BR112015018433B1 - indicador de desgaste em um sistema composto feito de tijolos de cerâmica à prova de fogo - Google Patents
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Abstract
INDICADOR DE DESGASTE EM UM SISTEMA COMPOSTO FEITO DE TIJOLOS DE CERÂMICA À PROVA DE FOGO.A invenção se refere a um indicador de desgaste (mostrador ou "display") em um sistema composto feito de tijolos de cerâmica (refratários) à prova de fogo.
Description
[001] A invenção se refere a um indicador de desgaste (mostrador ou “display”) em um sistema composto feito de tijolos de cerâmica (refratários) à prova de fogo.
[002] Tijolos de cerâmica à prova de fogo têm sido utilizados durante décadas para o revestimento de agregados industriais de alta temperatura, por exemplo, fornos. O estado da técnica e a invenção são descritos com mais detalhes a seguir, por meio de recipientes de fundido metalúrgicos. Tais recipientes de fundido metalúrgicos, por exemplo, um distribuidor ou uma concha, atuam na recepção, no tratamento e na transferência de um metal fundido. O recipiente regularmente apresenta, por si só, um revestimento metálico (envelope), o qual é, pelo menos na área da base e das paredes, protegido pelo referido revestimento feito de tijolos de cerâmica à prova de fogo.
[003] Os tijolos de cerâmica à prova de fogo estão sujeitos a desgastes térmicos, mecânicos e metalúrgicos. Para a segurança do recipiente, é importante que a proteção do revestimento seja preservada em cem por cento, a fim de evitar o risco de um vazamento de fundido incontrolado.
[004] Ao mesmo tempo, o operador da instalação sempre tenta preservar o revestimento por tanto tempo quanto possível, antes que este precise ser reparado ou substituído, a fim de manter os custos e interrupções os menores possíveis.
[005] A decisão de quando/se este é reparado e quando/se este é substituído é, até esta data, ainda realizado visualmente pela equipe que está responsável pela instalação.
[006] Houve tentativas de medir o estado de desgaste do revestimento (os tijolos à prova de fogo) com o auxílio de instrumentos de medição. No entanto, estes instrumentos de medição, os quais devem, então, ser dispostos dentro do revestimento à prova de fogo, são, usualmente, insuficientemente resistentes à temperatura, além de caros.
[007] Logo, a invenção fundamenta o objeto para encontrar uma solução para indicar o desgaste dentro de um sistema composto de tijolos de cerâmica de forma simples.
[008] Para resolver este problema, a invenção origina-se a partir do seguinte conceito:
[009] O indicador de desgaste deve estar disposto dentro do revestimento à prova de fogo, o qual deve ser monitorado. Devido às altas temperaturas que lá ocorrem, o indicador de desgaste deve ser feito de um material resistente à temperatura. A solução mais fácil e mais eficaz para isto é fazer o indicador de desgaste do mesmo material que o revestimento (refratário) à prova de fogo é feito.
[010] Uma melhoria dessas características pode ser alcançada quando o indicador de desgaste é parte do revestimento à prova de fogo e, assim, também cumpre a função do revestimento à prova de fogo.
[011] A fim de cumprir a função de um indicador de desgaste, os componentes do indicador de desgaste devem diferir geometricamente dos demais tijolos no revestimento. geometria total do respectivo componente. Este aspecto é muito mais relevante à medida que as diferentes geometrias dos componentes da instalação de desgaste devem ser reconhecidas (visíveis) quando o estado desgastado é alcançado, no qual uma indicação deve ocorrer.
[012] Em outras palavras: um tijolo de revestimento convencional de uma parede de um recipiente metalúrgico é usualmente definido como se segue: o tijolo apresenta uma lateral quente, a qual é a lateral que está adjacente ao metal fundido, e uma lateral fria, a qual é a lateral que está adjacente ao revestimento metálico externo do recipiente. O comprimento do tijolo (simplificado da seguinte forma: direção Y do sistema de coordenadas) define a distância entre a lateral quente e a lateral fria. Devido ao desgaste, esta distância é diminuída na direção Y até um grau de desgaste crítico que deve ser reportado.
[013] A ideia da invenção é tornar a geometria dos componentes da instalação de desgaste claramente distinguível da geometria dos tijolos regulares adjacentes do revestimento, após alcançar o último grau crítico de desgaste. Logo, isto pode ser visualmente reconhecido pela equipe operacional, de fato de forma bem acurada, devido ao fato de que uma mudança relevante na geometria corresponde a um determinado grau de desgaste.
