BR112018000228B1

BR112018000228B1 - Compensador de fole

Info

Publication number: BR112018000228B1
Application number: BR112018000228-3A
Authority: BR
Inventors: Klaus Mutschler; Paul Tockert; Jean-Paul CLOSENER; Christian De Gruiter; Nicolas SCHLESSER
Original assignee: Paul Wurth S.A.
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2016-07-06
Publication date: 2022-11-01
Also published as: EP3320249B1; UA121988C2; KR101907196B1; TW201710510A; CN107850247A; BR112018000228A2; CN107850247B; US10378071B2; JP6464312B2; US20180195139A1; RU2695849C1; WO2017005811A1; JP2018527540A; TWI690598B; EP3320249A1; LU92766B1; KR20180012340A

Abstract

COMPENSADOR DE FOLE. Trata-se de um compensador de fole para uma instalação de carregamento de um forno metalúrgico. O compensador de fole compreende um tubo de extremidade de entrada e um tubo de extremidade de saída oposto, e uma seção de fole disposta entre o tubo de extremidade de entrada e o tubo de extremidade de saída, sendo que a seção de fole é formada por uma série de dobras e permite o movimento relativo entre o tubo de extremidade de entrada e o tubo de extremidade de saída. De acordo com a presente invenção, um forro flexível não estrutural, de preferência, gaxeta de tela de arame, está disposto ao longo de uma parede interna do compensador de fole e se estende por pelo menos parte do comprimento da seção de fole. O forro flexível não estrutural tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, em que a primeira extremidade é conectada de maneira fixa ao tubo de extremidade de entrada e a segunda extremidade é conectada de maneira fixa ao tubo de extremidade de saída.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção refere-se, de modo geral, a um compensador de fole para uma instalação de carregamento de um forno metalúrgico.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[002] Instalações de carregamento de topo sem campânula ganharam amplo uso em alto forno ao redor do mundo. As mesmas compreendem normalmente um dispositivo giratório de distribuição equipado com uma calha de distribuição que é giratória em torno do eixo geométrico central vertical do forno e é rotatória em torno de um eixo geométrico horizontal perpendicular ao eixo geométrico central. Em múltiplas instalações de tremonha, duas ou mais tremonhas de material são dispostas em paralelo; sendo que cada uma é dotada de suas próprias portas de entrada e de saída. Embora o forno metalúrgico seja alimentado com o material a partir de uma tremonha, outra tremonha pode ser preenchida simultaneamente com material. A fim de garantir que o forno metalúrgico seja alimentado com a quantidade correta, cada tremonha de material compreende um sistema de pesagem para determinar o peso da tremonha de material e o conteúdo da mesma. Tais sistemas de montagem exigem um movimento relativo entre a tremonha de material e o forno metalúrgico. As disposições de fole, que são denominadas muitas vezes de compensadores, são usadas em geral para compensar tal movimento relativo. Embora, no presente documento, seja feita referência ao uso de disposições de fole em combinação com uma instalação de carregamento do tipo tremonha paralela, as mesmas são usadas em outros tipos de instalações de carregamento, tais como, por exemplo, o tipo de alimentação central. Além disso, as disposições de fole podem ser dispostas em dutos, tais como, por exemplo, duto de alívio de pressão.

[003] Tais compensadores formam um tubo com uma seção de fole formada por uma série de dobras que fornecem uma determinada flexibilidade entre as extremidades de entrada e de saída do tubo. As dobras formam receptáculos que são necessários para obter essa flexibilidade. Os receptáculos internos da seção de fole são expostos ao material que passa através do tubo. Qualquer material ou acúmulo de poeira nesses receptáculos reduz o tamanho dos mesmos e, consequentemente a flexibilidade da seção de fole. Uma vez que material ou poeira tiver acumulado nos receptáculos, a seção de fole acabará entupindo e não poderá mais realizar essa função por completo. Os compensadores entupidos impedem que o sistema de pesagem funcione corretamente uma vez que o movimento relativo entre a tremonha de material e o forno metalúrgico não é mais garantido. No entanto, a determinação correta de quantidade de material com o qual o forno metalúrgico é alimentado é essencial para o funcionamento correto do último. Desse modo, é importante impedir o entupimento dos compensadores.

