BR112012031723B1

BR112012031723B1 - Tubo de vazamento

Info

Publication number: BR112012031723B1
Application number: BR112012031723-7A
Authority: BR
Inventors: Johan Richaud
Original assignee: Vesuvius Usa Corporation
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2023-10-31
Also published as: WO2012003047A1; US20130098952A1; AU2015200873A1; JP2013529551A; UA108232C2; CA2800388A1; MX2012015191A; CA2800388C; US9120148B2; KR101801418B1; EA201201495A1; EA021893B1; AU2011271603B2; ZA201208787B; TWI558486B; EP2588262B1; KR20130088038A; AR081861A1; BR112012031723A2; CN102958629B

Abstract

tubo de vazamento. é descrita um tubo de vazamento para lingotar metal fundido que é adaptada para reduzir turbulência e pertubações no molde, dessa forma produzindo um fluxo de saída uniforme e mais estável. o tubo de vazamento inclui um furo com um corpo em comunicação com uma porção de saída alargada. orifícios de saída em comunicação com uma porção de saída têm um desenho deslocado no qual pelo menos uma parede do orifício de saída é tangente a um círculo com um raio maior que o corpo do furo.

Description

Campo da Invenção

[001] Esta invenção se refere no geral a um artigo refratário e, mais particularmente, a um tubo de vazamento refratário para uso na transferência de metal fundido em uma operação de lingotamento contínuo.

Fundamentos da Invenção

[002] No lingotamento contínuo de metal, particularmente aço, uma corrente de metal fundido é tipicamente transferida por meio de um tubo de vazamento refratário de um primeiro vaso metalúrgico para um segundo vaso metalúrgico, ou molde. Tais tubos são normalmente referidos como tubeiras ou bicos e possuem um furo adaptado para transferir metal fundido. Tubos de vazamento incluem tubeiras de entrada submersa (SEM) ou bicos de entrada submersa (SES), que descarregam metal fundido abaixo da superfície de líquido de um vaso de recebimento, ou molde.

[003] Metal líquido é descarregado na extremidade à jusante do furo através de um ou mais orifícios de saída. Uma função importante de um tubo de vazamento é descarregar o metal fundido de uma maneira suave e estável, sem interrupção ou parada. Uma descarga estável e suave facilita o processamento e pode melhorar a qualidade do produto acabado. Uma segunda função importante de um tubo de vazamento é estabelecer condições dinâmicas adequadas dentro do metal líquido no vaso de recebimento, ou molde, a fim de facilitar o processamento adicional. A produção de condições dinâmicas adequadas pode exigir que o tubo de vazamento possua uma pluralidade de orifícios de saída que é arranjada de maneira a fazer com que a corrente de metal fundido mude para uma ou mais direções mediante descarga no tubo.

[004] Pode ser desejável, por inúmeros motivos, induzir fluxo rotacional no molde no qual o metal fundido está sendo descarregado. Rotação do fluxo aumenta o tempo de permanência no banho líquido do molde para melhorar a flutuação de inclusões. A rotação do fluxo também produz homogeneização de temperatura, e reduz o crescimento de dendritas ao longo da frente de solidificação do aço. Rotação do fluxo também reduz a mistura de qualidades de aço quando consecutivos graus de aço escoam através do tubo de vazamento sem interrupção.

[005] Várias tecnologias têm sido usadas na tentativa de prover rotação do fluxo. Dispositivos de agitação eletromagnética podem ser colocados abaixo do tubo de entrada. Têm sido projetados tubos de entrada que podem ser rotacionadas em uso. Também têm sido projetados tubos de entrada com orifícios de saída curvos tangentes ao furo do tubo.

[006] Várias desvantagens são observadas na tecnologia anterior. Dispositivos de agitação eletromagnética têm uma vida limitada em um ambiente agressivo, rotação do tubo de entrada permite que oxigênio entre em contato com a corrente de metal fundido, e orifícios de saída curvos não são bem-sucedidos na indução de fluxo rotacional em todas configurações de molde.

[007] DE 1802884 revela um tubo de alimentação rotativo para lingotamento de barra de aço. Entretanto, o dispositivo não tem um distribuidor de orifícios com um maior raio com relação ao eixo horizontal do que o furo.

[008] FR 2156373 revela processos e equipamento para lingotamento rotativo de metal fundido. Entretanto, o equipamento não tem um distribuidor de orifícios com um maior raio com relação ao eixo horizontal do que o furo.

[009] FR 2521886 revela um processo e um dispositivo para colocar em rotação, em um molde de lingote, metal fundido de lingotamento contínuo. Entretanto, o dispositivo não tem um distribuidor de orifícios com um maior raio com relação ao eixo horizontal do que o furo.

[0010] GB 2198376 revela um tubo submerso para lingotamento contínuo. Entretanto, o tubo não tem um distribuidor de orifícios com um maior raio com relação ao eixo horizontal do que o furo.

[0011] FR 62227026 revela um tubo submerso para um aparelho de lingotamento contínuo. Entretanto, o tubo não tem um distribuidor de orifícios com um maior raio com relação ao eixo horizontal do que o furo.

[0012] RU 2236326 revela um método para lingotamento contínuo de aço a partir de uma panela intermediária em um molde, e um tubo submerso para realização do método. Entretanto, o tubo não tem um distribuidor de orifícios com um maior raio com relação ao eixo horizontal do que o furo.

