BR112016003600B1

BR112016003600B1 - Conjunto de anel de pressão para sapatas de contato em um sistema de elétrodos

Info

Publication number: BR112016003600B1
Application number: BR112016003600-0A
Authority: BR
Inventors: Seppo JUVONEN
Original assignee: Metso Outotec Finland Oy
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2014-08-20
Publication date: 2023-10-24
Also published as: EA029350B1; ZA201601093B; CN105473970B; SA516370588B1; EP3039362B1; US20160198531A1; FI20135863A; BR112016003600A2; US10039158B2; PL3039362T3; FI125874B; EA201690174A1; WO2015028706A1; EP3039362A1; CN105473970A

Abstract

conjunto de anel de pressão para sapatas de contato em um sistema de elétrodos. a invenção se refere a um conjunto de anel de pressão para sapatas de contato em um sistema de elétrodos de uma fornalha de arco elétrico provido com pelo menos um conjunto de coluna de elétrodos. o conjunto de coluna de elétrodos compreende de um anel de sapata de contato formado a partir de uma pluralidade de elementos de sapata de contato (31), um anel de pressão formado de uma pluralidade de blocos de pressão (41), e uma blindagem térmica formada de uma pluralidade de segmentos de blindagem térmica. uma ranhura alongada (46) é formada substancialmente em ambas bordas laterais verticais (45) de cada bloco de pressão (41), e uma barra de travamento (61) alongada é posicionada nas ranhuras (46) de dois blocos de pressão (41) adjacentes para a junção dos blocos de pressão (41) entre si. a formação da barra de travamento (61) se conjuga, essencialmente, com a formação das ranhuras (46) dos dois referidos blocos de pressão (41). cada barra de travamento (61) vem a ser travada em seu posicionamento nas ranhuras (46) por meio de cavilhas de sujeição (49) através dos orifícios (48) presentes nos blocos de pressão (41).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere a um conjunto de anel de pressão para sapatas de contato em um sistema de elétrodos de um forno elétrico a arco. Mais especificamente, a invenção se refere a um conjunto de anel de pressão para sapatas de contato em um sistema de elétrodos de um forno elétrico a arco provido com pelo menos um conjunto de coluna de elétrodos, a parte inferior do conjunto de coluna de elétrodos compreende de um anel de sapata de contato formado de uma pluralidade de elementos de sapata de contato, um anel de pressão formado de ma pluralidade de blocos de pressão conectados entre si para a formação de um anel anular circundando o anel de sapata de contato, os blocos de pressão do referido anel de pressão sendo providos com foles hidráulicos através dos quais 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 dodos, a referida blindagem térmica formada de uma pluralidade de segmentos de blindagem térmica conectados entre si.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[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 sapata 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 pluralidade 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] Conforme mencionado anteriormente, o anel de pressão consiste de uma pluralidade de blocos de pressão conectados entre si na forma de um anel. Os blocos de pressão são feitos, normalmente, de elementos de cobre maciço. Nos sistemas atuais, as conexões entre os blocos de pressão são muito frequentemente fabricadas de modo que os ressaltos ou cunhas sejam usinados nas bordas laterais dos elementos de cobre. Desse modo, neste tipo de disposição, no estágio de fabricação, deve ser reservado material de cobre extra da moldagem de fundição de cobre, cuja metade do material extra devendo ser cortada para a obtenção de um ressalto. Portanto, ocorrendo desperdício de material.

[0005] Os orifícios de passagem para as cavilhas ou parafusos são formados junto aos ressaltos mencionados acima com os blocos de pressão adjacentes sendo conectados entre si pelas referidas cavilhas ou parafusos. Isto leva a haver uma desvantagem ou empecilho devido ao prevalecimento de uma elevada fadiga de tensão no anel de pressão direcionada junto à tensão de cisalhamento das cavilhas. Portanto, muito provavelmente quando em uso, haverá a ocorrência de clivagem nas suturas entre os blocos de pressão adjacentes.

