BR112014005446B1 - rolha de cerâmica refratária - Google Patents

Abstract

ROLHA DE CERÂMICA REFRATÁRIA. A invenção refere-se a uma tampa de cerâmica refratária um dispositivo de rolha para controlar um fluxo de metal fundido em uma abertura da saída de um recipiente metalúrgico, tal como um sifão.

Description

Descrição

[001] A invenção refere-se a uma rolha de cerâmica refratária (um dispositivo de rolha) para controlar um 5 fluxo de metal fundido em uma abertura da saida de um recipiente metalúrgjco, tal como um sifão.

[002] O tipo genérico de tampas de cerâmica refratárias compreende um corpo de tampa em forma de haste, uma extremidade do qual sendo projetada para fixação a um 10 mecanismo de elevação correspondente, enquanto a outra extremidade do qual é fornecida pela chamada cabeça de rolha. O corpo de rolha em forma de haste define um eixo longitudinal central.

[003] Sabe-se bem como moldar o aço para dispor tal 15 haste da rolha que, em muitos casos, é uma haste da rolha de peça única na posição vertical, a fim de variar a área de seção transversal de uma abertura da saída associada de um recipiente metalúrgico correspondente pela dita ação de elevação. Quaisquer instruções divulgadas adiante, como 20 "superior", "inferior", "extremidades superior e inferior" sempre se referem à posição de uso vertical, conforme indicado na Figura 1 do desenho em anexo.

[004] As hastes de rolha deste tipo foram também usadas para introduzir um gás, tal como um gás inerte, por 25 exemplo, argônio, no aço fundido para remover inclusões não metálicas do material fundido.

[005] De acordo com EP 1188502 Bl, o gás é alimentado ao longo de uma linha de alimentação de gás central, a partir da extremidade superior da rolha em direção a uma 30 cabeça de rolha. Tipicamente, esta linha de alimentação de gás é fornecida por um furo central no corpo da rolha. EP 1188502 BI divulga várias modalidades para continuar o fluxo de gás à jusante através da cabeça de rolha para a sua superficie externa e, adicionalmente, para o material 5 fundido ao redor. De acordo com a modalidade da Figura 6(a) doditoEP1188502 Bl, a principal linha de alimentação de gás se mistura em um canal de gás único de diâmetro reduzido, em que o dito canal de gás se estende ao longo do eixo da rolha longitudinal central de modo a deixar a 10 cabeça de rolha em sua seção de superficie mais inferior (estado da técnica: figura 1).

[006] Deste modo, o gás sai do dispositivo de rolha na direção do eixo longitudinal central. Ao redor desta área de saida, o metal fundido correspondente tem uma velocidade 15 relativamente baixa, que tem a desvantagem de que o transporte de argônio é retardado, e o entupimento (deposição de material solidificado) ocorre ao redor da abertura de saida do dito canal de gás na superficie externa da cabeça de rolha.

[007] De acordo com a modalidade da figura 6(b) de EP 1188502 Bl, o canal de gás é substituído por vários canais de gás, todos iniciando no mesmo ponto, que é ao longo do eixo da rolha longitudinal central, mas que em seguida diverge na direção da superficie externa livre da cabeça de 25 rolha.

[008] Este design apenas reduz a ocorrência de entupimento. Partículas de aço solidificadas podem fechar os canais de gás correspondentes.

[009] É um objeto da presente invenção fornecer um 30 dispositivo de rolha para controle de fluxo de metal fundido de um recipiente que evita as desvantagens acima mencionadas e melhora a qualidade de aço.

[010] A invenção começa a partir de uma rolha de cerâmica refratária convencional do tipo genérico 5 mencionado acima que compreende um corpo de rolha em forma dehaste, definindo um eixo da rolha longitudinal central, e pelo menos uma linha de alimentação de gás estendendo-se dentro do dito corpo da rolha em direção à cabeça de rolha.

[011] De acordo com a invenção, o transporte de gás 10 adicional (descendente para dentro da cabeça de rolha e via pelo menos uma abertura da saida de gás no material fundido) é conseguido pelo seguinte design: - a pelo menos uma linha de alimentação de gás se funde em um canal de gás cilíndrico, - o dito canal de gás cilíndrico estende-se concentricamente para dentro do eixo da rolha longitudinal central dentro da cabeça de rolha para a sua superfície externa livre.