[004] Sugeriu-se no passado dispor uma placa de proteção no interior do compensador para direcionar material além dos receptáculos. Tal placa de proteção pode, por exemplo, ser soldada à extremidade de entrada do tubo, isto é, acima da seção de fole, e passar além da seção de fole para uma região abaixo da seção de fole. A fim de permitir o movimento relativo entre as extremidades de entrada e de saída do tubo, a placa de proteção não pode ser soldada à extremidade de saída do tubo. Tal placa de proteção permite que o material seja guiado além da seção de fole reduz o acúmulo de material nos receptáculos. Além disso, uma gaxeta anular pode ser disposta na extremidade de saída do tubo entre a placa de proteção e o tubo. Devido à gaxeta anular que tem que cooperar com o movimento relativo entre a placa de proteção e o tubo e devido a altas pressões que prevalecem no tubo, tal gaxeta não pode impedir completamente que a poeira penetre na região entre a placa de proteção e a seção de fole. Desse modo, a poeira ainda pode acumular nos receptáculos da seção de fole e, com o tempo, impedir o funcionamento correto do compensador.

PROBLEMA DA TÉCNICA

[005] Desse modo, o objeto da presente invenção é fornece um compensador de fole com capacidade para reduzir ou eliminar acúmulo de poeira na seção de fole. Esse objeto é obtido por um compensador de fole, de acordo com a reivindicação 1.

DESCRIÇÃO GERAL DA INVENÇÃO

[006] A invenção fornece um compensador de fole para uma instalação de carregamento de um forno metalúrgico O compensador de fole compreende um tubo de extremidade de entrada e um tubo de extremidade de saída oposto, e uma seção de fole disposta entre o tubo de extremidade de entrada e o tubo de extremidade de saída, sendo que a seção de fole é formada por uma série de dobras e permite o movimento relativo entre o tubo de extremidade de entrada e o tubo de extremidade de saída. De acordo com a presente invenção, um forro flexível não estrutural está disposto ao longo de uma parede interna do compensador de fole e se estende por pelo menos parte do comprimento da seção de fole. O forro flexível não estrutural tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, em que a primeira extremidade é conectada de maneira fixa ao tubo de extremidade de entrada, e a segunda extremidade é conectada de maneira fixa ao tubo de extremidade de saída. Por "não estrutural", entende-se que o forro flexível não está adaptado para sustentar o peso.

[007] Tal forro flexível não estrutural cobre pelo menos parte do comprimento da seção de fole do compensador e liga em ponte o vão entre o tubo de extremidade de entrada e o tubo de extremidade de saída, desse modo, garantindo que o material alimentado através do compensador seja alimentado além dos receptáculos da seção de fole. Uma vez que o forro flexível não estrutural é conectado de maneira fixa ao compensador entre o tubo de extremidade de entrada e o tubo de extremidade de saída, nenhum material ou poeira pode penetrar no espaço entre o forro flexível e a seção de fole. Desse modo, nenhum material ou poeira pode se assentar nos receptáculos da seção de fole. Desse modo, o funcionamento correto do compensador é mantido. A conexão do forro tanto ao tubo de extremidade de entrada quanto ao tubo de extremidade de saída é possível devido ao fato de que o forro por si só também é flexível. Com o uso de tal forro flexível, a placa de proteção rígida usada em dispositivos de técnica anterior não é mais necessária.

[008] O forro flexível não estrutural é à prova de poeira a fim de evitar que a poeira passe através do mesmo e atinja os receptáculos da seção de fole. O forro flexível não estrutural por si só é produzido a partir de um material à prova de poeira ou compreende um revestimento à prova de poeira.

