BR112013030524B1

BR112013030524B1 - Bloco de impacto para panela formado de material refratário.

Info

Publication number: BR112013030524B1
Application number: BR112013030524-0A
Authority: BR
Inventors: R. Reinhart Jeffrey
Original assignee: Vesuvius Crucible Company
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2018-07-10
Also published as: CN103608470A; TWI568522B; WO2012173690A1; UA114084C2; MY176935A; EP2721184A1; KR20140037869A; BR112013030524A2; CA2834130A1; JP6014129B2; TW201249563A; KR101867645B1; MX2013014715A; AU2012271229A1; AU2012271229B2; CN103608470B; MX339761B; US9381572B2; EP2721184A4; EA026796B1

Description

(54) Título: BLOCO DE IMPACTO PARA PANELA FORMADO DE MATERIAL REFRATÁRIO. (51) Int.CI.: C21C 5/44 (30) Prioridade Unionista: 14/06/2044 US 61/496,974 (73) Titular(es): VESUVIUS CRUCIBLE COMPANY (72) Inventor(es): JEFFREY R. REINHART “BLOCO DE IMPACTO PARA PANELA FORMADO DE MATERIAL REFRATÁRIO”

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO (1) Campo da invenção

A presente invenção é relativa a um artigo refratário conhecido na técnica como um bloco de impacto, para utilização na manipulação de metais em fusão, especialmente aço. A invenção é relativa particularmente a um bloco de impacto para colocação em uma panela, para reduzir turbulência em um fluxo de aço fundido que penetra na panela. A presente invenção encontra utilidade particular na fundição contínua de aço.

(2) Descrição da técnica relacionada

Panelas atuam como tanques de sustentação para dito metal em fusão, e especialmente para aço fundido em processos comerciais para a fundição contínua de aço. Na fundição contínua de aço o aço fundido alimentado para a panela é genericamente aço de grau elevado, que foi submetido a diversas etapas para tomá-lo adequado para aplicação de fundição particular. Tais etapas envolvem normalmente, por exemplo, uma ou mais etapas para controlar os níveis dos diversos elementos presentes no aço, por exemplo, o como escória nível de carbono ou outros ingredientes de liga, e o nível de contaminantes tais. A residência do aço na panela proporciona oportunidade adicional para qualquer escória e outras impurezas arrastadas segregarem e flutuarem na superfície, onde elas podem ser, por exemplo, absorvidas em uma camada protetora especial fornecida sobre a superfície do aço fundido. Assim, a panela pode ser utilizada para “limpar” mais o aço antes que ele seja alimentado para o molde para fundição.

Para otimizar a capacidade da panela de fornecer de. maneira contínua um suprimento de aço limpo para o molde, é altamente desejável controlar e racionalizar (dar forma aerodinâmica) o fluxo de aço através da panela. Aço fundido é normalmente alimentado para a panela a partir de uma panela através de um capuz que protege a corrente de aço da atmosfera circundante. A corrente de aço fundido a partir da panela genericamente penetra na panela com força considerável, e isto pode gerar turbulência considerável dentro da própria panela. Qualquer turbulência indevida no fluxo de aço fundido através da panela tem inúmeros efeitos indesejáveis que incluem, por exemplo, impedir que escória e outras inclusões indesejadas no aço aglomerem e flutuem para a superfície; arrastar para o aço fundido uma parte da crosta protetora que se forma ou é especificamente fornecida sobre a sua superfície; e arrastar gás para o aço fundido; provocar erosão indevida do revestimento refratário dentro da panela; e gerar um fluxo desigual do aço fundido para o molde de fundição.

Em um esforço para superar estes problemas a indústria encarregou-se de extensa pesquisa para diversos projetos de blocos de impacto para reduzir turbulência na panela, a qual surge da corrente de entrada de aço fundido, e para otimizar o fluxo dentro da panela para aproximar as características de fluxo tampão ideal tão aproximadamente quanto possível do aço fundido quando ele atravessa a panela. Falando de maneira genérica, foi descoberto que o fluxo de aço fundido através da panela pode, muitas vezes, ser melhorado utilizando blocos de impacto que têm superfícies especialmente projetadas, capazes de redirecionar e racionalizar o fluxo de aço fundido.

Comportamento de fluxo tampão (isto é, a passagem de porções sucessivas de aço através da panela sem mistura significativa) requer direção de fluxo afastada da saída da panela depois que o aço fundido se retira do bloco de impacto. A presença de uma porção significativa de fluxo a partir do bloco de impacto para a saída da panela com um tempo de residência minimizado na panela é conhecido como “curto-circuito”. Blocos de impacto descritos na técnica anterior foram projetados genericamente com atenção particular para o componente direcionado para cima do fluxo resultante. Um aumento no tempo de residência e um aumento na uniformidade do tempo de residência na panela corresponde à minimização de mistura e possibilita que sucessivas formulações de aço passem através da panela com retenção de suas respectivas composições.