[0006] Um outro empecilho se torna óbvio quando tem de vir a ser trocada uma simples sapata de contato. Devido a presença dos ressaltos, três blocos de pressão devem ser separados para a alteração de uma sapata de contato simples.

[0007] Adicionalmente com referência ao estado anterior da técnica, o documento EP1971190 apresenta um conjunto de anel de pressão aonde os blocos de pressão adjacentes são conectados entre si com um mecanismo de conexão em separado. Para o referido mecanismo de conexão, as ranhuras são usinadas nas bordas laterais dos blocos de pressão com o mecanismo de conexão sendo impulsionado nas referidas ranhuras a partir da parte de cima. O mecanismo de conexão apresenta um formato adelgaçado na direção longitudinal do mesmo sendo então portanto muito difícil se separar o mecanismo de conexão após o mesmo ter sido instalado no local.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

[0008] Um objetivo da presente invenção consiste na provisão de um conjunto de anel de pressão inovativo para sapatas de contato em um sistema de elétrodos de um forno elétrico a arco que venha a superar as desvantagens e empecilhos relacionados ao estado anterior da técnica.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0009] Os objetivos da presente invenção são alcançados através do conjunto de anel de pressão, caracterizado principalmente pelo fato de que uma ranhura alongada vem a ser formada substancialmente em ambas bordas laterais verticais de cada bloco de pressão, de modo que dois blocos de pressão adjacentes nas referidas ranhuras fiquem guarnecidos e com aberturas em sentido um ao outro, as referidas ranhuras sendo mais largas junto à base das ranhuras do que junto às bordas laterais dos blocos de pressão, com uma barra de travamento alongada sendo colocada nas ranhuras dos dois blocos de pressão adjacentes para unirem os blocos de pressão entre si, cada barra de travamento sendo mais espessa transversal na sua direção longitudinal junto à ambas de suas laterais do que em relação a parte intermediária, de modo que o formato da barra de travamento se conjugue essencialmente com o formato das ranhuras dos dois referidos blocos de pressão adjacentes, e com cada barra de travamento sendo travada em posição nas ranhuras através da sujeição de cavilhas de sujeição junto aos orifícios de passagem nos blocos de pressão.

[0010] Preferencialmente, tanto as barras de travamento quanto as ranhuras são providas contendo engastes conjugados entre si de modo a formarem uma junção em formato de sambladura entre si. OS engastes de conjugação são pressionados de encontro uns aos outros, com as cavilhas de sujeição sendo apertadas, de modo que a partir da junção ali formada sejam transmitidas forças através dos engastes para a barra de travamento.

[0011] As ranhuras nas bordas laterais dos blocos de pressão se estendem a partir da extremidade superior de cada bloco de pressão em sentido descendente nas proximidades da extremidade de base do mesmo aonde as referidas ranhuras se apresentam fechadas pelo ressalto.

[0012] As barras de travamento são formadas de material antimagnético, preferencialmente aço austenítico.

[0013] As cavilhas de sujeição se estendem da superfície externa de cada bloco de pressão até a barra de travamento aonde as referidas cavilhas de sujeição vem a ser rosqueadas. As cavilhas de sujeição e os orifícios formados a partir das mesmas nos blocos de pressão são cobertos com tampas.

[0014] Entre as vantagens fixadas pela invenção pode ser mencionado que a fixação do conjunto de anel de pressão é muito melhor do que as disposições do estado anterior da técnica. A fixação é muito importante devido ao conteúdo de dióxido de carbono no forno ter de ser o suficiente. Uma outra vantagem conseguida pela invenção indica que a reposição dos blocos de pressão requer muito menos trabalho sendo de muito mais fácil execução do que antes. Além disso, em construções anteriores do forno, existe um risco quanto ao elétrodo vir a se precipitar ao interior do forno. A presente invenção minimiza tal risco. Ainda, a sapata de contato sob o anel de pressão pode ser substituída com mais facilidade do que antes e para a reposição de uma simples sapata de contato somente um bloco de pressão tem de ser removido enquanto que a mesma reposição requer a remoção de três blocos de pressão adjacentes nas disposições pelo estado anterior da técnica.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] Os desenhos de acompanhamento, que são incluídos para proporcionarem com uma compreensão adicional da invenção e constituem parte deste relatório descritivo, ilustram as modalidades da invenção e em conjunto com a parte descritiva auxiliam na explicação dos princípios da invenção. Tem-se que:

