BR112016003272B1 - Disposição para canais de resfriamento em um sistema de elétrodos - Google Patents
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Abstract
disposição para canais de resfriamento em um sistema de elétrodos. a invenção se refere a uma disposição para canais de resfriamento em um conjunto de coluna de elétrodos de uma fornalha de arco elétrico, aonde a parte inferior do conjunto decoluna de elétrodos é provida contendo um anel de sapata de contato formado de uma pluralidade de elementos de sapata de contato (31), um anel de pressão formado de uma pluralidade de blocos de pressão, e uma blindagem térmica localizada acima do anel de pressão formado de uma pluralidade de segmentos de blindagem térmica. os elementos de sapata de contato (31) e/o nos blocos de pressão são disponibilizados contendo canais (35,36) para o escoamento do líquido de resfriamento no mesmo.os canais (35,36) formados no material dos elementos de sapata de contato (31) e/ou nos blocos de pressão se estendem obliquamente em sentido descendente a partir das extremidades superiores (33) dos referidos elementos de sapata de contato (31) e/ou dos blocos de pressão próximos das extremidades inferiores (34) dos mesmos. pelo menos, dois dos referidos canais oblíquos (35, 36) no mesmo elemento de sapata de contato (31) e/ou bloco de pressão unidos em conjunto junto as suas extremidades inferiores próximos das extremidades inferiores (34) dos elementos de sapata de contato (31) e/ou dos blocos de pressão para a formação de um canal contínuo (35, 36) em cada elemento de sapata de contato (31) e bloco de pressão (fig. 5).
Description
[0001] A presente invenção se refere a uma disposição para canais de resfriamento em um conjunto de coluna de elétrodos de um forno elétrico a arco. Mais especificamente, a invenção se refere a uma disposição para canais de resfriamento em um conjunto de coluna de elétrodos de um forno elétrico a arco, cuja parte inferior do conjunto de coluna de elétrodos vem a ser provida contendo um anel em sapata de contato formado a partir de uma pluralidade de elementos de sapata de contato conectados entre si dentro de um formato anular e posicionados em contato com o elétrodo para condução da corrente elétrica até o elétrodo, um anel de pressão formado a partir de uma pluralidade de blocos de pressão conectados entre si para formação de um anel anular circundando o anel de sapata de contato, os blocos de pressão do referido anel de pressão sendo providos contendo um fole hidráulico aonde o anel de sapata de contato vem a ser pressionado contra a camisa incandescente de aço do elétrodo, e uma blindagem térmica localizada acima do anel de pressão na direção axial do conjunto de coluna de elétrodos, a referida blindagem térmica compreendendo de uma pluralidade de segmentos de blindagem térmica conectados entre si para dar formação a um anel anular circundando o conjunto de coluna inferior de elétrodos, aonde os elementos de sapata de contato e/ou os blocos de pressão são providos com canais através dos quais é feito o escoamento de um líquido de refrigeração para o resfriamento do anel de sapata de contato e do anel de pressão.
[0002] Um forno elétrico a arco consiste de um forno operado eletricamente para modo de fusão e/ou para a limpeza de refugos. A operação de um forno é baseada em uma centelha de arco queimando entre os elétrodos separados, ou entre os elétrodos e o material a ser fundido. O forno pode ser operado tanto por meio de uma corrente AC como DC. O calor é gerado em uma centelha de arco, e ainda no material a ser fundido, no caso da centelha de arco queimar entre o material e os elétrodos. A força é conduzida até aos elétrodos na vertical localizados simetricamente em um triângulo com respeito ao ponto intermediário do forno. No caso de um forno de fusão de minérios DC existe um elétrodo na metade do forno. A profundidade do conjunto dos elétrodos no forno é continuamente ajustada, devido as pontas dos mesmos serem exauridas pela centelha de arco.