[0013] SU 1565573 revela um arranjo para agitação de metal fundido em lingotamento contínuo. Entretanto, o dispositivo não tem um distribuidor de orifícios com um maior raio com relação ao eixo horizontal do que o furo.

[0014] Continua a existir uma necessidade de um tubo de vazamento refratário que produz fluxo rotacional em uma variedade de configurações de molde, sem o uso de dispositivos eletromecânicos adicionais. Idealmente, um tubo como esta também melhoraria o fluxo de metal fundido no molde de lingotamento e melhoraria as propriedades do metal lingotado.

Sumário da Invenção

[0015] A presente invenção se refere a um tubo de vazamento para uso no lingotamento de metal fundido. O tubo de vazamento inclui pelo menos dois orifícios de saída e, em relação à tecnologia anterior, fornece um fluxo rotacional mais efetivo dentro dos moldes nos quais material fundido escoa pelo tubo de vazamento. Rotação do fluxo aumenta o tempo de permanência dentro do banho do molde líquido para produzir melhor flutuação de inclusões, reduz o crescimento de dendritas formadas ao longo da frente de solidificação do aço, e permite uma redução significante de mistura de qualidades de aço, quando consecutivos graus de aço estão passando através do tubo de vazamento sem interrupção. Configurações particulares de fluxo rotacional podem também reduzir fluxos superficiais conflitantes que induzem altos níveis de turbulência. A produção de um fluxo rotativo pela presente invenção provê a troca para o uso de agitação eletromagnética dos conteúdos do molde para prover homogeneidade térmica e fusão de pó do molde ideal. Esses benefícios podem resultar em um produto acabado melhorado.

[0016] Em um aspecto geral, o artigo compreende um tubo de vazamento com um distribuidor de orifícios ampliado em comunicação fluídica direta com orifícios de saída. Os orifícios de saída são dispostos em torno do distribuidor de orifícios em ângulos específicos, configurações e dimensões relativas específicas para produzir fluxo rotacional.

[0017] Em um aspecto, a invenção inclui orifícios de saída que compreendem uma parede interna em comunicação com o distribuidor de orifícios e a superfície externa do tubo de vazamento, e uma parede externa em comunicação com o distribuidor de orifícios e a superfície externa do tubo de vazamento. A parede externa e a parede interna podem ser completamente verticais, podem conter porções verticais ou podem ser configuradas em um menor ângulo com a vertical do que outras superfícies dos orifícios de saída. A parede externa tem um maior comprimento no plano horizontal do que a parede interna. As paredes externas dos orifícios de saída, ou projeções horizontais das paredes externas dos orifícios de saída, não interceptam o furo, ou não interceptam uma projeção vertical do furo. Em certas modalidades, as paredes externas dos orifícios de saída são tangentes a um círculo que é concêntrico com o furo e tem um maior raio que o furo, ou são tangentes ao distribuidor de orifícios. Em certas modalidades, os orifícios de saída são externamente desobstruídos; não existem porções do artigo da invenção em que a porção fica disposta exterior a um orifício de saída, e em que a porção é interceptada por uma projeção direcionada externamente de uma seção transversal do orifício de saída. Certas modalidades da invenção são caracterizadas pela ausência de um furo inferior conectando o distribuidor de orifícios e a superfície inferior do tubo de vazamento. Certas modalidades da invenção são caracterizadas por orifícios através dos quais uma linha reta pode passar do distribuidor de orifícios até a parede externa do tubo de vazamento. Certas modalidades da invenção são caracterizadas pela ausência de um componente rotativo.

[0018] Em uma modalidade da invenção, os orifícios de saída são regularmente espaçados em um ângulo de rotação teta em torno da periferia do distribuidor de orifícios, e os orifícios de saída têm uma largura do orifício de pelo menos 2rpd sen (teta)2, em que rpd é o raio do distribuidor de orifícios e teta é o ângulo de rotação em torno da periferia do distribuidor de orifícios ocupado pelo orifício, expresso em radianos.

[0019] Em uma outra modalidade da invenção, os orifícios de saída são configurados de forma que 4 p rb > nrpd(teta) > 1,3 p.rb, em que rb é o raio do furo, n é o número de orifícios de saída, rpd é o raio do distribuidor de orifícios, e teta é o ângulo de rotação em torno da periferia do distribuidor de orifícios ocupado pelo orifício, expresso em radianos.

[0020] Em uma outra modalidade da invenção, os orifícios de saída têm um ângulo de alargamento diferente de zero no plano horizontal que é menor ou igual a teta/2.

[0021] Em uma outra modalidade da invenção, os orifícios de saída são configurados de forma que 3 prb2> hna > 0,5 p rb2, em que rb é o raio do furo, h é a altura do orifício de saída, n é o número de orifícios de saída, e a é a largura da entrada do orifício. Em termos de valores absolutos, uma modalidade da invenção faz uso de orifícios de saída com uma altura do orifício de saída maior ou igual a 8 mm para facilitar a fabricação do tubo de vazamento da invenção, e melhorar a capacidade de lingotamento do metal líquido.