[012] Ao contrário dos canais de gás discretos (furos 20 de sopro de gás) de acordo com a técnica anterior, um canal de gás cilíndrico é fornecido dentro de uma cabeça de rolha (também chamada de parte do nariz do corpo da rolha). Dependendo do diâmetro do dito canal de gás cilíndrico, especialmente em sua abertura de saida em forma de anel, o 25 gás é alimentado a uma distância distinta até o ponto mais baixo da cabeça de rolha (em sua posição de uso) e na medida em que um local onde o metal fundido passa com maior velocidade.

[013] Isto garante que o gás que sai da rolha (nariz da 30 rolha) é esguichado para longe pelo fluxo de metal fundido sem risco de entupimento.

[014] A ideia da invenção baseia-se na característica técnica de fornecer uma abertura de saida em forma de anel de um canal de gás na superfície externa da extremidade 5 inferior do corpo da rolha que corresponde à superfície externa inferior da cabeça de rolha (nariz da rolha), que geralmente tem um design curvo.

[015] A fenda de gás deve funcionar a certa distância do eixo longitudinal central do corpo da rolha, de modo que 10 o gás saia da cabeça da rolha em uma posição acima do ponto mais baixo da cabeça de rolha, onde o fluxo de material fundido passante tem uma maior velocidade. Esta distância radial deve ser pelo menos dez vezes a largura do dito canal de gás e pode ser 20 ou 30 vezes maior. O tamanho 15 especifico pode ser de 0,5 a 8 cm, por exemplo, de 1 a 6 cm.

[016] De acordo com uma modalidade, a largura do canal de gás, perpendicular à direção de alimentação de gás, é menor que 1 mm, por exemplo, 0,6, 0,5, 0,4 ou 0,3 mm e na 20 medida em que muito menor do que qualquer canal de gás de furo discreto de acordo com o estado da técnica com um diâmetro tipicamente entre 1 e 5 mm.

[017] Devido à geometria cilíndrica e à pequena largura do canal de gás, o fluxo de gás é efetuado entre uma 25 superfície quente externa e interna, melhorando a troca de calor entre o corpo da rolha e o gás, que sai do canal de gás com uma temperatura muito mais elevada em comparação com dispositivos convencionais do estado da técnica, como mencionado. O gás mais quente evita ainda a solidificação 30 de qualquer material fundido na saida do canal de gás, bem como a infiltração de material fundido dentro do canal de gás.

[018] No que a invenção refere-se a um "canal de gás cilíndrico"deve-se observar que o termo "cilíndrico" não 5 necessariamente significa um cilindro dθ diâmetro constante, apesar de ser uma modalidade possível.

[019] Nesse sentido, a invenção fornece vários designs, tais como: o canal de gás cilíndrico estende-se paralelamente ao 10 eixo da rolha longitudinal central, o canal de gás cilíndrico tem um diâmetro menor em sua extremidade dentro da cabeça de rolha e um diâmetro maior em sua extremidade ao longo da superfície externa livre da cabeça de rolha, o canal de gás cilíndrico tem um diâmetro maior em sua extremidade dentro da cabeça de rolha e um diâmetro menor em sua extremidade ao longo da superfície externa livre da cabeça de rolha.

[020] As alternativas b) e c) incluem canais de gás que 20 se estendem pelo menos parcialmente radialmente para o eixo da rolha longitudinal central. Todos os designs de canais de gás incluem a característica de uma saida de gás em forma de anel do dito canal de gás na superfície da cabeça de rolha. A invenção inclui modalidades com mais de um 25 canal de gás cilíndrico na região da cabeça de rolha, que é então disposto concentricamente, enquanto que as peças refratárias circundantes são fixas umas às outras, por exemplo, por pontes refratárias, como será descrito adiante.

