BR112015015980B1

BR112015015980B1 - bocal de entrada submerso

Info

Publication number: BR112015015980B1
Application number: BR112015015980-0A
Authority: BR
Inventors: Gerald Nitzl; Hans-Jürgen Haslinger
Original assignee: Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg.
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2014-01-06
Publication date: 2020-10-27
Also published as: PL2769786T3; JP2016508448A; ES2627861T3; CN104884192B; US20150352636A1; CA2896182C; RU2634813C2; EP2769786A1; JP6108324B2; WO2014127921A3; US9757799B2; MX2015008654A; KR20150100713A; MX362687B; CN104884192A; EP2769786B1; BR112015015980A2; CA2896182A1; KR101734738B1; WO2014127921A2

Abstract

BOCAL DE ENTRADA SUBMERSO A invenção refere-se a um bocal de entrada submerso (SEN) para uso em metalurgia, em particular para transportar um metal fundido de uma primeira unidade metalúrgica até uma segunda unidade metalúrgica, por exemplo, durante a produção de laje em fundição contínua de fundições ferrosas e não ferrosas.

Description

[001] A invenção refere-se a um bocal de entrada submerso (SEN) para uso em metalurgia, em particular para transportar um metal fundido de uma primeira unidade metalúrgica até uma segunda unidade metalúrgica, por exemplo, durante a produção de laje em fundição contínua de fundições ferrosas e não ferrosas. 0 SEN é chamado, doravante, bocal.

[002] Na medida em que o design de tal bocal de entrada submerso (SEN) é descrito a seguir, referência é feita ao uso-posição (posição de fundição) do bocal, quando um fluxo de metal fluido passa pelo dito bocal em uma direção substancialmente vertical e descendente.

[003] Um bocal de entrada submerso do tipo genérico conhecido a partir da DE2442915A (EP0264809A1, SU1565573A1) e serve para transportar um metal fundido de um funil para um molde de lingote.

[004] Um bocal de entrada submerso genérico é conhecido a partir do documento DE 24 42 915 A e serve para transportar um metal fundido de um sifão para um molde de lingote.

[005] O seu projeto geral é o seguinte: o bocal compreende um corpo tubular com um eixo longitudinal central. Ele pode ser definido por três seções: a) uma seção superior compreendendo uma abertura de entrada (porta de entrada) b) uma seção central, compreendendo uma passagem para o material fundido, cuja passagem estende-se desde a porta de entrada até uma porta de saída. Contanto que a passagem seja circunferencialmente delimitada pela superfície interna da parede do bocal. Essa parede do bocal compreende duas aberturas de saída em lados opostos (em uma direção horizontal). As aberturas de saída, formando a porta de saída, estendem-se desde a superfície interna da parede do bocal até a superfície externa da parede do bocal. As aberturas de saída são dispostas ao longo da porção da parede da seção central e estendem-se substancialmente radialmente em relação ao eixo longitudinal central do bocal ou à parte vertical da passagem, respectivamente, c) uma seção do bocal inferior, caracterizada pelo fato de não compreender quaisquer passagens e/ou aberturas de saída. Ela é sólida e é feita de um material de cerâmica refratária. Tipicamente, essa seção inferior é plana (planar) e, então, na sua maior parte perpendicular ao eixo do bocal longitudinal central ou curva, por exemplo, convexa (visto de baixo) em sua parte mais inferior.

[006] No último caso, a dita seção inferior pode ser definida, assim como a parte do bocal com uma seção transversal horizontal menor do que a seção transversal horizontal de uma parte superior adjacente do bocal.

[007] O design inferior curvo representa a chamada "parte do nariz" do bocal, sendo definida em DE 24 42 915 A como a parte do bocal a uma distância abaixo da extremidade inferior das aberturas de saída lateral/radial.