Blocos de impacto descritos na técnica anterior compreendem genericamente uma base contra a qual se choca uma corrente de aço fundido direcionado para baixo, e uma parede lateral vertical ou elementos parede lateral que redirecionam a corrente. Eles são fabricados de materiais refratários capazes de suportar os efeitos corrosivos e erosivos de uma corrente de aço fundido por suas vidas úteis. Eles são frequentemente conformados na forma de caixas ocas que têm, por exemplo, bases quadradas, retangulares, trapezoidais ou circulares.

Será apreciado que o processo de projetar um novo bloco de impacto da panela que corresponde a critérios particulares predeterminados é extremamente complexo, uma vez que mudar um aspecto do projeto de um bloco de impacto tem, genericamente, ramificações imprevistas sobre a dinâmica de fluxo de todo o sistema da panela.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO f

E um objetivo da presente invenção, fornecer um bloco de impacto melhorado, adequado para colocação em uma panela, para aumentar o tempo de residência e induzir uniformidade de tempo de residência e minimizar curto-circuito do fluxo de metal em fusão introduzido nele.

A presente invenção fornece um bloco de impacto de panela formado de material refratário, que compreende uma base que tem uma superfície de impacto que, em utilização, voltada para cima contra uma corrente de metal em fusão que penetra em uma panela, uma parede que se estende para cima a partir da base ao redor de pelo menos uma parte da periferia da superfície de impacto que tem uma porção latitudinal, uma porção longitudinal em certas modalidades, e um aspecto que se estende para dentro, que se salienta da porção latitudinal da parede. Em certas modalidades da invenção o aspecto que se estende para dentro pode assumir a forma de uma protuberância que pode ter uma largura menor do que a extensão da porção latitudinal da parede. Em modalidades nas quais a protuberância tem uma largura menor que a extensão da porção longitudinal da parede, e na presença de uma porção longitudinal da parede, um canal de fluxo é formado entre a porção longitudinal da parede e uma porção adjacente da superfície da protuberância.

A presente invenção pode também ser descrita como um bloco de impacto para panela formado de material refratário que compreende uma base que tem uma superfície de impacto que, em utilização, voltada para cima contra uma corrente de um metal em fusão que penetra em uma panela, e uma parede que se estende para cima a partir da base ao redor de pelo menos uma parte da periferia da superfície de impacto, a base e a parede definindo um interior, o bloco tendo uma extensão mínima central longitudinal, a parede tendo uma porção longitudinal que tem um interior, uma extensão interna e um comprimento interno, e a porção latitudinal tendo um interior, uma extensão interna e um comprimento interno, no qual a extensão interna da porção longitudinal da parede é maior do que a extensão mínima central longitudinal do bloco, e no qual o comprimento interno da porção latitudinal da parede é maior do que a extensão interna da porção latitudinal da parede. A extensão interna de uma parede é a medição em linha reta a partir de uma extremidade do interior de uma parede até a outra, o comprimento interno de uma parede é a distância ao longo da superfície interior da parede a partir de uma extremidade da parede até outra.

A presente invenção pode também ser descrita como um bloco de impacto para panela que tem uma base e uma parede longitudinal que se estende para cima a partir da base. O bloco de impacto é distinguido por produzir, em utilização, velocidades de fluxo de fluido através do topo da parede latitudinal que apresentam um mínimo em uma porção central da porção latitudinal da parede na ausência de qualquer variação na altura de parede.

A parede pode se estender parcialmente ao redor da periferia da base, ou pode se estender ao redor de toda a periferia da base. Em certas modalidades onde a parede se estende ao redor de toda a periferia da base a parede tem uma altura uniforme. A parede pode ser vertical ou ter um ângulo na faixa desde e que inclui 1 grau, até e que inclui 30 graus a partir da vertical.

Uma ou mais porções da parte superior da parede pode suportar um ou mais saliência que se projetam para dentro sobre a periferia da base.

A protuberância pode assumir a forma de um ombro, pelo que a protuberância pode se salientar a partir de uma porção longitudinal da parede bem como a partir de uma porção latitudinal da parede.

A protuberância pode ser configurada e arranjada em diversas maneiras. A protuberância pode ser centralizada na parede latitudinal pode ser colocada descentralizada sobre a parede latitudinal. Em uma modalidade a superfície interior da protuberância intercepta o interior da porção latitudinal da parede em um ângulo maior do que 90 graus. A superfície interior da protuberância pode ser composta inteiramente de superfícies planas, pode conter pelo menos uma superfície quadrilateral, pode conter uma ou mais superfícies retangulares, pode ser composta inteiramente de superfícies retangulares, pode ter a forma de uma superfície radial de um cilindro, ou pode ter uma seção horizontal parabólica. A relação da largura da protuberância para a altura da protuberância pode ser 1 ou maior, pode ter um valor na faixa desde e que inclui 0,8, até e que inclui 1,5, ou pode ter um valor na faixa desde e que inclui 0,8 até e que inclui 2. A relação da largura da protuberância para a extensão interna da parede longitudinal do bloco de impacto o pode estar na faixa desde e incluindo o zero, um a até e incluindo o um. A relação da extensão da protuberância para a largura da protuberância pode estar na faixa desde e que inclui 0,3 até e que inclui 3. A superfície interior da protuberância pode ser vertical ou pode ter um ângulo a partir da vertical na faixa de e que inclui 1 grau até e que inclui 30 graus. A altura da protuberância pode igualar a altura da porção da porção latítudinal da parede com a qual ela está em contato, ou pode ter uma relação de altura para a porção parede latitudinal na faixa desde e que inclui 0,3 até e que inclui 1.