[0003] A parte inferior do conjunto de coluna de elétrodo compreende de um anel de sapata de contato, um anel de pressão e de uma blindagem térmica. O anel de sapara de contato consiste de uma pluralidade de elementos de sapata de contato dispostos na forma de um anel para se apresentarem em contato com uma camisa incandescente de aço no interior de onde a pasta de elétrodo é sinterizada. Tal elétrodo consiste de um elétrodo denominado de elétrodo Soderberg. Os elementos de sapata de contato conduzem a corrente elétrica até ao elétrodo. Um anel de pressão é disposto junto à parte externa do anel de sapata de contato, de modo que o anel de sapata de contato seja circundado pelo referido anel de pressão. O anel de pressão consiste de uma pluraldiade de blocos de pressão conectados entre si na forma de um anel, tais blocos de pressão são providos contendo um fole hidráulico em que a sapata de contato no anel de sapata de contato vem a ser pressionada de encontro a camisa incandescente de aço do elétrodo. Uma blindagem térmica circundando o conjunto de coluna de elétrodos é disposta acima do anel de pressão na direção axial do conjunto de coluna de elétrodo. Tem-se ainda que a blindagem térmica compreende de uma pluralidade de segmentos conectados entre si para a formação de um conjunto em formato anular.
[0004] Devido ao ambiente extremamente quente, os elementos de sapata de contato, o anel de pressão e a blindagem térmica devem ser resfriados e os conjuntos de colunas de elétrodos correntes devem ser dispostos de modo que os elementos de sapata de contato, os blocos de anel de pressão e os segmentos da blindagem térmica sejam providos incorporando canais de resfriamento para o escoamento de líquido de refrigeração. Os canais de resfriamento são formados de modo que as perfurações são efetuadas nas sapatas de contato, nos blocos de anel de pressão e nos segmentos de blindagem térmica. As perfurações são efetuadas de modo que elas venham a se estender através das referidas partes no interior de onde pelo menos algumas das perfurações são unidas umas às outras. Portanto, pelo menos parte das perfurações devem ser fechadas com batoques. O encaixe das perfurações provoca um risco de vazamento do líquido de resfriamento. Os vazamentos nos conjuntos de colunas de elétrodos compreende algo muito prejudicial, especialmente quando os batoques contra vazamento se fazem situados na extremidade inferior quente dos anéis aonde não se apresentam visíveis.
[0005] Um objetivo da presente invenção consiste em se proporcionar com uma disposição de canal de resfriamento para um conjunto de coluna de elétrodos de um forno elétrico a arco superando as desvantagens e empecilhos relacionados ao estado anterior da técnica, especialmente quando se referindo aos problemas relativos ao vazamento do líquido de resfriamento.
[0006] Um objetivo adicional da presente invenção consiste na provisão de uma disposição de canal de resfriamento para um conjunto de coluna de elétrodos de um forno elétrico a arco, através de onde uma disposição de sistema de canal adequado e o escoamento de uma quantidade de líquido de resfriamento são estabelecidos no anel de sapata de contato, no anel de pressão e na blindagem térmica.
[0007] Os objetivos da presente invenção são estabelecidos pela disposição aonde os canais formados no material dos elementos de sapata de contato e/ou dos blocos de pressão se estendem obliquamente em sentido descendente a partir das extremidades superiores dos elementos de sapata de contato e dos blocos próximos das extremidades inferiores dos mesmos, de modo que, pelo menos, dois dos referidos canais onlíquos em um mesmo elemento de sapata de contato e/ou bloco de pressão se unam junto às suas extremidades inferiores próximas das extremidades inferiores dos elementos de sapata de contato e dos blocos de pressão para formação de um canal contínuo em cada um dos elementos de sapata de contato e bloco de pressão.
[0008] Na disposição, pelo menos dois canais oblíquosa são formados no material de cada elemento de sapata d econtato e/ou bloco de pressão, então, pelo menos, um simples canal contínuo é formado no respectivo elemento de sapata de contato, e/ou bloco de pressão. Por outro lado, uma pluralidade de canais oblíquos podem ser formados no material de cada elemento de sapata de contato, e/ou no bloco de pressão para formação de diversos canais contínuos no respectivo elemento de sapata de contato e/ou bloco de pressão.
[0009] Os canais no material do elemento de sapata de contato e/ou blocos de pressão são formados, preferencialmente, por meio de perfuração. Os canais são formados no material dos elementos de sapata de contato e/ou nos blocos de pressão com uma distância segura entre os canais.
[0010] Ainda, preferencialmente, os segmentos de blindagem térmica são providos contendo canais oblíquos similares aos dos elementos de sapata de contato e/ou blocos de pressão.