[0022] Em uma modalidade adicional da invenção, os orifícios de saída são configurados de forma que o máximo ângulo teta em torno da periferia do distribuidor de orifícios ocupado por um orifício de saída seja arc cos (rpd/rex) e de forma que a < rpd ((rex — rpd)/rex), onde a é a largura da entrada do orifício, rpd é o raio do distribuidor de orifícios e rex é o raio do tubo de vazamento no plano horizontal do distribuidor de orifícios. Em termos de valores absolutos, uma modalidade da invenção faz uso de orifícios de saída com uma largura do orifício de saída maior ou igual a 8 mm para facilitar a fabricação do tubo de vazamento da invenção, e melhorar a capacidade de lingotamento do metal líquido.

[0023] Elementos de projeto da presente invenção, incluindo o número de orifícios de saída, tamanho e configuração do distribuidor de orifícios, altura da parede do orifício, largura da parede do orifício, ângulo de alargamento da parede do orifício e a ausência de uma linha reta do eixo vertical do distribuidor de orifícios através do orifício até o exterior do tubo de vazamento, levam ao turbilhonamento do fluido em torno de um eixo do orifício de saída à medida que ele escoa para fora do orifício de saída. O momento do jato de fluido que passa através dos orifícios de saída de um tubo de vazamento da presente invenção é reduzido, bem como a intensidade dos jatos que entram em contato com a parede do molde. Tubos de vazamento da tecnologia anterior apresentam um aumento na velocidade de fluido entre a entrada e o orifício de saída, na presente invenção, este aumento é minimizado ou, em alguns casos, reduzido. Tubos de vazamento da presente invenção produzem trajetos de fluido curvos tanto dentro quanto fora do orifício de saída. Tubos de vazamento da presente invenção com quatro orifícios e seis orifícios produzem uma velocidade de turbilhonamento que é uniforme regularmente distribuída. O turbilhonamento pode ter a forma de uma espiral de fluxo helicoidal com o eixo do orifício como seu eixo. A redução do momento do jato permite que o tubo de vazamento da presente invenção seja configurado e usado sem uma saia ou blindagem disposta externa aos orifícios, e no plano horizontal dos mesmos.

[0024] Outros detalhes, objetivos e vantagens da invenção ficarão aparentes a partir da descrição seguinte de um método atualmente preferido de praticar a invenção.

Descrição Resumida dos Desenhos

[0025] A figura 1 mostra uma vista seccional ao longo de um plano vertical de uma modalidade de um tubo de vazamento da presente invenção.

[0026] A figura 2 mostra uma vista seccional ao longo de um plano horizontal de uma modalidade de um tubo de vazamento da presente invenção.

[0027] A figura 3 mostra uma vista seccional ao longo de um plano vertical de uma modalidade de um tubo de vazamento da presente invenção.

[0028] A figura 4 mostra uma vista seccional ao longo de um plano horizontal de uma modalidade de um tubo de vazamento da presente invenção.

[0029] A figura 5 mostra um diagrama em perspectiva de uma porção de uma modalidade de um tubo de vazamento da presente invenção.

[0030] A figura 6 mostra uma vista em perspectiva de uma modalidade de um tubo de vazamento da presente invenção seccionada ao longo de um plano que passa horizontalmente pelo distribuidor de orifícios.

[0031] A figura 7 mostra uma vista em perspectiva lateral de uma modalidade de um tubo de vazamento da presente invenção.

[0032] A figura 8 mostra um diagrama da tecnologia usada para descrever a geometria do orifício do distribuidor e orifícios de saída de um tubo de vazamento da presente invenção.

[0033] A figura 9 mostra uma vista em perspectiva de base das paredes internas de um orifício de distribuidor de uma modalidade de um tubo de vazamento da presente invenção.

[0034] A figura 10 mostra um diagrama da terminologia usada para descrever a geometria do orifício de distribuidor e orifícios de saída de um tubo de vazamento da presente invenção.

[0035] A figura 11 mostra uma vista em perspectiva lateral das superfícies internas de um orifício de distribuidor de uma modalidade de um tubo de vazamento da presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

[0036] A invenção compreende um tubo de vazamento para uso no lingotamento contínuo de metal fundido. O tubo de vazamento compreende um furo fluidicamente conectado em pelo menos dois orifícios de saída. Tubo de vazamento significa bicos, tubeiras e outras peças refratárias para direcionar a corrente de metal fundido, incluindo, por exemplo, bicos e tubeiras de entrada submersa. A invenção é particularmente adequada para tubos de vazamento com um orifício de saída adaptado para entregar metal fundido abaixo da superfície do metal em um vaso de recebimento tal como um molde.