A superfície interior de uma protuberância e a superfície interior de uma porção longitudinal da parede podem convergir para formar um canal de fluxo que tem um piso, e ter uma extremidade distai para o centro do bloco de impacto, A extremidade distai do canal de fluxo pode ser parcialmente bloqueada; fluxo na direção horizontal pode ser parcialmente ou completamente obstruído e uma saliência pode obstruir parcialmente fluxo na direção vertical. A superfície interior da protuberância e a superfície interior da porção longitudinal da parede podem ou não interceptar. O ângulo formado pela superfície interior da protuberância e a superfície interior da porção longitudinal da parede pode diminuir no sentido da extremidade distai do canal de fluxo. A diminuição em ângulo pode ser contínua ou incrementai. O piso do canal de fluxo pode aumentar em elevação quando ele se estende no sentido da extremidade distai do canal de fluxo. O piso do canal de fluxo pode formar um ângulo menor do que 180 graus com a superfície de impacto do bloco de impacto; este ângulo pode estar na faixa desde e que inclui 110 graus até e que inclui 160 graus, pode estar na faixa desde e que inclui 115 graus até e que inclui 155 graus, pode estar na faixa desde e que inclui 120 graus até e que inclui 150 graus ou pode ter valores de 115, 120, 125, 127, 130, 135, 140, 145, 150 ou 155 graus.

A base do bloco de impacto pode ser de qualquer forma adequada, por exemplo, formas poliédricas, tais como, por exemplo, quadradas, retangulares trapezoidais, romboidais, hexagonais, octogonais, circulares ou elípticas.

A superfície de impacto da base é adaptada para acomodar a força principal do fluxo de metal que penetra na panela. Ela pode ser, por exemplo, plana, côncava, ou convexa. A própria base pode, se desejado, ser fixada à base de uma panela utilizando dispositivo adequado, por exemplo, utilizando cimento refratário ou localizando a base por meio de elementos correspondentes formados na superfície do revestimento refratário da panela e do lado de baixo do bloco de impacto. O bloco de impacto pode ser embutido na base refratária da panela. Isto pode ser conseguido, por exemplo, colocando o bloco de impacto sobre o revestimento refratário monolítico de uma panela, colocando uma camada de composição de potência refratária de cura fria ou de cura quente para circundar a base e opcionalmente parte da parede exterior do bloco de impacto, e então curando os refratários para ligar o bloco de impacto em posição na panela.

A parede que se estende para cima a partir da base ao redor de pelo menos uma parte da periferia da superfície de impacto pode ser feita do mesmo material que a base e pode ser integral com ela. Pelo menos uma parede que se estende para cima a partir da base ao redor de pelo menos uma parte da periferia da superfície de impacto pode ter uma parede contraparte em imagem em espelho que se estende para cima a partir da parte periférica oposta da base.

No caso em que o bloco de impacto é projetado para a assim chamada operação “em duas vertentes”, a parede pode se estender ao redor de toda a periferia da base. A parede pode se estender substancialmente perpendicular em relação à base. Assim, uma porção periférica linear da base pode suportar uma porção parede plana vertical, enquanto uma porção encurvada da base pode suportar uma parede vertical que tem seção transversal horizontal e encurvada de maneira correspondente.

No caso em que o bloco de impacto tem uma base conformada retangular ou trapezoidal e é projetada para a operação assim chamada “de vertente única”, a parede pode se estender ao redor de três lados da base, com o quarto lado não tendo qualquer parede ou uma parede relativamente baixa. O bloco de impacto pode ser configurado de modo que ele tenha um único aspecto que se estende para dentro; em utilização o bloco de impacto pode ser instalado na panela de modo que o aspecto que se estende para dentro é orientado adjacente à saída da panela.

Uma ou mais porções da parte superior da parede pode suportar um ou mais saliências que se projetam para dentro sobre a periferia da base. A saliência pode ser na forma de uma tira periférica interior que se projeta para dentro a partir da parede. A tira periférica pode se projetar a partir do topo da parede.

No caso em que o bloco de impacto é projetado de maneira primária para operação de dupla vertente, a saliência, por exemplo, uma tira periférica, pode ser omitido, pode correr ao longo de pelo menos 50%, pelo menos 75%, ou ao longo de 100% do comprimento da parede. No caso em que o bloco de impacto é projetado de maneira primária para a operação de vertente única, a saliência, por exemplo, uma tira periférica, pode ser omitida, pode correr ao longo de 50% até 100%, ou 60 até 80% do comprimento da parede.