[021] Como mencionado acima, as rolhas de cerâmica refratárias convencionais podem ser fabricadas como as chamadas rolhas monobloco (rolhas de peça única). Tal design monobloco também podem ser realizados dentro do conceito inventivo, mas, obviamente, pontes refratárias 5 devem ser fornecidas ao longo do canal de gás cilindrico para evitara separação entre o material refratário dentro e fora do canal de gás. Sob este aspecto, sabe-se a partir dos plugues de purga de gás como inserir um molde correspondente dentro do material de cerâmica cujo molde 10 corresponde ao design cilindrico do canal gás final, e incluindo furos ao longo de sua seção de parede. Durante a fabricação do corpo da rolha, por exemplo, por compressão, especialmente compressão isostática, o material de lote cerâmico em seguida passa por estes furos, fornecendo 15 pontes (cerâmicas) de material.

[022] Durante a descarga subsequente da rolha pressionada, o material do molde queima, fornecendo assim o canal de gás cilindrico desejado com pontes refratárias monolíticas, como descrito anteriormente.

[023] Outro design da nova rolha de cerâmica refratária é caracterizado por uma inserção, disposta dentro da cabeça de rolha, de modo que a inserção fornece uma seção de parede interna do canal de gás, enquanto a cabeça de rolha fornece outra seção de parede externa do dito canal de gás 25 cilindrico.

[024] Várias modalidades de designs de tal inserção podem ser concebidas.

[025] De acordo com uma modalidade, a inserção compreende uma primeira seção, proporcionando uma 30 superfície interna do canal de gás cilindrico e uma segunda seção associada (no topo), fornecendo o limite da dita pelo menos uma linha de alimentação de gás ou, alternativamente, fornecendo uma segunda seção com a dita linha de alimentação de gás ao longo disso. Em outras palavras, a 5 linha de alimentação de gás é concebida, em sua extremidade próxima a e/ou dentro do nariz da rolha entre a dita inserção e a parede interna do corpo da rolha (incluindo a parte do nariz), como mostrado no desenho em anexo. Este design permite fornecer gás mais de uma linha de alimentação de gás, continuando a alimentação de gás dentro do canal de gás cilíndrico.

[026] A fim de conceber a(s) linha(s) de alimentação de gás e/ou o canal de gás, um ou mais molde (s) correspondente(s) pode(m) ser instalado(s) conforme 15 descrito antes e queimados após a moldagem. Em vez de um modelo combustível, pelo menos uma das superfícies correspondentes pode ser coberta por uma cera combustível e/ou outros materiais combustíveis, como uma folha de plástico.

[027] Isso permite pré-moldar a inserção, cobri-la pelo dito material combustível e, em seguida, tê-la pressionada junto com o corpo da rolha, por exemplo, em um dispositivo de compressão isostático. A combustão de um material combustível pode ser alcançada durante a descarga 25 subsequente (sinterização) desta rolha de cerâmica.

[028] Para obter o fluxo de gás otimizado, uma modalidade fornece uma inserção rotacionalmente simétrica.

[029] De acordo com outra modalidade, a inserção pode ser perfilada ao longo de sua superfície externa. A 30 superfície externa da dita inserção pode fornecer pelo menos uma protrusão ou pelo menos uma depressão que se ajusta com pelo menos uma depressão correspondente ou pelo menos uma protrusão correspondente ao longo de uma superficie interna correspondente da cabeça de rolha para atingir uma forma de conexão por ajuste entre a inserção e a cabeçade rolha e na medida para evitar o afrouxamento da dita inserção. Outras conexões de lingueta e ranhura e/ou outros meios de fixação como parafusos podem ser usados para a mesma finalidade.

[030] O efeito técnico deste design corresponde às "pontes refratárias", como mencionado acima.

[031] No caso das ditas pontes refratárias, uma ligação cerâmica ou quimica continua pode ser realizada entre o corpo da rolha (incluindo a cabeça de rolha) e a inserção.

[032] Outras características da invenção derivarão das subreivindicações e de outros documentos de pedido. A rolha pode ser concebida por combinações arbitrárias de características de design divulgadas, caso não sejam explicitamente excluídas.

[033] Deve-se observar que termos como "em formato de haste", etc. sempre se referem ao produto técnico fabricado e, na medida, referem-se às características técnicas correspondentes e não são usados sob um forte senso matemático.