[0011] Os elementos de sapata de contato e/ou blocos de pressão e/ou segmentos de blindagem térmica são formados de um material térmica e eletricamente condutivo apresentando uma elevada resistência mecânica. Preferencialmente, o material é feito de cobre. Outros materiais igualmente aplicáveis podem ser, por exemplo, o bronze ou o latão.
[0012] Os desenhos de acompanhamento, que são incluídos proporcionam com uma maior compreensão da invenção e constituem uma parte deste relatório descritivo, ilustrando as modalidades da invenção e juntamente com a parte descritiva auxiliando na explicação dos princípios da invenção. Tem-se nos desenhos:
[0013] a Fig. 1 consiste de uma vista lateral de elevação esquemática de um forno elétrico a arco.
[0014] A Fig. 2 consiste de uma vista lateral de elevação esquemática de um conjunto de coluna inferior de elétrodos do forno elétrico a arco da Fig. 1 em uma escala maior.
[0015] A Fig. 3 consiste de uma vista axonométrica do conjunto de coluna inferior de elétrodos.
[0016] A Fig. 4 consiste de uma vista axonométrica de um bloco de pressão contendo o cilindro de fole em uma vista expandida.
[0017] A Fig. 5 compreende uma vista da seção transversal do bloco de pressão apresentando a estrutura do cilindro de fole em maiores detalhes.
[0018] A Fig. 1 apresenta uma ilustração esquemática de um forno elétrico a arco 6. O forno 6 compreende uma pluralidade de conjuntos de coluna de elétrodos 1, porém por questões de simplificação somente uma delas é mostrada na Fig. 1.
[0019] Com referência as Figuras 1, 2 e 3, um conjunto de coluna inferior de elétrodos 2 se faz localizado na parte inferior do sistema de elétrodos. O conjunto de coluna inferior de elétrodos 2 compreende de um anel de sapata de contato 3, um anel de pressão 4 e uma blindagem térmica 5. O anel de sapata de contato 3 é configurado para ser colocado em contato com o elétrodo para condução da corrente elétrica até ao elétrodo. O anel de sapata de contato 3 compreende de uma pluralidade de elementos de sapata de contato 31. Os elementos de sapata de contato 31 são dispostos em um formato anular circundando o elétrodo. As sapatas de contato 31 são pressionadas de encontro à camisa incandescente de aço do elétrodo com o auxílio de uma pluralidade de foles hidráulicos dispostos no anel de pressão 4 circundando o anel de sapata de contato 3. O anel de pressão 4 compreende uma pluralidade de blocos de pressão 41 conectados entre si para formação de um anel anular. Preferencialmente, cada um dos blocos de pressão 41 vem a ser provido contendo um fole hidráulico conforme mencionado anteriormente. Uma blindagem térmica 5 se faz localizada acima do anel de pressão 4 na direção axial do conjunto de coluna de elétrodos 1. A blindagem térmica 5 compreende uma pluralidade de segmentos de blindagem térmica 51 conectados entre si para formação de um anel anular circundando o conjunto de coluna inferior de elétrodos 2.
[0020] Conforme pode ser visto nas Figuras 2 e 3, os canos 32, 42 são conectados junto aos elementos de sapata de contato 31 do anel de sapata de contato 3 e aos blocos de pressão 41 do anel de pressão 4. As referidas conexões de cano são dispostas junto às extremidades superiores 33, 43 dos elementos de sapata de contato 31 e os blocos de pressão 41. Os canos 32, 42 são dispostos para um líquido de resfriamento a ser alimentado para dentro e para fora dos elementos de sapata de contato 31 e dos blocos de pressão 41 para a preservação de suas temperaturas dentro de um nível desejado. Naturalmente, os canais correspondentes são feitos no material dos elementos de sapata de contato 31 e blocos de pressão 41. Então, faz- se que o líquido de resfriamento escoe e circule no anel de sapata de contato 3 e no anel de pressão 4. A tubulação pode ser disposta de modo que o líquido de resfriamento escoe separadamente através de cada elemento de sapata de contato 31 e/ou a partir de um elemento para outro. De uma forma correspondente, o fluido de resfriamento pode ser levado a escoar separadamente através de cada bloco de pressão 41 e/ou a partir de um bloco a outro.
