BR112020003576A2

BR112020003576A2 - método para carregar uma carga pré-embalada em um forno metalúrgico ou de refino, carga pré-embalada para ser descarregada em um forno metalúrgico ou de refino, e, método para carregar um conjunto pré-embalado em um forno metalúrgico ou de refino.

Info

Publication number: BR112020003576A2
Application number: BR112020003576-9A
Authority: BR
Inventors: Richard Manasek
Original assignee: Amerifab, Inc.
Priority date: 2017-08-23
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2020-09-01
Also published as: US20190063838A1; CN111032888A; BR112020003576B1; US20210270528A1; US11674754B2; EP3673089A1; WO2019040592A8; MX2020001918A; WO2019040592A1; JP7177824B2; EP3673089A4; US11112179B2; JP2020531693A; CA3072348A1

Abstract

  Um método para carregar uma carga pré-embalada em um forno metalúrgico ou de refino inclui prover um recipiente de metal descartável com pelo menos um membro de fixação e formar uma carga pré-embalada abastecendo material de refugo no recipiente de metal. O método também inclui acoplar de maneira liberável o pelo menos um material de fixação do recipiente a um dispositivo de elevação e então desacoplar a carga pré-embalada do dispositivo de elevação de modo que a combinação de material de refugo e o recipiente de metal descartável sejam carregados no forno.

Description

1 / 19 MÉTODO PARA CARREGAR UMA CARGA PRÉ-EMBALADA EM UM FORNO METALÚRGICO OU DE REFINO, CARGA PRÉ-EMBALADA

PARA SER DESCARREGADA EM UM FORNO METALÚRGICO OU DE REFINO, E, MÉTODO PARA CARREGAR UM CONJUNTO PRÉ- EMBALADO EM UM FORNO METALÚRGICO OU DE REFINO PEDIDOS RELACIONADOS

[001] O presente pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório de Patente U.S. No de Série 62/549.089, depositado em 23 de agosto de 2017, cuja descrição é aqui incorporada por referência em sua totalidade.

CAMPO DA DESCRIÇÃO

[002] A presente descrição se refere ao uso de refugo e, em particular, a um sistema de segregação e acondicionamento de refugo durante um processo de fabricação de ferro ou aço.

FUNDAMENTOS

[003] A indústria de metais exige que o material de refugo seja coletado, segregado, transportado e carregado em fornos para refusão em metal de alta qualidade em uma quantidade e com as características físicas necessárias para o produto final previsto. O refugo é utilizado na fabricação de aço por forno de arco elétrico (EAF), no forno básico a oxigênio (BOF), fundições (por exemplo, fornos de cúpula, fornos de indução, EAF etc.), operações de fundição (metais e materiais não ferrosos) e qualquer outro processo que exija um material de matéria prima baseado em refugo. Os métodos convencionais de coleta e entrega de refugo para fornos operacionais geram o resultado de aproximadamente 25-40% da carga ser material inerte (por exemplo, sujeira, areia etc.) e metais indesejáveis. Por exemplo, a introdução de materiais (metais) indesejáveis, como chumbo e cobre, em fornos de fabricação de aço e ferro pode resultar na produção de um produto final fora da especificação. Atualmente, não há uma maneira fácil de refinar esses metais a partir do produto final específico no estado fundido.

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SUMÁRIO

[004] Em uma modalidade da presente descrição, um método para carregar uma carga pré-embalada em um forno metalúrgico ou de refino inclui prover um recipiente de metal descartável com pelo menos um membro de fixação; formar uma carga pré-embalada abastecendo material de refugo no recipiente de metal; acoplar de maneira liberável o pelo menos um membro de fixação do recipiente a um dispositivo de elevação; desacoplar a carga pré-embalada do dispositivo de elevação; e carregar o material de refugo e o recipiente de metal descartável no forno.

[005] Em um exemplo desta modalidade, o método pode incluir remover sujeira, detritos e outros contaminantes da carga pré-embalada durante a etapa de formação. Em um segundo exemplo, a sujeira, detritos e outros contaminantes são removidos da carga pré-embalada caindo através de uma ou mais aberturas definidas no recipiente de metal descartável. Em um terceiro exemplo, o método pode incluir a seleção do recipiente de metal descartável com base no tipo de material de refugo para formar a carga pré- embalada.