[034] O estado da técnica e a invenção agora serão descritos com relação aos desenhos esquemáticos em anexo, que mostram o seguinte: Figura 1: Uma haste da rolha convencional de acordo com a técnica e a abertura da saida associada de um recipiente 30 metalúrgico. Figura 2: Uma vista secional de uma primeira modalidade da nova rolha. Figura 3: Uma segunda modalidade de uma inserção. Figura 4: Um terceiro design de uma inserção.

[035] O design da rolha, de acordo com a Figura 1, corresponde ao do EP1188502 BI (figura 6a). A rolha tem um corpo da rolha 12 com uma cabeça de rolha 14 na sua extremidade final e meios de fixação F (para um aparelho de elevação correspondente) em sua extremidade superior. Um 10 gás é transportado ao longo de uma linha de alimentação de gás central 16 na seta de direção T em direção à cabeça de rolha 14 para dentro de um canal de gás 18 de diâmetro interno reduzido e sai da rolha no ponto P mais abaixo deste canal de gás 18, com a dita rolha na posição de uso 15 indicada e em alinhamento axial com um eixo longitudinal central (A-A) da rolha.

[036] Neste ponto P, um metal fundido correspondente M tem uma velocidade relativamente baixa. Esta é.a razão pela qual uma bolha de gás relativamente grande B pode ser 20 formada ao redor da abertura da saida do canal de gás 18 e ocorre o entupimento.

[037] As figuras 2 mostra a parte inferior do novo design de rolha. De acordo com o estado da técnica, o corpo da rolha 12 fornece uma linha de alimentação de gás central 25 16 e a cabeça de rolha 14. O eixo longitudinal central desta rolha é novamente caracterizado pela linha A-A.

[038] Concentricamente ao dito eixo A-A, uma inserção cilíndrica 30 de diâmetro constante é disposta dentro da dita cabeça de rolha e na extensão da linha de alimentação 30 de gás 16. A inserção 30 tem uma primeira seção inferior 32 e uma segunda seção superior 34. A seção superior 34 fornece um limite interno 34b de uma secção inferior da linha de alimentação 16, que é caracterizada nesta seção por três linhas de gás individuais 16i, deslocando-se verticalmente (e para baixo) em direção à primeira seção inferior 32 da inserção30a uma distância entre si, aqui: a 120 graus um do outro. Portanto na vista seccional da Figura 2, apenas uma das ditas três linhas de gás 16i pode ser observada.

[039] A seção superior 34 é adicionalmente caracterizada por uma depressão de superficie 34d, em que uma protuberância (radial) correspondente 14d da parede interna 12w do corpo da rolha 12 entra em uma forma de ajuste de forma a fim de evitar a desintegração do corpo da 15 rolha 12 (ou da cabeça de rolha 14, respectivamente) e da inserção 30.

[040] As três linhas de gás 16i estão em comunicação fluida com a linha de alimentação de gás 16 e em comunicação fluida com um canal de gás cilindrico 38 20 disposto entre a parte inferior 32 da inserção 30 e a seção da parede interna correspondente 12w da cabeça de rolha 14.

[041] O fluxo de gás é como a seguir:

[042] O gás flui ao longo da linha de alimentação de gás 16 para baixo (seta T) , em seguida, para dentro das 25 três linhas de alimentação de gás 16i organizadas entre a seção superior 34 da inserção 30 e a parede interna 12w do corpo da rolha 12 e, finalmente, ao longo do canal de gás cilindrico 38 antes de sair da cabeça de rolha 14 através de sua abertura de saida de gás em forma de anel (com um 30 diâmetro de cerca de 6 cm) na extremidade inferior livre do canal de gás 38 e entra no metal fundido M.

[043] O canal de gás 38 tem uma largura (perpendicular ao eixo A-A) de 0,6 mm e evita o risco de infiltração de material fundido, enquanto que, ao mesmo tempo, permite que 5 o fluxo de material fundido passe por esta abertura da saida emformade anel, para liberar para fora o fluxo de gás de escape sem qualquer perigo de entupimento.

[044] A modalidade da Figura 3 é semelhante àquela da Figura 2, com a ressalva de que a seção inferior 32 da 10 inserção 30 tem a forma de cone truncado e, correspondentemente, uma seção transversal trapezoidal na vista secional da Figura 3.

