o em direção ao lado.
14. Estrutura (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um braço de controle da rotação faz com que a tampa (20) gire no lado inferior (25) de uma posição horizontal em uma direção voltada para fora do lado.
15. Estrutura (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada pelo fato de que o vaso (12) é uma canaleta alongada para transferir metal em fusão, a canaleta tendo uma entrada para metal em fusão em uma extremidade da estrutura (10) e uma saída para metal em fusão em uma extremidade oposta da estrutura.

Petição 870170075942, de 06/10/2017, pág. 8/8

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