[014] Na sua modalidade mais geral, a invenção se refere a um indicador de desgaste em um (para um) sistema composto (alvenaria) feito de tijolos de cerâmica à prova de fogo com as seguintes características:Fig. 1: o indicador de desgaste consiste em um conjunto de pelo menos dois componentes cerâmicos (peças);Fig. 2: cada componente apresenta pelo menos um segmento de superfície com um perfil tridimensional, em que os perfis dos segmentos de superfície correspondentes aos componentes adjacentes complementam um ao outro de maneira encaixada,Fig. 3: na direção de desgaste dos componentes, os perfis se estendem apenas sobre um comprimento parcial ou apenas com uma geometria diferente ou apenas sobre um comprimento parcial com uma geometria diferente.
[015] A direção do desgaste (Y) geralmente corresponde a uma direção, que flui de forma normal (perpendicular) à superfície interna do revestimento refratário ou, ainda, à parede do forno correspondente.
[016] Especialmente em recipientes metalúrgicos, que apresentam um revestimento geralmente cilíndrico, faz sentido projetar pelo menos um componente de modo que este apresente uma área de seção transversal menor no segmento o qual está sujeito ao desgaste do que o segmento o qual corresponde à extremidade fria do componente.
[017] Uma alternativa é a possibilidade de mudar a orientação do componente entre a extremidade quente e a extremidade fria, por exemplo, para projetar o componente (tijolo) em sua extremidade quente com uma seção transversal a qual é geralmente orientada na direção Z (estreita na direção X do sistema de coordenada e longa na direção Z), enquanto a seção transversal na extremidade fria apresenta sua extensão mais larga na direção X. Isto pode, por exemplo, ser alcançado de modo que o segmento (parte) do componente na extremidade fria projete-se em um ou ambos os lados na direção X, quando comparado ao segmento do componente, o qual está adjacente à extremidade quente.
[018] Esta mudança na seção transversal, que corresponde a uma mudança no perfil, deve, claro, ser notável o suficiente para que a equipe operacional possa detectar visualmente a mudança na geometria sem problemas.
[019] Os perfis mencionados podem ser divididos em dois grupos, denominados partes-macho (que se projetam em relação às superfícies adjacentes) e partes-fêmea (que se recuam em relação às superfícies adjacentes).
[020] Desta forma, as áreas mínimas ou áreas máximas definidas pelos perfis devem ser de pelo menos 10%, preferencialmente pelo menos 20% ou pelo menos 30% diferente dos segmentos de superfície do componente disposto ao lado ou em frente na direção Y.
[021] Os perfis podem ser projetados em diferentes geometrias, por exemplo, geometrias selecionadas do grupo que compreende: barra, degrau, ponta, parafuso, alfinete, costela, pirâmide, serra, buraco, canal, sulco, prisma, círculo teórico, elipse.
[022] Cada perfil individual pode ser projetado de modo que, na direção de desgaste (Y), este aumente em uma direção (X, Z) perpendicular à direção de desgaste (Y). Por exemplo, em um perfil do tipo barra, o qual se estende na direção Y, um primeiro segmento na direção de desgaste pode apresentar uma área de seção transversal “a” e um segmento subsequente em uma área de seção transversal que é “Fa”, em que “F” pode apresentar um valor de 1.1, preferencialmente 1.2 ou 1.3, porém mais preferencialmente um valor de pelo menos 2 ou 3 ou 4.
[023] O perfil invertido, o qual, na direção de desgaste (Y), diminui em uma direção (X, Z) perpendicular à direção de desgaste (Y), também é possível.
[024] Pelo menos um dos componentes pode mudar sua largura (na direção X) na direção de desgaste (Y). Isto ocorre, particularmente, de maneira perpendicular à direção de desgaste (Y). Isto pode ocorrer de maneira independente ou simultânea à formação do perfil.
[025] Uma modalidade em que pelo menos um componente muda sua altura (na direção Z), perpendicular à direção de desgaste (Y), na direção de desgaste (Y), é também possível.
[026] Cada uma dessas mudanças deve novamente ser de pelo menos 10%, preferencialmente pelo menos 20% ou pelo menos 30%, porém mais preferencialmente também pelo menos o dobro, o triplo ou o quádruplo do tamanho original.