Um bloco de impacto para operação de vertente única pode ter uma única protuberância que será localizada adjacente à única saída da panela. Esta configuração pode ter um canal de fluxo ou dois canais de fluxo localizados adjacentes à única saída da panela. Para a operação de suas vertentes um bloco de impacto pode ter um ou mais canais de fluxo localizados adjacentes a cada uma das saídas da panela, isto é, paredes latitudinais opostas.

As superfícies superiores da saliência podem ser superfícies lisas. A superfície superior pode ter um perfil que corresponde ao perfil da subsuperfície se desejado, por exemplo, para fornecer uma saliência que tem uma espessura substancialmente uniforme pelo menos na porção ocupada pela porção encurvada ou que inclina.

A junção entre a parede e a superfície de impacto, isto é, a superfície superior da base, pode assumir a forma de um ângulo de pequena inclinação, por exemplo, um ângulo reto ou um ângulo agudo, ou um ângulo obtuso, ou pode ser arredondada ou encurvada.

O bloco de impacto, de acordo com a presente invenção, pode ser feito utilizando as técnicas de moldagem padrão bem conhecidas na técnica, para formar artigos refratários conformados. O bloco de impacto pode, se desejado, ser fabricado em duas ou mais partes separadas que podem então ser unidas juntas para formar o artigo final, ou pode ser fabricado como uma estrutura monolítica, isto é, formado em uma peça em um único artigo integrado.

O material refratário do qual o bloco de impacto é fabricado pode ser qualquer material refratário adequado, capaz de suportar os efeitos erosivos e corrosivos de uma corrente de metal em fusão através de toda sua vida útil. Exemplos de materiais adequados são concretos refratários, por exemplo, concretos baseados em um ou mais refratários particulados, e um ou mais ligantes adequados. Refratários adequados para a fabricação de blocos de impacto são bem conhecidos na técnica, por exemplo, alumina, magnésia e compostos ou compósitos dos mesmos. De maneira similar, ligantes adequado são bem conhecidos na técnica, por exemplo, cimento de alumina elevada.

Blocos de impacto de acordo com a presente invenção podem ser feitos para utilização com panelas que operam em modo de vertente única, duas vertentes ou diversas vertentes. Como é bem conhecido na técnica, processos contínuos de fundição de aço que operam em modos de vertente única e de diversas vertentes (panela delta) genericamente empregam blocos de impacto que têm seção transversal quadrada, retangular, ou trapezoidal no plano horizontal, onde um par de lados opostos são dotados de paredes que têm altura igual, um terceiro lado também tendo uma parede e o quarto lado tendo uma parede mais baixa ou nenhuma parede. Nas tecnologias de dupla vertente (ou algumas quádruplas ou de seis vezes) os blocos de impacto genericamente têm seção transversal quadrada ou retangular, onde um primeiro par de lados opostos é fornecido com paredes que têm altura igual, e o segundo par de lados opostos é também de altura igual (que pode ser a mesma que, ou diferente da altura do primeiro par). Em operação de vertente única e de diversas vertentes o bloco de impacto é genericamente posicionado junto à extremidade da panela até um lado da área na qual as saídas para o aço fundido estão situadas, enquanto em operação de dupla vertente o bloco de impacto é posicionado genericamente no centro de uma panela retangular com duas saídas situadas em lados opostos do bloco de impacto (ou em operação de vertente quádrupla, dois pares de saídas situadas em lados opostos ou em operações de sêxtupla vertente, três pares de saídas situadas em lados opostos).

Blocos de impacto de acordo com a presente invenção podem ser utilizados, por exemplo, para fornecer um volume morto ou reduzido e/ou fluxo tampão melhorado e/ou turbulência reduzida em panelas para manter aço fundido.

BREVE DESCRIÇÃO DE DIVERSAS VISTAS DOS DESENHOS

A invenção será descrita agora com referência aos desenhos que acompanham, nos quais:

A Fig. 1 é uma vista em perspectiva de um bloco de impacto da presente invenção;

A Fig. 2 é uma vista em planta de um bloco de impacto da presente invenção;

A Fig. 3 é um desenho em perspectiva de um bloco de impacto da presente invenção;

A Fig. 4 é uma vista em planta de um bloco de impacto da presente invenção;

A Fig. 5 uma vista em seção transversal de um bloco de impacto da presente invenção;

A Fig. 6 é uma vista em planta do interior da parede de um bloco de impacto da presente invenção;

A Fig. 7 é uma vista em planta do interior da parede de um bloco de impacto da presente invenção;

A Fig. 8 é uma vista em planta do interior da parede de um bloco de impacto da presente invenção;

A Fig. 9 é uma plotagem de velocidades de fluxo de metal em fusão que escoa sobre uma parede latitudinal de um bloco de impacto da presente invenção, plotadas como uma função de distância ao longo da parede latitudinal;

A Fig. 10 é uma vista em perspectiva de um bloco de impacto da técnica anterior;