[006] Em um quarto exemplo, a etapa de formação é executada em um local remoto do forno. Em um quinto exemplo, a etapa de formação é executada em um depósito de refugo. Em um sexto exemplo, a etapa de desacoplamento compreende liberar o pelo menos um membro de fixação do dispositivo de elevação.

[007] Em um sétimo exemplo, o método pode incluir a abertura de um teto do forno antes da etapa de desacoplamento; posicionar a carga pré- embalada em um local acima do forno quando o teto for aberto; e abaixar a carga pré-embalada no forno. Em um oitavo exemplo, o método pode incluir o fechamento do teto imediatamente após a etapa de desacoplamento. Em um nono exemplo, o método pode incluir a fusão do recipiente de metal descartável com o material de refugo.

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[008] Em um outro exemplo desta modalidade, o método pode incluir o carregamento da carga pré-embalada em um veículo de transporte em um local remoto do forno; transportar a carga pré-embalada para o forno; transferir a carga pré-embalada do veículo de transporte; e executar a etapa de carregamento após a etapa de transferência.

[009] Em outra modalidade da presente descrição, uma carga pré- embalada para ser descarregada em um forno metalúrgico ou de refino inclui um recipiente descartável compreendendo um corpo formado por uma pluralidade de arames de interconexão, o corpo definindo uma pluralidade de interstícios entre a pluralidade de arame; uma pluralidade de membros de fixação formados com ou acoplados ao corpo; e refugo segregada disposta no recipiente, sendo o refugo segregado a partir de um tipo de material específico; em que o recipiente descartável é feito de um tipo de material que é substancialmente o mesmo que o refugo; em que a carga pré-embalada está livre de sujeira, detritos e outros contaminantes que se soltam livremente através da pluralidade de interstícios definidos no recipiente.

[0010] Em um exemplo desta modalidade, o recipiente descartável pode incluir um cesto metálico de formato côncavo formado por uma pluralidade de arames de interconexão que divergem radialmente de uma extremidade inferior do mesmo. Em um segundo exemplo, o recipiente descartável pode incluir um corpo de arame substancialmente plano formado pela pluralidade de arames de interconexão que definem a pluralidade de interstícios entre os mesmos, onde a pluralidade de membros de fixação está localizada pelo menos em cada canto do corpo. Em ainda outro exemplo, o recipiente descartável pode incluir um corpo de fio em formato de caixa formado pela pluralidade de arames de interconexão, o recipiente incluindo um fundo, um topo aberto e os lados nos quais o fundo e os lados incluem a pluralidade de interstícios, e a pluralidade de membros de fixação sendo acoplados aos lados do corpo de arame.

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[0011] Em uma modalidade adicional da presente descrição, um método para carregar um conjunto pré-embalado em um forno metalúrgico ou de refino inclui separar refugo com base em pelo menos uma característica; abastecer o refugo em um recipiente de metal descartável com uma pluralidade de membros de fixação; formar o conjunto pré-embalado como uma combinação de refugo e o recipiente de metal descartável; acoplar a pluralidade de membros de fixação do recipiente a um dispositivo de elevação; elevar o conjunto pré-embalado no forno; liberar a pluralidade de membros de fixação do dispositivo de elevação; e carregar o conjunto pré- embalado no forno para uma operação de fusão.

[0012] Em um exemplo desta modalidade, o método pode incluir o carregamento do conjunto pré-embalado em um veículo de transporte em um local remoto do forno; transportar o conjunto pré-embalado para o forno; transferir o conjunto pré-embalado do veículo de transporte; e executar a etapa de carregamento após a etapa de transferência. Em outro exemplo, o método pode incluir a remoção de sujeira, detritos e outros contaminantes do refugo durante pelo menos as etapas de carregamento e formação. Em ainda outro exemplo, a sujeira, detritos e outros contaminantes são removidos do conjunto pré-embalado caindo através de uma ou mais aberturas definidas no recipiente de metal descartável. Em um exemplo adicional, o método pode incluir a seleção do recipiente de metal descartável com base na pelo menos uma característica.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0013] Os aspectos acima mencionados da presente descrição e a maneira de obtê-los se tornarão mais aparentes e a própria descrição será melhor compreendida em referência à descrição a seguir das modalidades da descrição, tomadas em conjunto com os desenhos anexos, nos quais: a Figura 1 é um esquema em corte transversal de um forno de fabricação de aço;