[0016] a Fig. 1 consiste de uma vista lateral em elevação esquemática de um forno elétrico a arco.

[0017] A Fig. 2 consiste de uma vista lateral em elevação esquemática de um conjunto de coluna inferior de elétrodos do forno elétrico a arco da Fig.1 em maior escala.

[0018] A Fig. 3 consiste de uma vista axonométrica de uma parte do conjunto de coluna inferior de elétrodos.

[0019] A Fig. 4 consiste de uma vista da seção transversal de uma disposição para a conexão das sapatas de pressão entre si.

[0020] A Fig. 5 representa um detalhe da Fig.4 em uma maior escala.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0021] 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 um deles é mostrado na Fig. 1.

[0022] 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 de 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.

[0023] Conforme pode ser melhor observado nas Figuras 3 e 4, uma ranhura 46 é formada em ambas bordas laterais 45 de cada bloco de pressão 41. As ranhuras 46 são abertas em sentido ascendente se estendendo a partir das extremidades superiores 42 dos blocos de pressão 41 próximos das extremidades da base 43 dos mesmos. Desse modo, em cada adjacência de dois blocos de pressão 41, as ranhuras 46 são abertas entre si. Uma barra de travamento alongada 61 é colocada nas referidas ranhuras 46 para junção dos blocos de pressão adjacentes 41 entre si. De modo a se assegurar o apertamento do ajuste entre a barra de travamento 61 e as ranhuras 46 nos blocos de pressão adjacentes 41 as referidas ranhuras 46 não se estendem verticalmente através dos blocos de pressão da extremidade superior 42 até a extremidade de fundo 43 dos blocos de pressão 41 em sentido descendente, com as referidas ranhuras 46 sendo fechadas com um ressalto 47 próximo da extremidade de base 43 dos blocos de pressão 41. Os orifícios 48 são formados nos blocos de pressão 41, os referidos orifícios se estendem a partir da guarnição externa dos blocos de pressão 41 para o interior das referidas ranhuras 46. Preferencialmente, tem-se provisão de uma multiplicidade de tais orifícios 48 para cada ranhura 46. Os orifícios 54 correspondentes são formados nas barras de travamento 61, aonde os orifícios 51 são providos com roscas para a fixação das cavilhas 49. Desse modo, as barras de travamento 61 são travadas em posição nas ranhuras 46 por meio de apertamento das cavilhas 49 através dos orifícios 48 presentes nos blocos de pressão 41.

[0024] Então, com referência especialmente as Figuras 4 e 5, tanto as ranhuras 46 nos blocos de pressão 41 quanto as barras de travamento 61 apresentam uma configuração específica. Na direção circunferencial dos blocos de pressão 41, as ranhuras 46 se apresentam mais amplas junto à base das ranhuras do que em relação as bordas laterais 45 dos blocos de pressão 41. As barras de travamento 61 são formadas de uma maneira similar de modo serem mais espessas transversais as suas direções longitudinais junto à ambas laterais do que na parte intermediária vindo a ter os seus formatos conjugados com os formatos das ranhuras 46 de dois blocos de pressão 41 adjacentes. De modo que as barras de travamento 61 em conjunção com as ranhuras 46 formam uma junção em formato de sambladura. Mais especificamente, tanto as barras de travamento 61 quanto as ranhuras 46 são disponibilizadas com engastes de conjugação 52, 53. Quando do apertamento das cavilhas de sujeição 49, os referidos engastes 52, 53 são pressionados entre si, sendo que a junção das forças passam através dos engastes 52, 53 junto à barra, ao invés de imporem uma tensão transversal junto aos orifícios de sujeição 49, devido a grande área dos engastes 52, 53,com as pressões superficiais permanecendo a um nível baixo.