A Fig. 11 é uma vista em planta de uma panela de diversas vertentes que contém um bloco de impacto;

A Fig. 12 é uma plotagem de volumes de fluxo que deixam uma panela, como uma função de tempo, em uma panela que contém um bloco de impacto da técnica anterior; e

A Fig. 12 é uma plotagem de volumes de fluxo que deixam uma panela, como uma função de tempo, em uma panela que contém um bloco de impacto da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A Figura 1 mostra um bloco de impacto 10 que compreende uma base 20 que tem uma superfície de impacto 21 voltada para cima no sentido de um interior de uma parede 22 que se estende para cima a partir da base 20. A parede 22 tem uma porção longitudinal 24 e uma porção latitudinal 26. Uma protuberância 30 se estende para dentro no sentido do centro do bloco de impacto a partir da porção latitudinal 26. A altura da protuberância 32 é a distância entre a superfície de impacto do bloco de impacto 21 e o topo da protuberância 30. A saliência 34 se estende horizontal mente para dentro a partir do topo da parede 22.

A Figura 2 mostra uma vista em planta de um bloco de impacto 10 da presente invenção. A base 20 tem uma superfície de impacto 21; parede 22 se estende a partir da superfície de impacto 21. A parede 22 é composta de porções longitudinais 24 e porções latitudinais 26. Um par de protuberâncias 30 se estende para dentro, no sentido do centro do bloco de impacto, cada uma a partir das porções latitudinais 26. A saliência 34 se estende horizontalmente para dentro a partir do topo da parede 22. O interior da porção latitudinal 26 tem uma extensão 40 que indica a distância em linha reta entre os pontos extremos da porção latitudinal. A largura da protuberância 44 indica a distância em linha reta entre duas interseções das protuberâncias 30 com a porção parede latitudinal 26. A extensão da protuberância 46 indica a distância longitudinal entre uma interseção da protuberância 30 com a porção parede latitudinal 26 e o ponto sobre a protuberância 30 o mais afastado da porção parede latitudinal 26, inclusive de qualquer porção de saliência 34 em contato direto com a protuberância 26. O canal de fluxo 50 é formado dentro de um ângulo 52 produzido pela convergência do interior de uma porção longitudinal 24 e a protuberância 30. Nesta modalidade da invenção, segmentos sucessivos da protuberância 30 formam ângulos sucessivamente menores com o interior da porção longitudinal 24 quando a porção longitudinal 24 e a protuberância 30 convergem. Nesta modalidade da invenção, a porção longitudinal 24 e a protuberância 30 não interceptam, ao invés disto a porção longitudinal 24 e a protuberância 30, cada uma, interceptam uma superfície interior de porção latitudinal 26 da parede de bloco de impacto 22. O ângulo 53 é o ângulo de interseção da superfície interior da protuberância com o interior da porção latitudinal 26 da parede; na modalidade mostrada, o ângulo é maior do que 90 graus.

A Figura 3 mostra um bloco de impacto 10 que compreende uma base 20 que tem uma superfície de impacto 21 voltada para cima no sentido de um interior de uma parede 22 que se estende para cima a partir da base 20. A parede 22 tem uma porção longitudinal 24 e uma porção latitudinal 26. Uma protuberância 30 se estende para dentro no sentido do centro do bloco de impacto a partir da porção latitudinal 26. A altura da protuberância 32 é a distância entre a superfície de impacto do bloco de impacto 21 e o topo da protuberância 30. A saliência 34 se estende horizontalmente para dentro a partir do topo da parede 22. O canal de fluxo 50 é formado dentro de um ângulo produzido pela convergência do interior de uma porção longitudinal 24 e protuberância 30, e é parcialmente fechado em uma extremidade distai até o centro do interior do bloco de impacto. Tubo de subida de fluxo 54, localizado dentro de um canal de fluxo, é uma porção do piso do canal de fluxo 50 que aumenta em elevação quando se estende no sentido da extremidade parcialmente fechada do canal de fluxo.

A Figura 4 fornece uma vista em planta de uma modalidade da invenção com tubos de subida de fluxo. A base 20 tem uma superfície de impacto 21; parede 22 se estende para cima a partir da superfície de impacto

21. A parede 22 é composta de porções longitudinais 24 e porções latitudinais 26. Um par de protuberâncias 30 se estende para dentro no sentido do centro do bloco de impacto, cada uma a partir das porções latitudinais 26. A saliência 34 se estende horizontalmente para dentro a partir do topo da parede

22. O canal de fluxo 50 é formado dentro de um ângulo produzido pela convergência do interior de uma porção longitudinal 24 e protuberância 30. Nesta modalidade da invenção, segmentos sucessivos da protuberância 30 formam ângulos sucessivamente menores com o interior da porção longitudinal 24 quando a porção longitudinal 24 e a protuberância 30 convergem. Nesta modalidade da invenção, a porção longitudinal 24 e a protuberância 30 não interceptam; ao invés disto, a porção longitudinal 24 e a protuberância 30, cada uma, intercepta uma superfície interior da porção latítudinal 26 da parede bloco de impacto 22. O canal de fluxo 50 é parcialmente fechado em uma extremidade distai ate o centro do interior do bloco de impacto. Tubo ascendente de fluxo 54 localizado dentro de um canal de fluxo, é uma porção do piso do canal de fluxo 50 que aumenta em elevação quando se estende no sentido da extremidade parcialmente fechada do canal de fluxo.