[0037] A figura 1 mostra uma vista ao longo de uma seção vertical de um tubo de vazamento 10. O tubo de vazamento 10 compreende uma entrada 12 e um orifício de saída 14 fluidicamente conectado por um furo 16 e um distribuidor de orifícios 18. O tubo de vazamento 10 permite que uma corrente de metal fundido passe de uma extremidade à montante na entrada 12, através do furo e até uma extremidade à jusante do distribuidor de orifícios 18, o distribuidor de orifícios 18 tendo um eixo vertical 20 e uma extensão radial 24, e daí até o orifício de saída 14. O orifício de saída 14 é definido pelo perímetro de um furo que se estende através do tubo de vazamento 10 até a superfície externa do tubo de vazamento 28 a partir da extensão radial do distribuidor de orifícios 24 do distribuidor de orifícios 18. O perímetro do orifício de saída pode ser de qualquer forma geral conveniente, incluindo, mas sem limitações, oval, poligonal ou qualquer combinação destas. Convenientemente, a forma geral do orifício de saída é substancialmente retangular, e pode ser retangular com quinas com um raio de curvatura. No caso de um orifício de saída com uma forma substancialmente retangular, o orifício de saída pode ter paredes do orifício de saída, uma superfície superior do orifício de saída proximal da extremidade à montante do tubo de vazamento. As paredes do orifício de saída conectam a superfície superior do orifício de saída na superfície inferior do orifício de saída. Modalidades individuais da invenção podem ter paredes do orifício de saída que podem ser descritas por linhas retas não paralelas com o eixo longitudinal ou vertical 20. O furo 16 tem, nesta modalidade, uma extensão radial do furo 30 que é menor que a extensão radial do distribuidor de orifícios 24 e mais especificamente, uma extensão radial do furo 30 que é, para o comprimento total do furo, menor que a extensão radial do distribuidor de orifícios 24. Em certas modalidades da invenção, a bacia coletora do orifício estende-se para baixo do distribuidor de orifícios 18, e fica em comunicação fluídica com ele. Em uma modalidade alternativa da invenção, um furo inferior conecta o distribuidor de orifícios 18 em uma superfície inferior do tubo de vazamento 38.

[0038] A figura 2 mostra uma vista seccional ao longo da linha da seção A-A da figura 1 da modalidade de um tubo de vazamento da presente invenção mostrada na figura 1. Quatro orifícios de saída 14 conectam fluidicamente o distribuidor de orifícios 18 na superfície externa 28 do tubo de vazamento 10. Cada orifício de saída 14 nesta modalidade tem uma parede interna do orifício de saída 40 e uma parede externa do orifício de saída 42 definindo parcialmente o orifício de saída. A parede externa do orifício de saída 42 tem um maior comprimento em um plano horizontal ortogonal ao eixo vertical 20 do que a parede interna do orifício de saída 40. A extensão radial do distribuidor de orifícios 24 é maior que a extensão radial 30 do furo. Pelo menos uma parede externa do orifício de saída 42 é tangente a um círculo que tem uma extensão radial maior que a extensão radial da parede interna do furo. Na modalidade mostrada, cada parede do orifício de saída 42 é tangente a um círculo que tem um maior raio que o raio de uma parede interna do furo e, nesta modalidade, cada parede do orifício de saída 42 é tangente ao círculo definido pela extensão radial 24 do distribuidor de orifícios 18. Cada orifício de saída 14 nesta modalidade tem um alargamento; a área seccional transversal de cada orifício na extensão 24 do distribuidor de orifícios é menor que a área seccional transversal do orifício na superfície externa 28 do tubo de vazamento.

[0039] A figura 3 mostra uma vista ao longo de uma seção vertical de um tubo de vazamento 10. O tubo de vazamento 10 compreende uma entrada 12 e um orifício de saída 14 fluidicamente conectados por um furo 16 e um distribuidor de orifícios 18. O tubo de vazamento 10 permite que uma corrente de metal fundido passe de uma extremidade à montante na entrada 12, através do furo e até uma extremidade à jusante no distribuidor de orifícios 18, o distribuidor de orifícios 18 tendo uma extensão radial 24, e daí até o orifício de saída 14. O orifício de saída 14 é definido pelo perímetro de um furo que se estende através do tubo de vazamento 10 até a superfície externa do tubo de vazamento 28 a partir da extensão radial do distribuidor de orifícios 24 do distribuidor de orifícios 18. O perímetro do orifício de saída pode ser de qualquer forma geral conveniente, incluindo, mas sem limitações, oval, poligonal, ou qualquer combinação destas. Convenientemente, a forma geral do orifício de saída é substancialmente retangular, e pode ser retangular com quinas com um raio de curvatura. No caso de um orifício de saída com uma forma substancialmente retangular, o orifício de saída pode ter paredes do orifício de saída, uma superfície superior do orifício de saída proximal da extremidade à montante do tubo de vazamento, e uma superfície inferior do orifício de saída proximal da extremidade à jusante do tubo de vazamento. As paredes do orifício de saída conectam a superfície superior do orifício de saída na superfície inferior do orifício de saída. O inserto de sede 62, localizado dentro do furo na entrada 12, permite que o tubo do furo seja montado em um vaso acima do tubo de vazamento. O inserto de sede 62 pode ser formado, por exemplo, de um material refratário tal como zircônia. O inserto da sede inferior 64, localizado dentro do tubo abaixo do inserto da sede 62, também desempenha funções de sede. O inserto de sede inferior 64 pode ser formado, por exemplo, de um material refratário tal como zircônia. A camisa da linha de escória 66, localizada circunferencialmente em torno do exterior do tubo de vazamento 10, permite que o tubo de vazamento suporte tensões mecânicas e químicas produzidas na linha de escória. A camisa da linha de escória 66 pode ser formada, por exemplo, de um material refratário tal como zircônia. Fibra isolante 68, localizada no exterior de uma porção inferior do tubo de vazamento, protege o exterior do tubo de vazamento. Fibra isolante 68 pode ser formada de fibras de um material refratário.