[009] De preferência, o forro flexível não estrutural é formado por um material flexível, reforçado ou não. Com máxima preferência, o forro flexível é formado por uma gaxeta de tela de arame.

[010] O forro flexível não estrutural pode compreender um ou mais materiais escolhidos dentro do grupo que compreende silício, Kevlar®, Viton®, Twaron® ou uma combinação dos mesmos. O forro flexível não estrutural pode compreender, por exemplo, pelo menos uma camada produzida a partir de fibra sintética, de preferência, fibra sintética de para-aramida. As fibras de para- aramida são preferenciais devido à resistência a calor e à alta tenacidade das mesmas e propriedades de módulo elástico. Desse modo, o forro flexível não estrutural pode compreender uma ou mais camadas de materiais, tais como Kevlar® ou Twaron®. O forro flexível pode compreender adicionalmente pelo menos uma camada produzida a partir de silicone.

[011] Uma gaxeta de tela de arame que compreende três camadas de silicone e três camadas de Kevlar® pode tolerar pressões de até 0,3 MPa (3 barg) e temperaturas de até 200 °C -momentaneamente até mesmo até 400 °C. Tais gaxetas de tela de arame resistem a até 20 alívios de pressão por hora, sendo que cada um é associado a uma diferença de pressão de até 0,3 MPa (3 bar).

[012] Vantajosamente, a primeira extremidade do forro flexível não estrutural é conectada de maneira fixa ao tubo de extremidade de entrada, e a segunda extremidade do forro flexível não estrutural é conectada de maneira fixa ao tubo de extremidade de saída. A conexão pode ocorrer, por exemplo, por meio de soldagem, parafusos, prendedores ou cola. De todo modo, a conexão ocorrerá de modo que seja garantida uma conexão estanque a gás e estanque a poeira do forro flexível não estrutural ao compensador.

[013] De preferência, o forro flexível não estrutural é sustentado por dobras voltadas para dentro da seção de fole. Desse modo, as dobras voltadas para dentro, ou convoluções, da seção de fole fornecem suporte adicional para o forro flexível não estrutural.

[014] Alternativamente, o forro flexível não estrutural é sustentado por uma placa de suporte disposta entre o forro flexível não estrutural e as dobras da seção de fole. Tal placa de suporte pode se estender por toda a altura da seção de fole ou por parte da mesma.

[015] O tubo de extremidade de entrada e/ou o tubo de extremidade de saída pode compreender uma extensão que se estende na direção do tubo de extremidade oposto, desse modo, reduzindo o vão entre o tubo de extremidade de entrada e o tubo de extremidade de saída. A redução de vão permite o uso de um forro flexível não estrutural com um comprimento mais curto devido ao fato de que o vão a ser ligado em ponte, a fim de proteger a seção de fole, é mais curto. A extensão também pode fornecer uma área de conexão maior para fixar o forro flexível não estrutural à mesma. Tal área de conexão maior pode facilitar conectar o forro flexível ao tubo de extremidade de entrada e/ou ao tubo de extremidade de saída.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[016] As modalidades preferenciais da invenção serão descritas agora, a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[017] A Figura 1 é uma vista em corte transversal através de uma porção de uma instalação de carregamento de um forno metalúrgico, de acordo com a técnica anterior conhecida;

[018] A Figura 2 é uma vista em corte transversal ampliada através de um compensador de fole da Figura 1;

[019] A Figura 3 é uma vista em corte transversal através de uma porção de um compensador de fole de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção;

[020] A Figura 4 é uma vista em corte transversal através de uma porção de um compensador de fole de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção; e

[021] A Figura 5 é uma vista em corte transversal através de uma porção de um compensador de fole de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção;

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES PREFERENCIAIS

[022] A Figura 1 mostra uma porção da instalação de carregamento de um forno metalúrgico, sendo que a instalação de carregamento é do tipo Bell Less Top® com tremonhas paralelas, e o forno metalúrgico é um alto forno. A instalação de carregamento mostrada na Figura 1 é do tipo tremonha paralela. Outras instalações de carregamento, tais como, por exemplo, do tipo alimentação central, também são abrangidas pela presente invenção.