[008] Ambas as seções superior e central, feitas de um material de cerâmica refratária, podem ter um formato cilíndrico. Dependendo do seu uso, pelo menos a parte inferior da seção central e, correspondentemente, a seção do bocal inferior, podem ter um formato cilíndrico, como as outras seções ou ser concebida de forma diferente, por exemplo, com uma seção transversal não circular, por exemplo, oval, retangular ou similar. Esse design é utilizado, inter alia, em processos de fundição de lajes finas e é representado, da mesma forma, pelo documento DE 24 42 915 A.

[009] Com este tipo de um bocal, o fluxo de metal flui através da dita abertura de entrada (porta de entrada) para dentro da dita passagem, e sai da dita passagem através das ditas duas aberturas de saída (portas de saída) em uma direção radial (lateral) (em outras palavras: em uma direção perpendicular ao eixo longitudinal central do bocal).

[0010] Conforme é descrito em DE 24 42 915 A, esse escoamento radial pode causar problemas conforme o fluxo de metal, depois de escapar da porta de saída do bocal, atinge a parede adjacente do molde de lingote, causando assim um desgaste indesejado de um fino invólucro externo solidificado da fita.

[0011] Para evitar tal desgaste por impacto, o documento DE 24 42 915 Al divulga um sistema de barreira intermediário tipo gaiola entre a respectiva abertura de saída e a superfície interna do molde. Embora qualquer impacto direto do fluxo de metal sobre o molde e/ou o invólucro externo do filamento possa, assim, ser evitado, ele pode não efetivamente reduzir turbulências do metal ao sair da porta de saída do bocal, ou logo depois, ao longo de seu caminho para o recipiente metalúrgico associado (como um molde). Ao contrário, turbulências do metal fundido são ainda mais aumentadas por este sistema, causando mais problemas e solidificando arbitrariamente o material fundido na parte superior (seção de entrada) do molde.

[0012] Para melhorar a homogeneidade do material fundido e de sua solidificação, em particular, para evitar a solidificação arbitrária do invólucro exterior do filamento (metálico) durante a fundição, sabe-se, a partir da prática, como instalar um agitador eletromagnético ao redor do fluxo de metal a uma distância abaixo da parte inferior do bocal, o que confere ao filamento um determinado momento angular (ângulo de rotação).

[0013] Na maioria das vezes, este sistema funciona de maneira razoável, mas precisa de investimento e instalação correspondentes. No caso de um fluxo de metal, que chega com uma rotação oposta na região agitadora, nenhuma vantagem real pode ser alcançada.

[0014] É o objeto da invenção fornecer um sistema alternativo que permita um fluxo de metal contínuo (de características físicas constantes, como a viscosidade) de uma unidade metalúrgica para outra e, especialmente, através de um bocal em um molde de lingote subsequente.

[0015] Para superar as desvantagens descritas dos dispositivos da técnica anterior, a invenção baseia-se nas seguintes considerações:

[0016] - O fator mais importante para as melhorias é a direção do material fundido durante e após a saída do bocal. 0 fluxo de material fundido dentro do bocal, principalmente para baixo ao longo da passagem central descrita, é predominantemente vertical até alcançar a(s) abertura(s) de saída. 0 fluxo do material fundido é, em seguida, redirecionado para uma direção mais ou menos horizontal (radial para o eixo longitudinal central do bocal), conforme descrito acima, para penetrar nas aberturas de saída, antes de voltar para uma direção predominantemente vertical quando e/ou após ele entra na parte superior do molde disposto ao redor e sob a seção do bocal inferior.

[0017] Em outras palavras: o fluxo de material fundido é caracterizado por dois redirecionamentos de ângulos mais ou menos retos (desvios).

[0018] - Um primeiro e importante aspecto da invenção é "amolecer" essas descontinuidades no fluxo de metal. Isto pode ser conseguido - de acordo com intensivas investigações e testes de modelagem em água - estendendo a porta de saída (aberturas de saída) da seção (central) do bocal para o fundo ou a "parte inferior" do bocal.

[0019] Em outras palavras: a porta de saída (abertura(s) de saída é ampliada em uma direção longitudinal do bocal total para dentro da seção do bocal inferior e abre para baixo, para dentro de sua seção inferior).