[0040] A figura 4 mostra uma vista seccional ao longo da linha da seção A-A da modalidade de um tubo de vazamento da presente invenção mostrada na figura 3. Seis orifícios de saída 14 conectam fluidicamente o distribuidor de orifícios 18 na superfície externa 28 do tubo de vazamento 10. Cada orifício de saída 14 nesta modalidade tem uma parede interna do orifício de saída 40 e uma parede externa do orifício de saída 42 definindo parcialmente o orifício de saída. O orifício de saída externo 42 tem um maior comprimento no plano horizontal que o orifício de saída interno 40. A extensão radial 24 do e/ou 18 é maior que a extensão radial 30 do furo. Pelo menos uma parede externa do orifício de saída 42 é tangente a um círculo que tem um maior raio que o raio da parede interna do furo 30. Na modalidade mostrada, cada parede do orifício de saída 42 é tangente a um círculo que tem um maior raio que o raio da parede interna do furo 30 e, nesta modalidade, cada parede do orifício de saída 42 é tangente ao círculo definido pela extensão radial 24 do distribuidor de orifícios 18. Cada orifício de saída 14 nesta modalidade tem um alargamento; e área seccional transversal de cada orifício na extensão 24 do distribuidor de orifícios é menor que a área seccional transversal do orifício na superfície externa 28 do tubo de vazamento.

[0041] A figura 5 mostra um diagrama em perspectiva de uma porção 90 de uma modalidade de um tubo de vazamento da presente invenção. O diagrama representa o distribuidor de orifícios e as porções horizontalmente adjacentes do tubo de vazamento. A extremidade inferior do furo encontra a extremidade superior do distribuidor de orifícios; a superfície mostrada entre a extensão radial 24 do distribuidor de orifícios e a extensão radial 30 da parede do furo representa a superfície superior do distribuidor de orifícios. A porção do tubo de vazamento entre a extensão 24 do distribuidor de orifícios e a superfície externa 16 aloja os orifícios de saída. Um único orifício de saída está mostrado, com a parede interna do orifício 40 e a parede externa do orifício 42. Uma única linha de projeção 92 está mostrada para a parede interna do orifício de saída 40; esta linha de projeção é tangente a um círculo coaxial com o distribuidor de orifícios que tem uma extensão radial que é menor que a extensão radial 30 do furo. Linhas de projeção horizontais 94 estão mostradas para a parede externa do orifício 42. O plano da parede externa do orifício 42 é tangente a um círculo coaxial com o distribuidor de orifícios que tem um maior raio que o raio da parede interna do furo 30. Na modalidade mostrada, o plano da parede externa do orifício 42 é tangente a um círculo que tem o mesmo raio da extensão radial 24 do distribuidor de orifícios. O ângulo de alargamento do orifício 108 é o ângulo entre a parede interna do orifício 40 e a parede externa do orifício 42. Projeções das paredes internas do orifício 40 não interceptam o eixo 20 do distribuidor de orifícios.

[0042] A figura 6 mostra uma vista em perspectiva de uma modalidade de um tubo de vazamento 10 da presente invenção seccionada ao longo de um plano que passa horizontalmente através do distribuidor de orifícios. O furo 16 fica em comunicação fluídica com o distribuidor de orifícios 18. Cada um dos cinco orifícios de saída 14 tem uma parede interna do orifício de saída 40 e uma parede externa do orifício de saída 42 definindo parcialmente o orifício de saída. As paredes do orifício de saída externo 42 são tangentes a um círculo que é maior que o diâmetro do furo acima dos orifícios; esta configuração é referida como uma configuração deslocada.

[0043] A figura 7 mostra uma vista em perspectiva lateral de uma modalidade de um tubo de vazamento 10 da presente invenção. Nesta modalidade, orifícios de saída 14 são configurados de forma que as superfícies à montante do orifício de saída e as superfícies à jusante do orifício de saída não fiquem no plano horizontal. O eixo de cada orifício é deslocado da direção horizontal 110. O eixo do orifício 112 pode ser deslocado em um ângulo 114 a baixo da horizontal, ou em um ângulo 116 acima da horizontal. Em certas modalidades, o tubo de vazamento tem uma pluralidade de orifícios de saída com pelo menos um orifício em torno da periferia do tubo de vazamento tendo um eixo direcionado acima do plano horizontal, e com pelo menos um orifício em torno da periferia do tubo de vazamento tendo um eixo direcionado abaixo do plano horizontal. Em certas modalidades, o tubo de vazamento tem um número par de orifícios, e consecutivos orifícios em torno da periferia do tubo de vazamento têm eixos que são alternadamente deslocados para cima e para baixo. Em outras modalidades, o tubo de vazamento tem um número par de orifícios, e consecutivos orifícios em torno da periferia do tubo de vazamento têm eixos que são alternadamente horizontais e deslocados para baixo. Uma modalidade particular da invenção pode ter quatro orifícios laterais, orientados em intervalos de 90 graus em torno da periferia do tubo de vazamento. Cada orifício nesta modalidade tem um alargamento de 2 graus para melhor difusão do jato pelo orifício. Dois orifícios têm um ângulo para baixo de 15 graus e os outros dois orifícios têm um ângulo para cima de 5 graus. Em várias modalidades da invenção, os orifícios podem ter alargamentos de 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 ou 15 graus, alargamentos nas faixas de 1 grau a 15 graus, 1 grau a 12 graus, 2 graus a 10 graus, 2 graus a 8 graus ou um valor positivo de no máximo teta/2, onde teta é o ângulo de rotação em torno da periferia do distribuidor de orifícios ocupado pelo orifício, expresso em radianos.