A Figura 5 representa uma seção transversal, ao longo da linha de seção AA na Figura 4, de um bloco de impacto 10 da presente invenção, que contém base 20 sobre a qual a superfície de impacto 21 está localizada. Porção parede latitudinal 26 é uma porção de uma parede que se estende para cima a partir da base 20. O canal de fluxo 50 está em comunicação com o interior do bloco de impacto 10. Uma porção do piso do canal de fluxo 50 descreve um ângulo com a superfície de impacto 21. Este ângulo 56 está dentro da faixa de 90 até 180 graus, pode estar dentro das faixas de 110 graus até 160 graus, 120 graus até 150 graus e pode ter, por exemplo, um valor de 1 15, 120, 125, 127, 130, 135, 140, 145, 150 ou 155 graus.

A Figura 6 mostra uma vista em planta do interior 60 da parede de um bloco de impacto da presente invenção, Certas modalidades da presente invenção são distinguidas por terem uma dimensão mínima longitudinal central 62, medida entre protuberâncias opostas 30 ou entre uma protuberância 30 e uma porção latitudinal sem protuberância 26, de modo que a dimensão mínima longitudinal 62 é menor do que a extensão longitudinal interior 42 da parede de bloco de impacto 22. Certas modalidades da presente invenção são também distinguidas por terem uma dimensão latitudinal central medida entre porções paredes longitudinais opostas 24 e uma protuberância 30 que tem um comprimento superficial de protuberância 66 medido ao longo da superfície da protuberância a partir de duas interseções da protuberância com a porção parede latitudinal 26, de modo que a dimensão latitudinal central 64 é menor do que o comprimento superficial da protuberância 66. Na modalidade mostrada na Figura, a superfície voltada para dentro da protuberância 30 é composta de uma série de superfícies planas retangulares adjacentes.

A Figura 7 mostra uma vista em planta do interior 60 da parede de um bloco de impacto da presente invenção. Certas modalidades da presente invenção são distinguidas por terem uma dimensão mínima longitudinal central 62 medida entre protuberâncias opostas 30 ou uma protuberância 30 e uma porção latitudinal sem protuberância 26, de modo que a dimensão mínima longitudinal 62 é menor do que a extensão longitudinal interior 42 da parede do bloco de impacto 22. Certas modalidades da presente invenção são também distinguidas por terem uma dimensão latitudinal central 64 medida entre porções paredes longitudinais opostas 24 e uma protuberância 30 que tem um comprimento de superfície de protuberância 66 medido ao longo da superfície da protuberância a partir de duas interseções da protuberância com a porção parede latitudinal 26, de modo que a dimensão latitudinal central 64 é menor do que o comprimento superficial da protuberância 66. Na modalidade mostrada nesta Figura, a superfície voltada para dentro da protuberância 30 é na forma de uma porção da superfície radial de um cilindro. Na modalidade mostrada nesta Figura, convergência do interior de uma porção longitudinal 24 e protuberância 30 conduz à interseção da porção longitudinal 24 com uma porção parede latitudinal 26 e a interseção da protuberância 30 com uma porção parede latitudinal 26 na qual pontos das superfícies interiores da porção longitudinal 24 e protuberância 30 são paralelos.

A Figura 8 mostra uma vista em planta do interior 60 da parede de um bloco de impacto da presente invenção. Na modalidade delineada, ambas as porções longitudinal 24 e a porção latitudinal 26 da parede têm protuberâncias. A extensão longitudinal interior 42 da parede é maior do que a dimensão mínima longitudinal central 62.

A Figura 9 representa graficamente velocidade de fluxo 80 plotada contra a distância latitudinal 84 sobre uma porção latitudinal da parede de um bloco de impacto representado graficamente nas Figuras 1 e 2. Acima dos canais de fluxo a velocidade de fluxo é aumentada. Acima da protuberância a velocidade de fluxo é diminuída. O padrão de fluxo apresenta máximos 86 acima dos canais de fluxo e um mínimo local 88 acima da protuberância.

A Figura 10 é uma vista em perspectiva do bloco de impacto 110 de técnica anterior. O bloco contém uma base em 112 com uma superfície de impacto 114 voltada para cima e voltada para o interior do bloco de impacto. Uma parede se estende para cima ao redor da periferia da base. O bloco de impacto da técnica anterior não contém protuberância a partir de uma parede latitudinal e nenhum canal de fluxo de acordo com a definição destes termos como utilizados para descrever a presente invenção.