[0020] Ao contrário do bocal de DE 24 42 915 A, a abertura de saída estende-se para dentro da seção inferior (parte de nariz) do bocal, independentemente do formato da parte do nariz (plano/liso ou curvo). A parte inferior do novo design do bocal é caracterizada pelo fato de compreender a extremidade inferior de pelo menos uma abertura de saída.

[0021] Por essa característica de design, a correspondente abertura de saída (ou cada uma) permite que o metal fundido escoe não apenas em uma direção mais ou menos horizontal (e muitas vezes radial), mas também em uma direção vertical.

[0022] Em outras palavras: se o fluxo de metal é caracterizado por vetores, ele agora fornece um componente de vetor vertical considerável Vv (além do componente de vetor horizontal VH convencional) . A relação entre os componentes de vetor vertical e horizontal (VV/VH) , definindo a direção do fluxo do fluxo de metal, pode ser definida pelos respectivos comprimentos e larguras das aberturas de saída (fendas de saída) ao longo das seções central e inferior do bocal.

[0023] O alargamento da(s) abertura(s) de saída na seção inferior do bocal reduz a "acuidade" de quaisquer redirecionamentos do fluxo de metal em seu percurso a partir do bocal na unidade metalúrgica associada.

[0024] Embora o volume principal do material fundido pode ainda escapar do bocal lateralmente por aquela parte das aberturas de saída dispostas ao longo da parte inferior da seção do bocal central adjacente (estendida), a parte mais inferior da(s) abertura(s) de saída insta direciona o fluxo de material fundido para virar em um movimento (direção) vertical para baixo e a escoar com uma correspondente orientação e torção para baixo.

[0025] Verificou-se que a abertura de saída na parte inferior do bocal é responsável por um momento angular correspondente do fluxo de material fundido.

[0026] As aberturas de saída podem ter vários padrões em seção transversal, mas um preferencial é um padrão tipo fenda caracterizado com um alongamento maior em uma direção vertical do que na direção horizontal, em que a relação pode ser >2:1, >3:1, >4:1, >5:1, >6:1 OU >7:1.

[0027] Tipicamente, a largura (circunferencialmente) da parte superior e inferior das aberturas de saída é quase a mesma.

[0028] - Um segundo aspecto da invenção é a orientação radial/lateral das aberturas de saída. Aberturas tipo fenda inclinadas em relação a um plano paralelo a um plano que compreende o eixo longitudinal central são preferíveis para alcançar/impor um momento angular mais forte no fluxo de metal.

[0029] - Uma inclinação com um ângulo α > 5o, > 8o, > 12°, > 20° ou > 30° é mais apropriada, dependendo do número e da disposição das aberturas (em fendas particulares), bem como dependendo do design geral da parte inferior da seção central do bocal. Um ângulo entre 5 e 45 graus em relação a um plano, incluindo o eixo longitudinal central do bocal, confere ao fluxo de metal certa direção de fluxo tangencial, com ângulos preferenciais entre 10 e 30 graus, na maioria das aplicações.

[0030] - Superfícies delimitadoras verticais opostas de cada abertura podem ser planas (planares) ou curvas, paralelas entre si ou com diferentes inclinações/curvaturas, dependendo do momento angular necessário.

[0031] - O número de aberturas de saída é outro aspecto para alcançar um padrão de escoamento modificado e melhorado. Os dispositivos da técnica anterior são caracterizados por duas aberturas de saída opostas. Três aberturas de saída, deslocadas entre si em 120 graus, quatro, cinco, seis ou mais aberturas de saída, preferencialmente também deslocadas entre si com o mesmo ângulo, são recursos opcionais para influenciar o fluxo de material fundido e a sua torção angular.

[0032] Com base nessa cognição, a invenção - em sua modalidade mais geral - pode ser descrita pelas características da reivindicação 1.