[023] A porção da instalação de carregamento 10 representada na Figura 1 compreende duas tremonhas de material 12. Duas válvulas de vedação (não mostradas) são dispostas a jusante dos portões de material em um invólucro de válvula 16 para formar um fechamento estanque a gás entre as tremonhas de material e o alto forno. Os compensadores de fole 18 (também denominados de compensadores de fole superiores) estão dispostos entre as tremonhas de material 12 e o invólucro de válvula 16. Os compensadores de fole 18 fornecem a flexibilidade necessária para permitir que as tremonhas de material se movam em relação ao alto forno. Essa flexibilidade é necessária para o funcionamento correto do sistema de pesagem (não mostrado) usado para determinar a quantidade de material em uma tremonha de material e, consequentemente, a quantidade de material om o qual o alto forno foi alimentado. Um funil de descarga 20 está disposto a jusante do invólucro de válvula 16 para coletar material das diferentes tremonhas de material 12 e para alimentar uma calha de distribuição 22 com o material por meio de um único bico alimentador (não mostrado) através de uma caixa de engrenagens de calha de distribuição 24. Um compensador de fole 26 (também denominado de compensador de fole inferior) é disposto, em geral, entre o funil de descarga 20 e a caixa de engrenagens de calha de distribuição 24.

[024] Embora a Figura 1 mostre uma disposição para uma instalação com duas tremonhas de material, o supracitado também é verídico para instalações com três ou mais tremonhas de material. Conforme mencionado acima, a instalação do tipo alimentação central também pode ser idealizada.

[025] A Figura 1 também mostra dutos de alívio de pressão 28 conectados às tremonhas de material 12. Os compensadores de fole 30 também podem estar dispostos em tais dutos de alívio de pressão 28.

[026] A Figura 2 mostra uma vista ampliada do compensador de fole inferior 26, de acordo com a técnica anterior conhecida. Tal compensador compreende, de modo geral, um tubo de extremidade de entrada 40 e um tubo de extremidade de saída oposto 42, e uma seção de fole 44 disposta entre os mesmos. A seção de fole 44 é formada por uma série de dobras que permitem o movimento relativo entre os tubos de extremidade de entrada e de saída 40, 42. Tradicionalmente, a fim de impedir acúmulo de material e de poeira nas dobras da seção de fole 44, uma placa de proteção 46 é conectada de maneira fixa ao tubo de extremidade de entrada 40 e percorre ao longo da seção de fole 44 até o tubo de extremidade de saída 42. Uma gaxeta anular 48 está disposta entre a placa de proteção 46 e o tubo de extremidade de saída 42 a fim de impedir que material e poeira entrem no espaço entre a seção de fole 44 e a placa de proteção 46. Além disso, um inserto de desgaste 50 fixado a uma porção de funil (não mostrado) disposta a montante do compensador de fole 26 pode se estender no compensador de fole 26 e fornecer um elemento adicional que guia a vasta maioria do material além da seção de fole 44. No entanto, verificou-se que até mesmo com esses recursos de proteção, a poeira ainda se acumula nos receptáculos das seções de fole e entre partes diferentes com o movimento relativo. O acúmulo de poeira, não apenas nos receptáculos das seções de fole, como também entre duas superfícies onde o movimento relativo deve ser permitido, pode prejudicar a flexibilidade do compensador e precisa, portanto, ser evitado.