[0021] As disposições de canal para os blocos de pressão 41 e os elementos de sapata de contato 31 são mostradas nas Figuras 4 e 5. Conforme pode ser visto na Fig. 4, os canais 45, 46 nos blocos de pressão 41 são formados no material do bloco de modo que eles se estendam obliquamente em sentido descendente a partir da extremidade superior 43 do bloco de pressão 41 próximo da extremidade inferior 44 do bloco. Além disso, os canais 45, 46 são feitos, então, de modo que os canais oblíquos 45, 46 se unam junto as suas extremidades inferiores, ou seja, próximos da extremidade inferior 44 do bloco de pressão 41. Pelo menos dois canais 45, 46 unidos junto as suas extremidades inferiores são formados no material do bloco de pressão, porém, a Fig. 4 apresenta que o bloco de pressão 41 consiste, preferencialmente, de uma pluralidade de canais oblíquos 45, 46. Então, os canos 42 para o líquido de resfriamento são conectados junto às extremidades superiores dos canais 45, 46.
[0022] Conforme pode ser visto na Fig. 5, os canais 35, 36 no elemento de sapata de contato 31 são formados no material do elemento de modo que se estendam obliquamente em sentido descendente a partir da extremidade superior 33 do elemento de sapata de contato 31 próximo da extremidade inferior 34 do elemento. Em uma maneira correspondente mostrada na Fig. 4, os canais 35, 36 são formados de modo que os canais oblíquos 35, 36 se unam junto as suas extremidades inferiores, ou seja, próximos da extremidade inferior 34 do elemento de sapata de contato 31. Pelo menos dois canais 35, 36 unidos junto as suas extremidades inferiores são formados no material do elemento de sapata de contato 31, porém a Fig. 5 apresenta que o elemento de sapata de contato 31 compreende, preferencialmente, de uma pluralidade de canais oblíquos 35, 36. Então, os canos 32 (Figuras 2 e 3) para o líquido de resfriamento são conectados junto às extremidades superiores dos canais 35, 36.
[0023] Caso e/ou quando quaisquer dos canais 35, 36; 45, 46 nos elementos de sapata de contato 31 e/ou blocos de pressão 41 tenham de ser fechados com um batoque, tal batoque deve ser colocado somente junto à extremidade superior 33, 43 do elemento 31 e/ou do bloco 41, o que minimiza o risco de vazamento do líquido de resfriamento.
[0024] Os elementos de sapata de contato 31 são feitos de um material apresentando boas condutividades térmica e elétrica. Além disso, a resistência mecânica do material deve ser elevada. Por exemplo, o cobre compreende de um material que preenche essas propriedades. O cobre consiste de um material massivo que é muito bem aplicável para os elementos de sapata de contato 31. Outros materiais que podem ser usados para esta finalidade são, por exemplo, o latão e o bronze. Além disso, outros materiais apresentando propriedades correspondentes podem ser empregados. Preferencialmente, os blocos de pressão 41 são formados dos mesmos materiais como dos elementos de sapata de contato 31.
[0025] Os canais 35, 36; 45, 46 nos elementos de sapata de contato 31 e nos blocos de pressão 41 são formados através de perfuração. Para a obtenção de um resfriamento adequado nos elementos de sapata de contato 31, e nos blocos de pressão 41 é importante que os canais 35, 36; 45, 46 ou as perfurações feitas por perfuração venham a abranger toda a área dos elementos de sapata de contato 31 e dos blocos de pressão 41 tanto quanto o possível. Entretanto, uma distância de segurança adequada, por exemplo, 20 mm, permanece entre as perfurações.
[0026] O mesmo sistema de canal pode ser usado ainda nos segmentos de blindagem térmica 51 que são formados preferencialmente de materiais similares aos dos elementos de sapata de contato 31 e dos blocos de pressão 41.
[0027] Conforme pode ser óbvio para um especialista na área, em função do avanço tecnológico, a estratégia básica da invenção pode ser implementada de diversas maneiras. A invenção e suas modalidades não ficam, portanto, limitadas aos exemplos descritos anteriormente, pelo contrário, elas podem variar dentro do escopo do quadro de reivindicações.