[0033] Em outras palavras: enquanto o bocal da técnica anterior era caracterizado por uma porção da parte inferior fechada e quaisquer aberturas de saída eram dispostas apenas ao longo da porção de parede cilíndrica da seção central do bocal, o novo design fornece uma abertura de saída, cuja parte inferior se estende para dentro da parte inferior do bocal para permitir que o metal fundido escoe em uma direção do fluxo pelo menos parcialmente vertical, e cuja porção de saída estendida permite produzir o fluxo de metal transbordante com certo toque.

[0034] A fenda pode ter longas paredes laterais estendendo-se em um plano que é paralelo a um plano que compreende o eixo longitudinal central.

[0035] Em uma alternativa, a fenda tem paredes de lados compridos estendendo-se em um plano disposto em um ângulo de < 45 graus em relação a um plano que compreende o eixo longitudinal central, para conferir ao fluxo de metal escoante certa torção.

[0036] A fenda pode ter uma extensão linear, vertical ou com um ângulo em relação à vertical.

[0037] De acordo com uma modalidade, a fenda tem uma extensão espiral ou tipo hélice, que causa um momento angular no fluxo de metal escoante.

[0038] O comprimento e a largura da fenda podem variar, dependendo do bocal e das condições de fundição. As vantagens descritas podem ser alcançadas da melhor forma com uma ou mais fendas, estendendo-se (no total) em 5 a 50% (tipicamente 10 a 30%) da superfície da parte inferior do bocal e/ou uma fenda com um comprimento que é mais de 3 vezes a sua largura.

[0039] Outra melhoria considerável pode ser alcançada com várias fendas dispostas em ângulos iguais entre si, ao longo da periferia externa do bocal e, preferencialmente, de um modo rotacional simétrico.

[0040] Outras características da invenção podem ser derivadas das subreivindicações e de outros documentos de pedido.

[0041] A invenção agora será descrita em relação ao desenho em anexo que mostra - em representações esquemáticas - na

[0042] Figura 1: uma vista lateral de uma primeira modalidade do novo bocal

[0043] Figura 2: uma vista ampliada da parte do nariz do bocal da figura 1

[0044] Figura 3: uma vista tridimensional de baixo da parte do nariz de acordo com a figura 2

[0045] Figura 4: uma vista lateral de uma segunda modalidade do novo bocal

[0046] Figura 5: uma vista ampliada da parte do nariz do bocal da figura 4

[0047] Figura 6: uma vista tridimensional de baixo da parte do nariz de acordo com a figura 5

[0048] Figura 7: uma vista tridimensional na seção central inferior e a parte inferior de uma terceira modalidade do novo bocal

[0049] Nas figuras, numerais iguais são utilizados para identificar partes idênticas ou partes com função semelhante (em termos técnicos)

[0050] A figura 1 mostra um bocal de entrada submerso, em forma de uma haste com

[0051] - um corpo tubular, compreendendo

[0052] - uma seção superior 10 com uma porta de entrada 12,

[0053] - uma porção central 14 compreendendo uma passagem 16, que se estende desde a dita porta de entrada 12 até uma porta de saída 18. A passagem 16 é delimitada por uma superfície interna 20 da parede do bocal de cerâmica refratária 22 (corpo tubular).

[0054] - Uma porção inferior 22, em forma de cúpula (convexa quando observada do lado de fora) e estendendo- se desde a parte do bocal onde o diâmetro do bocal externo diminui (caracterizado pela linha A) até a extremidade mais inferior do bocal (caracterizada pela linha B).

[0055] A porta de saída 18 é dividida em quatro aberturas de saída tipo fenda, 18.1... 18.4 (Figura 3) dispostas a igual distância entre si ao redor da parede do bocal externa 22.