[0025] As barras de travamento 61 são feitas de material antimagnético, e um material preferível alternativo consiste do aço austenítico. Os orifícios 48 e as cavilhas de sujeição 49 nos mesmos advém da superfície externa dos blocos de pressão 41 cobertas com tampas 50 feitas preferencialmente do mesmo material como dos blocos de pressão 41, preferencialmente cobre.

[0026] 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 maciço 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.

[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

1. Conjunto de anel de pressão para sapatas de contato em um sistema de elétrodos de um forno elétrico a arco provido contendo pelo menos um conjunto de coluna de elétrodos, com a parte inferior do conjunto de coluna de elétrodos (1) incorporando um anel de sapata de contato (3) formado de uma pluralidade de elementos de sapata de contato (31), 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 disponibilizados com foles hidráulicos (47) através dos quais 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) formada de uma pluralidade de segmentos de blindagem térmica (51) conectados entre si, em que a ranhura alongada (46) é formada substancialmente em ambas bordas laterais verticais (45) de cada bloco de pressão (41), de modo que dois blocos de pressão (41) adjacentes as referidas ranhuras (46) estejam guarnecidos e abertos em sentido uns dos outros, com as referidas ranhuras sendo mais amplas junto à extremidade de base das ranhuras (46) do que em relação as bordas laterais (45) dos blocos de pressão (41), de modo que uma barra de travamento alongada (61) seja posicionada nas ranhuras (46) de dois blocos de pressão (41) adjacentes para a junção dos referidos blocos de pressão (41) entre si, cada barra de travamento (61) se apresentando mais espessa transversal na sua direção longitudinal do que em ambas laterais do que em relação a parte intermediária, de modo que a formação da barra de travamento (61) se conjugue essencialmente com a formação das ranhuras (46) dos dois referidos blocos de pressão (41), em que cada barra de travamento (61) é travada em seu posicionamento nas ranhuras (46) por meio de cavilhas de sujeição (49) através dos orifícios (48) presentes nos blocos de pressão (41), o conjunto caracterizado pelo fato que tanto as barras de travamento (61) quanto as ranhuras (46) são providas com engastes (52, 53) conjugando-se entre si para a formação de uma junção em formato de sambladura, entre os mesmos.

2. Conjunto de anel de pressão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato dos engastes de conjugação (52, 53) serem pressionados uns de encontro aos outros quando as cavilhas de sujeição (49) são apertadas, de modo que as forças da junção formada pelas mesmas sejam transmitidas através dos engastes (52, 53) entre si (61).

3. Conjunto de anel de pressão, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato das ranhuras (46) nas bordas laterais (45) dos blocos de pressão (41) se estenderem a partir da extremidade superior (41) de cada bloco de pressão (41) em sentido descendente na proximidade da extremidade de base (43) dos mesmos aonde as referidas ranhuras (46) são fechadas por um ressalto (47).

4. Conjunto de anel de pressão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato da barra de travamento (61) ser feita de material antimagnético.

5. Conjunto de anel de pressão, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato do material da barra de travamento (61) consistir de aço austenítico.

6. Conjunto de anel de pressão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato dos orifícios de sujeição (49) se estenderem a partir da superfície externa de cada bloco de pressão (41) até a barra de travamento (61) no interior da qual as referidas cavilhas de sujeição (49) são rosqueadas.

7. Conjunto de anel de pressão, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato das cavilhas de sujeição (49) e dos orifícios (48) formados pelas mesmas nos blocos de pressão (41) serem cobertos com tampas (50).