[0044] A figura 8 é um diagrama no plano horizontal de vários elementos geométricos de uma modalidade de um tubo de vazamento da presente invenção. O círculo representa a extensão radial 24 do distribuidor de orifícios. Um outro círculo representa a extensão radial 30 do furo. O raio do furo 120 representa a distância do centro do furo até a extensão radial 30 do furo. O raio do distribuidor de orifícios 122 representa a distância do centro do distribuidor de orifícios até a extensão radial 24 do distribuidor de orifícios. O ângulo de rotação 124, também designado pelo símbolo teta, representa o ângulo em torno da periferia do distribuidor de orifícios que é ocupado por um orifício individual. A largura do orifício 128 perpendicular ao eixo de um orifício de saída 14 no ponto de contato do orifício com o distribuidor de orifícios é também designado pela letra a. O ângulo de alargamento 108 do orifício de abertura no plano horizontal representa o ângulo entre a parede interna do orifício 10 e uma parede externa do orifício 42, e é também designado pelo símbolo gama. A linha de entrada do orifício 132 representa a distância entre a interseção da parede interna do orifício - distribuidor de orifícios e a interseção da parede externa do orifício - distribuidor de orifícios para um dado orifício. O ângulo de saída do orifício 134 representa o ângulo entre a linha de entrada do orifício 132 e a parede externa do orifício 42.

[0045] A figura 9 é uma vista de base das paredes internas de um conjunto de fluxo 150 de um distribuidor de orifícios 18 e cinco orifícios de saída 14 contidos em uma modalidade de um tubo de vazamento da presente invenção. O distribuidor de orifícios tem uma extensão radial do distribuidor de orifícios 24, que é maior que a extensão radial do furo 30.

[0046] O ângulo de alargamento 108 do orifício de abertura no plano horizontal é designado pelo símbolo gama. O ângulo de rotação 124, designado pelo símbolo teta, representa o ângulo em torno da periferia do distribuidor de orifícios que é ocupado por um orifício individual. A largura do orifício 128, perpendicular ao eixo do orifício, no ponto de contato do orifício com o distribuidor de orifícios, é designado pela letra a. O ângulo de alargamento 108 do orifício de abertura no plano horizontal é designado pelo símbolo gama. A linha de entrada do orifício 132 representa a distância entre a interseção da parede interna do orifício - distribuidor de orifícios e a interseção da parede externa do orifício - distribuidor de orifícios para um dado orifício com uma parede interna do orifício 40 e uma parede externa do orifício 42. O ângulo de saída do orifício 134 representa o ângulo entre a linha de entrada do orifício 132 e a parede externa do orifício 42.

[0047] A figura 10 é um diagrama no plano horizontal de vários elementos geométricos de uma modalidade de um tubo de vazamento da presente invenção. O círculo representa a extensão radial 24 do distribuidor de orifícios. Um outro círculo representa a extensão radial 30 do furo. Um círculo envolvendo a extensão radial do furo e a extensão radial do distribuidor de orifícios representa a superfície externa 28 do tubo de vazamento. O eixo vertical do distribuidor de orifícios 20 intercepta o plano horizontal desta representação. O orifício de saída 14 é descrito parcialmente pela parede interna do orifício de saída 40 e pela parede externa do orifício de saída 42. O ângulo de rotação 124 designado pelo símbolo teta representa o ângulo em torno da periferia do distribuidor de orifícios que é ocupado por um orifício individual. A espessura de parede 142 do tubo de vazamento em torno do distribuidor de orifícios está representado pela distância entre a extensão radial do distribuidor de orifícios 24 e a superfície externa 28 do tubo de vazamento. O raio externo do distribuidor de orifícios 144 representa a distância entre o eixo vertical do distribuidor de orifícios 20 e a superfície externa 28 do tubo de vazamento em um plano horizontal do distribuidor de orifícios. A linha de saída 146 representa uma linha radial, no plano horizontal, do eixo vertical do distribuidor de orifícios. Para certas modalidades da presente invenção, todas linhas de saída que emanam em um plano horizontal a partir do eixo vertical 20 do distribuidor de orifícios interceptam uma parede do orifício de saída antes de atingirem a superfície externa 28 do tubo de vazamento.

[0048] A figura 11 é uma vista em perspectiva em elevação lateral das paredes internas de um conjunto de fluxo 180 de um distribuidor de orifícios e cinco orifícios de saída contidos em uma modalidade de um tubo de vazamento da presente invenção. A altura do orifício 182 está mostrada para um orifício de saída 14.