[0056] Cada fenda 18.1... 18.4:

[0057] - estende-se de uma extremidade superior (caracterizada pela linha C) disposta na zona inferior da seção central do bocal 14 para dentro da parte inferior 22 e adicionalmente para baixo, até uma área caracterizada pela linha D

[0058] - tem um comprimento, que é cerca de 10 vezes a sua largura

[0059] - tem uma forma helicoidal/espiral/hélice entre a extremidade superior e inferior

[0060] - tem paredes laterais 18w que são paralelas a um plano que compreende um eixo longitudinal central LA do bocal

[0061] Assim, o metal entra no bocal através de 12, flui através da passagem 16 em direção à extremidade inferior do dito bocal e sai do bocal pelas suas quatro aberturas de saída tipo fenda 18,1... 18.4.

[0062] Por causa do formato e disposição dessas fendas 18.1... 18.4, o fluxo de metal, que sai do bocal, tem um componente de fluxo vertical (descendente) (causado principalmente pela parte inferior das fendas na seção inferior 22), bem como um momento angular (causado principalmente pela forma de hélice das fendas 18.1... 18.4 e pela parte inferior das fendas na seção inferior 22) que reduz as turbulências e colisões com uma parede adjacente de um molde correspondente.

[0063] A modalidade da figura 4 a 6 difere aquela da figura 1 a 3, uma vez que a parte inferior 22 é plana, nesta modalidade perpendicular ao eixo LA, em que a extremidade superior e inferior da seção inferior 22 são definidas pelas superfícies planas superior e inferior da parte inferior 22 e simbolizada novamente pelas linhas A e B, de acordo com as figuras 1 a 3.

[0064] A parte inferior das fendas de saída 18.1...18.4 se estende ao longo da dita parte inferior horizontal 18 (figura 6) ou seja, ela penetra na dita parte inferior 18, conferindo assim ao material fundido um forte componente vertical e torção ao sair dessas aberturas da parte inferior.

[0065] A figura 7 divulga uma modalidade semelhante àquela da figura 4 a 6, com as seguintes diferenças:

[0066] - ela compreende apenas uma fenda 18.1

[0067] - a dita fenda 18.1 tem uma extensão linear

[0068] - a dita fenda 18.1 e suas paredes laterais são inclinadas em relação à vertical

[0069] A modalidade de acordo com a figura 7 pode ser alterada, inter alia, através da implementação de 2 ou mais fendas de acordo com as figuras 1 a 6, ou de uma forma diferente.

Claims

1. BOCAL DE ENTRADA SUBMERSO, compreendendo um corpo tubular com um eixo longitudinal central (LA) e uma passagem (16) que se estende de uma porta de entrada (12) em uma primeira extremidade do bocal, que é a extremidade superior do bocal em sua posição de uso em direção a uma segunda extremidade do bocal, que é a extremidade inferior do bocal em sua posição de uso, caracterizado pela segunda extremidade do bocal fornecer uma porção inferior (22) que é plana ou convexa quando vista do lado de fora, em que a dita passagem (16) se funde em pelo menos uma porta de saída (18), que é ampliada em uma direção longitudinal do bocal total para dentro da seção do bocal inferior e abre para baixo, para dentro de sua seção inferior (22), e projetada como uma fenda longa, que se estende continuamente de uma posição a uma distância até o fundo (18) na dita parte inferior (18) , em que a fenda tem um comprimento, que é mais de três vezes maior que sua largura e em que 5 a 50% do comprimento da fenda estende-se dentro da parte inferior (22) do bocal para permitir que um metal fundido flua em uma direção de fluxo pelo menos parcialmente vertical e para conferir ao metal derretido fundido certa torção.

2. BOCAL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela fenda ter paredes de lados compridos (18w) estendendo-se em um plano que é paralelo a um plano que compreende o eixo longitudinal central (LA).

3. BOCAL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela fenda ter paredes de lados compridos (18w) estendendo-se em um plano disposto em um ângulo < 45 graus em relação a um plano que compreende o eixo longitudinal central (LA) .

4. BOCAL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela fenda possuir uma extensão linear.

5. BOCAL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela fenda possuir uma extensão espiral ou tipo hélice.

6. BOCAL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por possuir várias fendas, dispostas em ângulos iguais entre si ao longo da periferia externa do bocal.