Claims (10)
1. Disposição para canais de resfriamento em um conjunto de coluna de elétrodos de um forno elétrico a arco (6), a parte inferior do referido conjunto de coluna de elétrodos (1) sendo provida contendo um conjunto de coluna inferior de elétrodos (2) compreendendo: - um anel de sapata de contato (3) formado de uma pluralidade de elementos de sapata de contato (31) conectados entre si em um formato anular e colocados em contato com o elétrodo para a condução de uma corrente elétrica ao elétrodo, - um anel de pressão (4) formado de uma pluralidade de blocos de pressão (41) conectados entre si para a formação de um anel anular circundando o anel de sapata de contato (3), os blocos de pressão (41) do referido anel de pressão (4) sendo providos contendo foles hidráulicos (47) através de onde o anel de sapata de contato (3) é pressionado de encontro a camisa incandescente de aço do elétrodo, e - uma blindagem térmica (5) localizada acima do anel de pressão (4) na direção axial do conjunto de coluna de elétrodos (1), com a referida blindagem térmica (5) compreendendo de uma pluralidade de segmentos de blindagem térmica (51) conectados entre si para a formação de um anel anular circundando o conjunto de coluna inferior de elétrodos (2), caracterizado pelo fato de que - os elementos de sapata de contato (31) e os blocos de pressão (41) são providos contendo canais (35, 36; 45, 46) através dos quais um líquido de resfriamento é formado para escoar o resfriamento do anel de sapata de contato (3) e do anel de pressão (4), - os canais (35, 36; 45, 46) feitos do material dos elementos de sapata de contato (31) e dos blocos de pressão (41) se estendem obliquamente em sentido descendente a partir das extremidades superiores (33, 43) até aos elementos de sapata de contato (31) e os blocos de pressão (41) na proximidade das extremidades inferiores (34, 44) dos mesmos, - e em que pelo menos dois dos referidos canais oblíquos (35, 36; 45, 46) em um mesmo elemento de sapata de contato (31) e/ou bloco de pressão (41) unidos conjuntamente junto as suas extremidades inferiores próximas das extremidades inferiores (34, 44) dos elementos de sapata de contato (31) e dos blocos de pressão (41) para a formação de um canal contínuo (35, 36; 45, 46) em cada elemento de sapata de contato (31) e bloco de pressão (41).
2. Disposição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos dois canais oblíquos (35, 36; 45, 46) são formados no material de cada elemento de sapata de contato (31) e/ou bloco de pressão (41), de modo que pelo menos um simples canal contínuo (35, 36; 45,46) seja formado no respectivo elemento de sapata de contato (31) e/ou no bloco de pressão (41).
3. Disposição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma pluralidade de canais oblíquos (35, 36; 45, 46) são formados no material de cada elemento de sapata de contato (31) e/ou bloco de pressão (41) para a formação de diversos canais contínuos (35, 36; 45, 46) no respectivo elemento de sapata de contato (31) e/ou bloco de pressão (41).
4. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que os canais (35, 36; 45,46) no material dos elementos de sapata de contato (31) e/ou blocos de pressão (41) são formados através de perfuração.
5. Disposição, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que os canais (35, 36; 45,46) são formados no material dos elementos de sapata de contato (31) e/ou nos blocos de pressão (41) com uma distância segura entre os canais (35, 36; 45, 46).
6. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que também os segmentos de blindagem térmica (51) são providos contendo canais oblíquos similares como os elementos de sapata de contato (31) e/ou os blocos de pressão (41).
7. Disposição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que os elementos de sapata de contato (31) e/ou os blocos de pressão (41) e/ou os segmentos de blindagem térmica (51) são formados de um material eletricamente e termicamente condutivo apresentando uma elevada resistência mecânica.
8. Disposição, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o material dos elementos de sapata de contato (31) e/ou dos blocos de pressão (41) e/ou dos segmentos de blindagem térmica (51) consiste do cobre.
9. Disposição, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o material dos elementos de sapata de contato (31) e/ou dos blocos de pressão (41) e/ou dos segmentos de blindagem térmica (51) consiste do latão.
10. Disposição, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o material dos elementos de sapata de contato (31) e/ou dos blocos de pressão (41) e/ou dos segmentos de blindagem térmica (51) consiste do bronze.
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