[027] Uma porção de um compensador de fole, de acordo com a primeira modalidade da presente invenção, é mostrada na Figura 3. Tal compensador de fole compreende, de modo geral, um tubo de extremidade de entrada 40 e um tubo de extremidade de saída oposto 42, e uma seção de fole 44 disposta entre os mesmos. Os tubos de extremidade 40, 42, respectivamente, estão localizados na extremidade de uma dentre as tremonhas de material respectivamente na extremidade do invólucro de válvula, e deve ser verificado que o suporte dos tubos de extremidade 40 e 42 em relação ao forno é garantido por uma estrutura de suporte geral (não representado). A seção de fole 44 é formada por uma série de dobras que permitem o movimento relativo entre os tubos de extremidade de entrada e de saída 40, 42. De acordo com a presente invenção, um forro flexível não estrutural 60 está disposto em uma parede interna 62 do compensador de fole 26 e se estende por pelo menos parte do comprimento da dita seção de fole 44. O forro flexível não estrutural 60 tem uma primeira extremidade 64 conectada de maneira fixa ao tubo de extremidade de entrada 40 por meio dos parafusos 65 e uma segunda extremidade 66 conectada de maneira fixa ao tubo de extremidade de saída 42 por meio dos parafusos 67. A construção do forro flexível não estrutural 60 é adaptada de modo a deixar a tremonha, à qual está conectada, se mover livremente em relação ao invólucro de válvula, isto é, idealmente, a mesma não deve absorver energia desse movimento relativo a fim de evitar restrições mecânicas desnecessárias e, consequentemente, evitar desgaste e potencialmente rachaduras ou rompimento.

[028] O forro flexível não estrutural 60 é à prova de poeira a fim de evitar que a poeira passe através do mesmo e atinja os receptáculos da seção de fole e é, portanto, por si só produzido a partir de um material à prova de poeira ou compreende um revestimento à prova de poeira.

[029] O forro flexível não estrutural 60 é, por exemplo, uma gaxeta de tela de arame que pode compreender três camadas de silicone e três camadas de uma fibra sintética de para-aramida, tais como Kevlar®. Tal forro flexível não estrutural 60 tem uma espessura de cerca de 5 mm e fornece uma solução estanque a gás e estanque a poeira a fim de impedir que gás e poeira entrem nos receptáculos internos da seção de fole 44. Tal forro flexível não estrutural 60 tolera pressões de até 0,3 MPa (3 barg) e temperaturas de até 200 °C - momentaneamente até 400 °C. Com até 20 alívios de pressão por hora, sendo que cada um é associado a uma diferença de pressão de cerca de 0,3 MPa (3 bar), tal forro flexível 60 pode ter uma vida útil de cerca de 5 anos.

[030] O forro flexível não estrutural 60 está disposto de modo a repousar sobre as dobras voltadas para dentro 68, ou convoluções, da seção de fole 44. À medida que a pressão aumenta no compensador de fole, o forro flexível não estrutural 60 é empurrado contra as dobras voltadas para dentro 68, sendo que as últimas limitam o movimento forro flexível 60.

[031] Uma porção de um compensador de fole, de acordo com a segunda modalidade da presente invenção, é mostrada na Figura 4. Visto que esse compensador de fole é muito semelhante àquele mostrado na Figura 3, nem todos os recursos são descritos a título de concisão. De acordo com essa modalidade, uma placa de suporte 70 está disposta entre o forro flexível não estrutural 60 e as dobras voltadas para dentro 68 da seção de fole 44. Tal placa de suporte 70 pode se estender por toda a altura da seção de fole 44 ou por parte da mesma.