[027] O indicador de desgaste pode compreender dois componentes, os quais interagem, em que geralmente apenas um componente deve fornecer o indicador de desgaste desejado, enquanto os demais componentes apenas cumprem o objetivo de criar uma forma de conexão encaixada ao outro componente, de modo que o conjunto de pelo menos dois componentes pode ser integrado de uma forma encaixada no revestimento refratário.
[028] Um conjunto de três ou mais componentes é também possível, em que um componente médio (intermediário) pode ser construído por dois componentes identicamente construídos e inversamente dispostos.
[029] Os componentes podem ser particularmente dispostos de maneira vertical, em cima um do outro, ou horizontalmente, ao lado um do outro.
[030] Além do indicador de desgaste, a invenção também se refere a um agregado industrial, o qual é revestido com tijolos de cerâmica à prova de fogo e apresenta pelo menos um indicador de desgaste do tipo descrito.
[031] Múltiplos indicadores de desgastes podem também ser dispostos dentro de um agregado, por exemplo, para indicar diferentes condições de desgaste.
[032] É conhecido que, dentro de um recipiente metalúrgico, diferentes seções do revestimento são sujeitas a diferentes graus de desgaste. É, então, bastante possível dispor um indicador de desgaste correspondente, o qual funciona de maneira independente de outros indicadores de desgaste, em cada uma dessas seções de desgaste. A medida que o agregado compreende múltiplos indicadores de desgastes de diferentes desenhos, os diferentes desenhos podem ser de modo que os perfis e/ou seções transversais dos componentes do indicador de desgaste na direção de desgaste (direção Y) estão dispostos em diferentes lugares.
[033] Características adicionais da invenção são levantadas a partir das características das reivindicações abaixo, bem como os demais documentos deste pedido.
[034] A invenção é ainda descrita a seguir com o auxílio de diferentes modalidades. São mostradas, cada uma em uma apresentação esquemática forte, na:Fig. 4: um indicador de desgaste de três partes um uma vista explodida em perspectivaFig. 5: uma vista explodida em perspectiva de uma segunda modalidade de um indicador de desgaste de trêspartesFig. 6: o indicador de desgaste de acordo com a Figura 2 como parte de um revestimento cerâmico à prova de fogo de um recipiente metalúrgicoFig. 7: uma vista explodida em perspectiva de um indicador de desgaste de duas partes
[035] Nas figuras, elementos similares ou que atuam de forma similar (partes) do indicador de desgaste são identificados com os mesmos caracteres de referência.
[036] A Figura 1 mostra um indicador de desgaste de acordo com a invenção feito de três componentes 10.1, 10.2, 10.3. Para uma melhor explicação, uma coordenada cruzada é adicionalmente desenhada.
[037] O componente 10.2 apresenta o formato de uma cruz em sua face S. Um perfil P com uma seção transversal retangular flui na direção X da direita para a esquerda a partir do segmento médio M, o qual se estende na direção Z.
[038] Na direção Y, o segmento médio M aumenta conicamente na direção Y. O perfil P do tipo barra permanece inalterado na direção X, porém conicamente aumentado em cima e em baixo na direção Z, na verdade, até um degrau St1, o qual divide o componente 10.2 na direção Y em uma proporção de aproximadamente 2/3:1/3.
[039] O segmento que é mais longo na direção Y, o qual flui a partir da face S até o degrau St1, de modo que a lateral quente do componente 10.2 forma o segmento do componente 10.2, o qual é permitido ao desgaste, enquanto o segmento mais curto, o qual é mais largo na direção X, define a lateral fria do componente 10.2 e descreve uma grossura mínima remanescente do componente 10.2 (na direçãoY).
[040] Os componentes 10.1 e 10.3 dispostos à direita e à esquerda na Figura 1 são formados correspondentemente ao componente 10.2 com suas superfícies laterais, os quais são alocados ao componente 10.2, de modo que os componentes 10.1, 10.2 e 10.2, 10.3 podem ser dispostos de uma maneira encaixada. Isto está disposto para os componentes 10.1 e 10.2, enquanto os componentes 10.2 e 10.3 estão dispostos “dobrados à parte”, a fim de tornar os correspondentes perfis mais claros. Por exemplo, o componente 10.3 apresenta um sulco N correspondente ao perfil P do componente 10.2, bem como um degrau St2 análogo ao degrau St1.