[045] O fluxo de gás sai deste canal de gás 38 na direção da seta G.

[046] Uma alternativa da disposição de inserção 30 e do canal de gás 38 é respectivamente representada na Figura 3 pelas linhas pontilhadas 38' e caracterizada por uma porção de extremidade do canal de gás 38'estendendo-se radialmente em relação ao eixo longitudinal central da 20 rolha e, portanto, horizontalmente na posição mostrada.

[047] A rolha da figura 4 corresponde àquela da Figura 3, com a ressalva de que a parte inferior 32 da inserção 30 é inclinada ao contrário, ou seja, o seu diâmetro é maior em sua extremidade voltada para a seção superior 34 do que 25 em sua extremidade inferior, ou seja, na abertura da saida de gás em forma de anel.

[048] Ela pode ser ainda derivada da figura 3, que a inserção 30 tem uma superficie inferior curva, a fim de acompanhar a forma de cúpula da extremidade inferior da 30 cabeça de rolha 14.

[049] As figuras 2 a 4, em suas partes inferiores, divulgam uma vista da cabeça de rolha de baixo.

Claims (11)

1. Rolha de cerâmica refratária caracterizadapor compreender: a) um corpo de rolha em forma de haste (12) definindo um eixo da rolha longitudinal central (A) e b) pelo menos uma linha de alimentação de gás (16), estendendo-se dentro do dito corpo da rolha (12) em direção a uma cabeça de rolha (14), em que c) a pelo menos uma linha de alimentação de gás (16) se funde em um canal de gás cilindrico (38) d) cujo canal de gás cilindrico (38) estende-se concentricamente para o eixo da rolha longitudinal central (A) dentro da cabeça de rolha (14) para uma superficie externa livre da cabeça da rolha; e em que o canal de gás cilindrico (38) se estende entre uma inserção (30), disposta dentro da cabeça de rolha (14) e o corpo da rolha (12).

2. Rolha de cerâmica refratária, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo canal de gás cilindrico (38) se estender paralelamente ao eixo da rolha longitudinal central (A).

3. Rolha de cerâmica refratária, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo canal de gás cilindrico (38) ter um diâmetro menor em sua extremidade dentro da cabeça de rolha (14) e um diâmetro maior em sua extremidade ao longo da superficie externa livre da cabeça de rolha (14).

4. Rolha de cerâmica refratária, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo canal de gás cilindrico (38) ter um diâmetro maior em sua extremidade dentro da cabeça de rolha (14) e um diâmetro menor em sua extremidade ao longo da superficie externa livre da cabeça de rolha (14).

5. Rolha de cerâmica refratária, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadao canal de gás cilindrico (38) ter uma largura, perpendicular à direção de alimentação de gás, menor que 1 mm.

6. Rolha de cerâmica refratária, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo canal de gás cilindrico (38) ter uma largura, perpendicular à direção de alimentação de gás, menor que 0,6 mm.

7. Rolha de cerâmica refratária, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapela inserção (30) compreender uma primeira seção (32), proporcionando uma superficie interna do canal de gás cilindrico (38) e uma segunda seção associada (34), fornecendo um limite (34b) da dita pelo menos uma linha de alimentação de gás (16i) ou nas distâncias da linha de alimentação de gás (16i).

8. Rolha de cerâmica refratária, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapela inserção (30) ser rotacionalmente simétrica.

9. Rolha de cerâmica refratária, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapela inserção (30) ser perfilada ao longo de sua superficie externa.

10. Rolha de cerâmica refratária, de acordo com a reivindicação 9, caracterizadapela superficie externa da dita inserção (30) poder fornecer pelo menos uma protrusão (14d) ou pelo menos uma depressão que se ajusta com pelo menos uma depressão correspondente (34d) ou pelo menos uma protrusão correspondente ao longo de uma superficie interna correspondente (12w) do corpo da rolha (12) para atingir uma forma de conexão por ajuste entre a inserção (30) e o corpo da rolha (12).

11. Rolha de cerâmica refratária, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo dito corpo da rolha (12), incluindo a cabeça de rolha (14) e a dita inserção (30) fornecer uma ligação cerâmica ou química contínua, ou ambas.

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