[032] Uma porção de um compensador de fole, de acordo com a terceira modalidade da presente invenção, é mostrada na Figura 5. Visto que esse compensador de fole é muito semelhante àquele mostrado na Figura 3, nem todos os recursos são descritos a título de concisão. De acordo com essa modalidade, os tubos de extremidade tanto de entrada quanto de saída 40, 42 compreendem uma extensão 72, 72' que estende o comprimento dos tubos de extremidade e entrada e de saída 40, 42, desse modo reduzindo o vão entre os tubos de extremidade e entrada e de saída 40, 42. LEGENDA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS: 10 instalação de carregamento 12 tremonha de material 16 invólucro de válvula 18 compensadores de fole 20 funil de descarga 22 calha de distribuição 24 caixa de engrenagens de calha de distribuição 26 compensador de fole 28 dutos de alívio de pressão 30 compensadores de fole 40 tubo de extremidade de entrada 42 tubo de extremidade de saída 44 seção de fole 46 placa de proteção 48 gaxeta anular 50 inserto de desgaste 60 forro flexível não estrutural 62 parede interna 64 primeira extremidade 65 parafusos 66 segunda extremidade 67 parafusos 68 dobras voltadas para dentro 70 placa de suporte 72, 72’ extensão

Claims

1. Compensador de fole (18) para uma instalação de carregamento de um forno metalúrgico, sendo que o dito compensador de fole (18) compreende um tubo de extremidade de entrada (40) e um tubo de extremidade de saída oposto (42), e uma seção de fole (44) disposta entre o dito tubo de extremidade de entrada (40) e o dito tubo de extremidade de saída (42), sendo que a dita seção de fole (44) é formado por uma série de dobras e permite o movimento relativo entre o dito tubo de extremidade de entrada (40) e o dito tubo de extremidade de saída (42), um forro flexível não estrutural (60) estar disposto em uma parede interna (62) do dito compensador de fole (18) e que se estende por pelo menos parte do comprimento da dita seção de fole (44), sendo que o forro flexível não estrutural (60) tem uma primeira extremidade (64) e uma segunda extremidade (66), em que a dita primeira extremidade (64) é conectada de maneira fixa ao dito tubo de extremidade de entrada (40), e a dita segunda extremidade (66) é conectada de maneira fixa ao dito tubo de extremidade de saída (42); caracterizado por o dito forro flexível não estrutural (60) ser formado por uma gaxeta de tela de arame e compreender pelo menos uma camada produzida a partir de silicone e pelo menos uma camada produzida a partir de fibra sintética.

2. Compensador de fole (18), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito forro flexível não estrutural (60) compreender pelo menos três camadas produzidas a partir de silicone e pelo menos três camadas produzidas a partir de fibra sintética.

3. Compensador de fole (18), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a dita fibra sintética ser fibra sintética de para-aramida.

4. Compensador de fole (18), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o dito forro flexível não estrutural (60) ser produzido a partir de um material à prova de poeira ou compreende um revestimento à prova de poeira.

5. Compensador de fole (18), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o forro flexível não estrutural (60) ser formado por um material flexível, reforçado ou não.

6. Compensador de fole (18), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a dita primeira extremidade (64) do dito forro flexível não estrutural (60) ser conectada de maneira fixa ao dito tubo de extremidade de entrada (40), e a dita segunda extremidade (66) do dito forro flexível não estrutural (60) é conectada de maneira fixa ao dito tubo de extremidade de saída (42).

7. Compensador de fole (18), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o dito forro flexível não estrutural (60) ser conectado de maneira fixa ao tubo de extremidade de entrada e/ou de saída (40, 42) por meio de soldagem, parafusos (65), prendedores ou cola.

8. Compensador de fole (18), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por o dito forro flexível não estrutural (60) ser sustentado por dobras voltadas para dentro (68) da dita seção de fole (44).

9. Compensador de fole (18), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por o dito forro flexível não estrutural (60) ser sustentado por uma placa de suporte (70) disposta entre o dito forro flexível não estrutural (60) e as ditas dobras da dita seção de fole (44).

10. Compensador de fole (18), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por pelo menos um dentre o dito tubo de extremidade de entrada (40) e o dito tubo de extremidade de saída (42) compreender uma extensão (72, 72') que se estende na direção do tubo de extremidade oposto.