A Figura 11 é uma representação em planta de uma panela de fundição 120. O bloco de impacto 130 é colocado na panela; fluxo de metal em fusão para o interior da panela é arranjado de modo que metal em fusão escoa para o interior do bloco de impacto 130. Metal em fusão escoa a partir da panela para o interior de pares de vertentes de fundição. Saídas para vertentes de fundição 132 estão mais próximas do bloco de impacto 130; saídas para vertentes de fundição 134 estão a uma distância intermediária do bloco de impacto 130; saídas para vertentes de fundição 136 estão na distância mais afastada do bloco de impacto 130.

A Figura 12 representa graficamente o desempenho do bloco de impacto 110 de técnica anterior. Um modelo de uma panela de diversas vertentes de acordo com a Figura 11 foi construído de modo que fluxo de água contendo corante traçador poderia ser utilizado para estudar padrões de fluxo. Na experiência relatada na Figura 12, um modelo de um bloco de impacto da técnica anterior de acordo com a Figura 10 foi introduzido, e o modelo da panela foi enchido com água sem conter corante. No momento zero um pulso de corante traçador foi injetado para a entrada do fluxo de água. Este fluxo impactou bloco e dispersou através da panela. Quando a mistura água/ corante simultaneamente saiu do modelo da panela através de seis saídas diferentes, um valor de transmitância foi registrado em três localizações, cada localização correspondendo a uma das saídas dos pares de saída delineados na Figura 11. A plotagem 150 indica valores para luz transmitida através de uma mistura de água e corante traçador. Na plotagem 150 um valor de transmitância zero indica água que não contém corante. Valores de transmitância mais elevados indicam quantidades mais elevadas de corante na mistura. A ordenada ou eixo vertical na plotagem 150 representa os valores de transmitância observado. A abscissa ou eixo horizontal na plotagem 150 representa tempo em segundos a partir da introdução do corante traçador no sistema.

Resultados da análise estão mostrados no gráfico 150. O sensor na posição 132, produzindo resultados indicados pela plotagem 152, estava localizado a 2,16 polegadas do exterior da parede latitudinal do bloco de impacto. O sensor na posição 134, produzindo resultados indicados pela plotagem 154, estava localizado a 16,16 polegadas do exterior da parede latitudinal do bloco de impacto. O sensor na posição 136, produzindo resultados indicados pela plotagem 156, estava localizado a 30,16 polegadas do exterior da parede latitudinal do bloco de impacto.

Com o bloco de impacto da técnica anterior 110 existe um amplo desvio em valores entre as três plotagens em um dado momento.

Também tempo de residência mínimo (MRT) como indicado pelo tempo quando a plotagem começa a crescer é muito curto na localização 132, e longo na localização 136.

A Figura 13 delineia o desempenho de um bloco de impacto 10 da presente invenção, contendo duas protuberâneias, quatro canais de fluxo e um tubo de subida de fluxo em cada um dos canais de fluxo. Um modelo de uma panela de diversas vertentes de acordo com a Figura 11 foi construído de modo que fluxo de água contendo o corante traçador poderia ser utilizado para estudar padrões de fluxo. Na experiência relatada na Figura 13, um modelo de um bloco de impacto 10 de acordo com a Figura 1 foi introduzido e o modelo da panela foi cheio com água sem conter corante. No momento zero um pulso de corante traçador foi injetado na entrada de fluxo de água. Este fluxo impactou o bloco e dispersou através de todo a panela. Quando a mistura de água/corante saiu simultaneamente do modelo da panela através de seis saídas diferentes, um valor de transmitância foi registrado em três localizações, cada localização correspondendo a uma das saídas dos pares de saída delineados na Figura 11. A plotagem 160 indica valores para luz transmitida através de uma mistura de água e corante traçador. Na plotagem 160 um valor de transmitância zero indica água que não contém corante. Valores de transmitância mais elevados indicam quantidades mais elevadas de corante na mistura. A ordenada ou eixo vertical na plotagem 160 representa os valores de transmitância observados. A abscissa ou eixo horizontal na plotagem 160 representa tempo em segundos a partir da introdução de corante traçador no sistema.

Resultados da análise estão mostrados no gráfico 160. O sensor na posição 132, produzindo resultados indicados pela plotagem 162, estava localizado a 2,16 polegadas do exterior da parede latítudinal do bloco de impacto. O sensor na posição 134, produzindo resultados indicados pela plotagem 164, estava localizado a 16,16 polegadas do exterior da parede latitudinal do bloco de impacto. O sensor na posição 136, produzindo resultados indicados pela plotagem 166, estava localizado a 30,16 polegadas do exterior da parede longitudinal do bloco de impacto.

O bloco de impacto utilizado para produzir os resultados delineados no gráfico 160 direcionou fluxo de tal maneira que o desvio em valores entre as três plotagens foi significativamente mais estreito em um dado momento do que foi observado para o bloco de impacto da técnica anterior. Para a presente invenção, MRT na localização 132 foi substancialmente aumentado enquanto ao mesmo tempo MRT na localização

136 foi reduzido. Este efeito produz uma uniformidade enormemente melhorada de concentração de água/corante através de todo o modelo da panela. Para aplicações industriais uniformidade em MRT possibilita uma troca mais rápida de um grau de aço para outro em uma panela de diversas vertentes.