[041] A modalidade de acordo com a Figura 2 apenas difere da modalidade de acordo com a Figura 1 pelo fato de que, no componente 10.2 no perfil P do tipo barra, os sulcos N correspondentes aos componentes 10.1 e 10.3 estão faltando. Exceto isso, o desenho e a função do indicador de desgaste são idênticos.
[042] O conjunto de componentes 10.1, 10.2 e 10.3 pode formar uma parte de um revestimento à prova de fogo de um recipiente metalúrgico, o qual é disposto como uma vista parcial de um revestimento de parede de um distribuidor na Figura 3. O revestimento de tijolos convencional A pode ser visto à esquerda do componente 10.1, bem como à direita do componente 10.3. Pode ser visto que os componentes 10.1, 10.2, 10.3 fornecem o dobro da altura (verticalmente, na direção Z do sistema de coordenadas) dos tijolos adjacentes A do revestimento. É geralmente possível que os componentes (como 10.1, 10.2, 10.3) apresentem uma altura ou largura, o qual é um múltiplo, particularmente um múltiplo íntegro, da altura ou largura do revestimento de tijolos normal.
[043] É fácil para a equipe operacional reconhecer quando o revestimento é desgastado na zona de desgaste marcada como uma linha V ondulada, uma vez que a largura (na direção X) “b” na extremidade quente do componente 10.2 está aumentada a uma largura B na extremidade fria do componente 10.2.
[044] Na modalidade de acordo com a Figura 4, a parte de desgaste do componente 10.2 é projetada de maneira diferente a partir da face S até a área do degrau St1, na verdade - em uma seção transversal vertical - triangularmente, de modo que toda a geometria de um prisma seja criada para o segmento, em que o segmento com uma seção transversal retangular segue a extremidade fria do componente 10.2.
[045] Um limite de desgaste pré-estabelecido pode ser detectado opticamente quando o desgaste do tijolo 10.2 tem sua geometria modificada de um triângulo para um retângulo.
[046] Com este indicador de desgaste, um tijolo adicional é suficiente para o conjunto do desgaste, o qual é novamente identificado como 10.3 e cuja geometria é correspondente à geometria do componente 10.2, de fato com “a”, comparado ao sulco N de acordo com a Figura 1, muito mais largo que o sulco N, o qual é projetado como um canal com uma seção transversal triangular.
Claims (9)
1. Indicador de desgaste em um sistema composto feito de tijolos de cerâmica à prova de fogo (A) caracterizado por compreender as seguintes características:a.) o indicador de desgaste consiste em um conjunto de pelo menos dois componentes cerâmicos (10.1, 10.2, 10.3),b.) cada componente (10.1, 10.2, 10.3) apresenta pelo menos um segmento de superfície com um perfil tridimensional (P, N), em que os perfis (P, N) do segmento de superfície correspondente aos componentes adjacentes (10.1, 10.2, 10.3) complementam um ao outro de maneira encaixada,c.) na direção de desgaste (Y) dos componentes (10.1, 10.2, 10.3), os perfis (P, N) se estendemc1.) apenas sobre um comprimento parcial, ouc2.) com uma geometria diferente, ouc3.) apenas sobre um comprimento parcial com uma geometria diferente.
2. Indicador de desgaste, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos um perfil (P, N) selecionado do grupo que compreende: barra, degrau, ponta, parafuso, alfinete, costela, pirâmide, serra, buraco, canal, sulco, prisma, elipse, círculo teórico.
3. Indicador de desgaste, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos um perfil (P, N) o qual, na direção de desgaste (Y), aumenta em uma direção (X, Z) perpendicular à direção de desgaste (Y).
4. Indicador de desgaste, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos um perfil (P, N) o qual, na direção de desgaste (Y), diminui em uma direção (X, Z) perpendicular à direção de desgaste (Y).
5. Indicador de desgaste, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um componente (10.1, 10.2, 10.3) altera sua largura (B), perpendicular à direção de desgaste (Y), na direção de desgaste (Y).
6. Indicador de desgaste, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um componente altera sua altura, perpendicular à direção de desgaste (Y), na direção de desgaste (Y).
7. Indicador de desgaste, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender um conjunto de três componentes (10.1, 10.2, 10.3).
8. Agregado industrial revestido com tijolos de cerâmica à prova de fogo caracterizado pelo fato de compreender pelo menos um indicador de desgaste conforme definido na reivindicação 1.
9. Agregado industrial, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de compreender múltiplos indicadores de desgastes de diferentes formatos.
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