[0049] Os tubos de vazamento da presente invenção fazem uso de um ou mais de inúmeros elementos de projeto: 1) Existem pelo menos dois orifícios de saída. Os tubos de vazamento de acordo com a presente invenção podem ter três, quatro, seis ou mais orifícios de saída. 2) A extensão radial do distribuidor de orifícios é maior que a extensão radial do furo.onde rpd é a extensão radial do distribuidor de orifícios e rb é a extensão radial do furo. 3) A largura da entrada do orifício para fabricação ou lingotamento de metais líquidos é maior ou igual a 8 mm. O ângulo de rotação em torno da periferia do distribuidor de orifícios ocupado pelo orifício, expresso em radianos, segue o relacionamento matemático. onde rpd é o raio do distribuidor de orifícios expresso em milímetro e teta é o ângulo de rotação em torno da periferia do distribuidor de orifícios ocupado pelo orifício, expresso em radianos. 4) O comprimento do arco da interseção parede interna do orifício - distribuidor de orifícios e da interseção da parede externa do orifício - distribuidor de orifícios para um dado orifício é equivalente a rpd multiplicado por teta, e segue o relacionamento: onde rb é o raio do furo, n é o número de orifícios de saída, rpd é o raio do distribuidor de orifícios, e teta é o ângulo de rotação em torno da periferia do distribuidor de orifícios ocupado pelo orifício, expresso em radianos. 5) O ângulo de alargamento gama entre a parede interna do orifício e a parede externa do orifício de um orifício segue o relacionamento: p/2 > gama > 0 onde gama é expresso em radianos. 6) A altura do orifício é expressa pelo relacionamento: 3 prb2> hna > 0,5 prb2, onde rb é o raio do furo, h é a altura do orifício de saída, n é o número de orifícios de saída, e a é a largura da entrada do orifício. Em termos de valores absolutos, uma modalidade da invenção faz uso de orifícios de saída com uma altura do orifício de saída maior ou igual a 8 mm para facilitar a fabricação do tubo de vazamento da invenção, e melhorar a capacidade de lingotamento do metal líquido. 7) Se não tiver que existir linha reta, no plano horizontal, que passa do eixo vertical do distribuidor de orifícios e através do orifício de saída até o exterior do tubo de vazamento, o ângulo teta em torno da periferia do distribuidor de orifícios ocupado por um orifício de saída é expresso pelo relacionamento; teta < arc cos (rpd/rex) ou o tubo de vazamento é configurado de forma que: onde a é a largura da entrada do orifício, rpd é o raio do distribuidor de orifícios e rex é o raio do tubo de vazamento no plano horizontal do distribuidor de orifícios. Em termos de valores absolutos, uma modalidade da invenção faz uso de orifícios de saída com uma largura do orifício de saída maior ou igual a 8 mm para facilitar a fabricação do tubo de vazamento da invenção, e melhorar a capacidade de lingotamento do metal líquido. 8) Os orifícios de saída são externamente desobstruídos por outros elementos do artigo da invenção; não existe porção do artigo da invenção em que a porção é disposta externa a um orifício de saída, e em que a porção é interceptada por uma projeção direcionada externamente de uma seção transversal do orifício de saída.

[0050] Em um exemplo de uma modalidade da invenção mostrando o relacionamento entre fatores geométricos, o tubo de vazamento tem quatro orifícios (n = 4). O raio do furo rb é 20 mm, e o raio do distribuidor de orifícios rpd é 25 mm. O ângulo mínimo para teta é derivado pela fórmula:

[0051] Para quatro orifícios, a faixa de comprimentos de arco adequados da interseção parede interna do orifício - distribuidor de orifícios e da interseção parede externa do orifício - distribuidor de orifícios para um dado orifício é derivada por:

[0052] Em um outro exemplo ilustrativos de uma modalidade da invenção, o tubo de vazamento tem quatro orifícios (n = 4). O raio do furo rb é 20 mm, e o raio do distribuidor de orifícios rpd é 40 mm. O ângulo mínimo para teta é derivado pela fórmula:

[0053] Para quatro orifícios, a faixa de comprimentos de arco adequados da interseção parede interna do orifício - distribuidor de orifícios e interseção parede externa do orifício - distribuidor de orifícios para um dado orifício é derivada por:

[0054] Em modalidades particulares da invenção, a extensão radial do distribuidor de orifícios e a extensão radial do furo diferem em 2,5 mm, um valor maior que 2,5 mm, 5 mm ou um valor maior que 5 mm. Em modalidades particulares da invenção, a extensão radial do distribuidor de orifícios é 25 % maior, ou pelo menos 25 % maior que a extensão radial do furo.

[0055] O número de orifícios de saída, a maior extensão radial do distribuidor de orifícios, a configuração deslocada da parede externa do orifício de saída, a largura da entrada do orifício, o comprimento do arco da interseção da parede interna do orifício - distribuidor de orifícios e a interseção parede externa do orifício - distribuidor de orifícios para um dado orifício, o ângulo de alargamento das paredes do orifício, a altura do orifício, e a ausência de uma linha reta, no plano horizontal, passando do eixo vertical do distribuidor de orifícios e através de um orifício de saída até o exterior do tubo de vazamento, produzem, individualmente ou em combinação, turbilhonamento do fluido em torno de um eixo do orifício de saída à medida que ele escoa para fora através do orifício de saída. A geometria do orifício produz, com relação a desenhos da tecnologia anterior, uma diminuição no momento do jato do fluido que passa através dos orifícios de saída. Consequentemente, se um tubo de vazamento da presente invenção for colocado em um molde, a intensidade dos jatos que entram em contato com a parede do molde diminui. Esta redução na intensidade do jato é observada em moldes retangulares, bem como em moldes redondos. Além do mais, o tubo de vazamento da presente invenção provê menor razão da velocidade do orifício de saída com relação à velocidade de entrada do que tubos de vazamento da tecnologia anterior. Em moldes redondos e retangulares, um tubo de vazamento de quatro furos da presente invenção pode produzir uma razão de velocidade do orifício média em relação à velocidade de entrada de 1,04, 1,03, 1,00 ou menos. Em moldes redondos e retangulares, um tubo de vazamento de seis orifícios da presente invenção pode produzir uma razão de velocidade do orifício média em relação à velocidade de entrada de 0,73 ou menos. Tubos de vazamento da presente invenção produzem trajetos de fluido curvos tanto dentro quanto fora do orifício de saída. Tubos de vazamento da presente invenção com quatro orifícios e seis orifícios produzem uma velocidade de turbilhonamento que é uniforme e igualmente distribuída.