Inúmeras modificações e variações da presente invenção são possíveis. Portanto, deve ser entendido que dentro do escopo das reivindicações a seguir, a invenção pode ser tomada prática de outra maneira do que como especificamente descrita.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Bloco de impacto para panela (10) formado de material refratário, compreendendo uma base (20) que tem uma superfície de impacto (21) que, em utilização, é voltada para cima contra uma corrente de metal em

5 fusão que penetra em uma panela, e uma parede (22) que se estende para cima a partir da base (20) ao redor de pelo menos uma parte da periferia da superfície de impacto, a base e a parede definindo um interior, o bloco tendo uma extensão mínima central longitudinal, a parede tendo uma porção longitudinal (24) que tem um interior, uma extensão interna e um

10 comprimento interno, e uma porção latitudinal (26) que tem um interior, uma extensão interna, e um comprimento interno, em que a extensão interna da porção longitudinal (24) da parede (22) é maior do que a extensão mínima central longitudinal do bloco, em que o comprimento interno da porção latitudinal (26) da parede (22) é maior do que a extensão interna da porção

15 latitudinal da parede (22), caracterizado pelo fato de compreender uma protuberância (30) que tem uma largura, uma altura e uma superfície interior que se estende para dentro a partir da porção latitudinal (26) da parede (22) para o interior, e em que a altura da protuberância é igual à altura da porção da porção latitudinal da parede com a qual está em contato.

20 2. Bloco de impacto para panela (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a parede (22) se estender ao redor de toda a periferia da base (20).

3. Bloco de impacto para panela (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a parede (22) ser de altura

25 uniforme.

4. Bloco de impacto para panela (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a base (20) ser quadrada, retangular ou trapezoidal.

5. Bloco de impacto para panela (10), de acordo com a

Petição 870180044688, de 25/05/2018, pág. 7/21 reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a panela produzir velocidades de fluxo no metal em fusão que deixa o bloco de impacto (10), e em que velocidades de fluxo medidas ao longo do topo do comprimento da porção latitudinal (26) da parede (22) apresentarem um mínimo em uma porção

5 central da porção latitudinal (26) da parede (22).

6. Bloco de impacto para panela (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a superfície interior da protuberância (30) interceptar o interior da porção latitudinal (26) da parede (22) em um ângulo maior do que 90 graus.

10 7. Bloco de impacto para panela (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a superfície interior da protuberância (30) compreender pelo menos uma superfície quadrilateral.

8. Bloco de impacto para panela (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a superfície interior da

15 protuberância (30) compreender uma porção que tem a forma de uma porção de uma superfície radial de um cilindro.

9. Bloco de impacto para panela (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a relação da largura da protuberância (30) para a altura da protuberância ser 1 ou maior.

20 10. Bloco de impacto para panela (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a relação da extensão da protuberância (30) para a largura da protuberância (30) ser na faixa desde, e que inclui, 0,3 até, e que inclui, 3,0.

11. Bloco de impacto para panela (10), de acordo com a

25 reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a relação da largura da protuberância (30) para a altura da protuberância (30) ser na faixa desde, e que inclui, 0,8 até, e que inclui, 1,5.

12. Bloco de impacto para panela (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a relação da largura da

Petição 870180044688, de 25/05/2018, pág. 8/21 protuberância (30) para a extensão interna da parede latitudinal (26) do bloco de impacto (10) ser na faixa desde, e que inclui, 0,1 até, e que inclui, 1.

13. Bloco de impacto para panela (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a superfície interior da

5 protuberância (30) e a superfície interior da porção longitudinal (24) da parede (22) convergirem para formar um canal de fluxo (50) que tem um piso e que tem uma extremidade distal para o centro do bloco de impacto (10).

14. Bloco de impacto para panela (10), de acordo com a 10 reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o ângulo (52) formado pela superfície interior da protuberância (30) e a superfície interior da porção longitudinal (24) da parede (22) diminuir no sentido da extremidade distal do canal de fluxo (50).

15. Bloco de impacto para panela (10), de acordo com a 15 reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o canal de fluxo (50) aumentar em elevação quando se estende no sentido da extremidade distal para o centro do bloco de impacto (10).

16. Bloco de impacto para panela (10), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o piso do canal de fluxo (50)

20 formar um ângulo (56) menor do que 180 graus com a superfície de impacto (21) do bloco de impacto (10).

17. Bloco de impacto para panela (10), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de o piso do canal de fluxo (50) formar um ângulo (56) na faixa desde, e que inclui, 115 graus até, e que

25 inclui, 155 graus com a superfície de impacto (21) do bloco de impacto (10).

18. Bloco de impacto para panela (10), de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de o piso do canal de fluxo (50) formar um ângulo (56) de 127 graus com a superfície de impacto (21) do bloco de impacto (10).

Petição 870180044688, de 25/05/2018, pág. 9/21

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Fig- 2
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