[0056] Inúmeras modificações e variações da presente invenção são possíveis. Portanto, deve-se entender que, dentro do escopo das reivindicações seguintes, a invenção pode ser praticada de outra maneira além da especificamente descrita.

Claims

1. Tubo de vazamento para uso no lingotamento de uma corrente de metal fundido de uma posição à montante para uma posição à jusante, o tubo de vazamento (10) tendo um eixo longitudinal central do tubo de vazamento e compreendendo uma superfície interna definindo um furo (16) e um distribuidor de orifícios (18), em que uma extremidade inferior do furo (16) encontra-se em comunicação fluídica direta com o distribuidor de orifícios (18), e uma superfície externa (28) tendo pelo menos dois orifícios de saída (14), em que cada orifício possui um eixo longitudinal central reto, em que os orifícios de saída (14) estão em comunicação fluídica com o distribuidor de orifícios (18), em que o referido distribuidor de orifícios (18) está localizado à jusante do furo (16), e em que o distribuidor de orifícios (18) tem um raio maior com relação ao referido eixo longitudinal do tubo de vazamento (10) do que o furo (16), e em que os eixos longitudinais centrais dos orifícios de saída não interceptam o eixo longitudinal do tubo de vazamento (10), e em que os orifícios de saída (14) compreendem uma parede interna (40) e uma parede externa (42), cada uma em comunicação com o distribuidor de orifícios (18) e a superfície externa (28), em que a parede externa (42) tem um comprimento maior do que a parede interna (40), e sendo caracterizadopelo fato de que os orifícios de saída (14) são configurados sem uma blindagem disposta externa aos orifícios de saída (14), e no plano horizontal dos orifícios de saída (14), e em que os orifícios de saída (14) estão espaçados regularmente num ângulo de rotação teta em torno da periferia do distribuidor de orifícios (18), e em que os orifícios de saída (14) têm uma largura de orifício de pelo menos em que: rpd é o raio do distribuidor de orifícios (18); e teta é o ângulo de rotação em torno da periferia do distribuidor de orifícios (18) ocupado pelo orifício, expresso em radianos.

2. Tubo de vazamento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o raio do distribuidor de orifícios (18) é menor do que o dobro do raio do furo (16).

3. Tubo de vazamento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que projeções horizontais das paredes externas (42) dos orifícios de saída (14) não interceptam o furo (16).

4. Tubo de vazamento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que projeções horizontais das paredes externas (42) dos orifícios de saída (14) não interceptam uma projeção vertical do furo (16).

5. Tubo de vazamento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as paredes externas (42) dos orifícios de saída (14) são tangentes a um círculo que é concêntrico com o furo (16) e possui um raio maior do que o furo (16).

6. Tubo de vazamento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as paredes externas (42) dos orifícios de saída (14) são tangentes ao distribuidor de orifícios (18).

7. Tubo de vazamento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os orifícios de saída (14) são configurados de forma que: em que: rb é o raio do furo (16); n é o número de orifícios de saída (14); rpd é o raio do distribuidor de orifícios (18); e teta é o ângulo de rotação em torno da periferia do distribuidor de orifícios (18) ocupado pelo orifício, expresso em radianos.

8. Tubo de vazamento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os orifícios de saída (14) têm um ângulo de alargamento diferente de zero, em um plano horizontal que é ortogonal ao eixo longitudinal do tubo de vazamento, que é menor do que ou igual a teta/2, em que teta é o ângulo de rotação em torno da periferia do distribuidor de orifícios (18) ocupado pelo orifício, expresso em radianos.

9. Tubo de vazamento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os orifícios de saída (14) são configurados de forma que: em que: rb é o raio do furo (16); h é a altura do orifício de saída (14); n é o número de orifícios de saída (14); e a é a largura da entrada do orifício.

10. Tubo de vazamento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície externa (28) tem quatro orifícios.

11. Tubo de vazamento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície externa (28) tem seis orifícios.

12. Tubo de vazamento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície externa (28) tem cinco orifícios.

13. Tubo de vazamento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um orifício em torno da periferia do tubo de vazamento tem um eixo longitudinal central direcionado acima de um plano horizontal ortogonal ao eixo longitudinal do tubo de vazamento.

14. Tubo de vazamento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um orifício em torno da periferia do tubo de vazamento tem um eixo longitudinal central direcionado abaixo do plano horizontal ortogonal ao eixo longitudinal do tubo de vazamento.

15. Tubo de vazamento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um orifício em torno da periferia do tubo de vazamento tem um eixo longitudinal central direcionado abaixo de um plano horizontal ortogonal ao eixo longitudinal do tubo de vazamento, e em que pelo menos um orifício em torno da periferia do tubo de vazamento tem um eixo longitudinal central direcionado acima de um plano horizontal ortogonal ao eixo longitudinal do tubo de vazamento.

16. Tubo de vazamento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o distribuidor de orifícios (18) possui um raio maior com relação ao eixo longitudinal do que o comprimento total do furo (16).

17. Tubo de vazamento (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada parede interna (40) dos orifícios de saída (14) é blindada a partir do eixo longitudinal do distribuidor de orifícios (18).