5 / 19 a Figura 2 ilustra um diagrama de fluxo de um processo de fusão em um forno metalúrgico; a Figura 3 é uma vista esquemática de um teto de um forno em sua posição aberta para receber uma caçamba de refugo e uma descarga de refugo no forno; a Figura 4 é uma vista em perspectiva de um projeto de cabo de aço ou vergalhão de cesta de projeto de recipiente de segregação de refugo; a Figura 5 é uma vista em perspectiva de um projeto de recipiente de segregação de refugo com projeto de cabo de aço plano; a Figura 6 uma vista em perspectiva de uma placa de projeto de recipiente de segregação de refugo e projeto de estrutura de vergalhão; e a Figura 7 ilustra um fluxograma de um método de segregação e acondicionamento de uma carga e fusão da mesma.

[0014] Os números de referência correspondentes são usados para indicar partes correspondentes nas várias vistas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0015] As modalidades da presente descrição aqui descritas não pretendem ser exaustivas ou limitar a descrição às formas precisas divulgadas na descrição detalhada a seguir. Em vez disso, as modalidades são escolhidas e descritas para que outras pessoas versadas na técnica reconheçam e compreendam os princípios e práticas da presente descrição.

[0016] Com referência à FIG. 1, uma modalidade de um forno é ilustrada como um forno de arco elétrico (“EAF”) 180. Enquanto o EAF é divulgado como um exemplo, entende-se que os princípios e ensinamentos da presente descrição podem ser facilmente aplicados em um forno de fabricação de ferro, um forno básico a oxigênio (BOF) e similares. Na FIG. 1, um EAF 180 pode incluir um invólucro de forno 112, uma pluralidade de eletrodos 114, um sistema de escape 116, uma plataforma de trabalho 118, um mecanismo basculante de oscilação 120, um cilindro basculante 122 e uma

6 / 19 câmara de gás de escape. O invólucro de forno 112 pode ser disposto de maneira móvel sobre o basculante de oscilação 120 ou outro mecanismo basculante. Além disso, o basculante de oscilação 120 pode ser alimentado pelo cilindro basculante 122. O basculante de oscilação 120 também pode ser adicionalmente preso sobre a plataforma de trabalho 118.

[0017] O invólucro de forno 112 pode incluir uma soleira côncava 124, uma parede lateral geralmente cilíndrica 126, um bico 128, uma porta de bico 130 e um teto circular cilíndrico geral 132. O bico 128 e a porta do bico 130 estão localizados em um lado da parede lateral cilíndrica 126. Na posição aberta, o bico 128 pode permitir que o ar de intrusão 134 entre na soleira 124 e queime parcialmente os gases 136 produzidos a partir da fundição. A soleira 124 é formada por um material refratário adequado. Em uma extremidade da soleira 124, está uma panela intermediária com um meio de torneira 138 na sua extremidade inferior. Durante uma operação de fusão, o meio de torneira 138 é fechado por um tampão refratário ou um portão deslizante. Depois disso, o invólucro de forno 112 é basculado, o meio de torneira 138 é destampado ou o metal aberto e fundido é vertido em uma panela de vazamento, tina de fusão ou outro dispositivo, conforme desejado.

[0018] A parede interna 126 do invólucro de forno 112 pode ser equipada com painéis resfriados a água 140 de tubulação sinuosa de enrolamento 150. Os painéis, na verdade, servem como uma parede interior no forno 180. Os coletores, que fornecem água fria e um retorno, estão em comunicação fluida com os painéis 140. Tipicamente, os coletores são posicionados perifericamente de uma maneira semelhante aos dutos de escape ilustrados 144.

[0019] O sistema de trocador de calor 110 produz uma operação mais eficiente e prolonga a vida operacional do forno EAF 110. Em uma modalidade ilustrativa, os painéis 140 podem ser instalados de modo que a tubulação sinuosa de enrolamento tenha uma orientação geralmente

7 / 19 horizontal. A tubulação 150 pode ser ligada a uma articulação ou ter uma base que é montada na parede. Alternativamente, os painéis 140 podem ser montados de modo que a tubulação sinuosa de enrolamento 150 tenha uma orientação geralmente vertical. As extremidades superiores dos painéis 140 podem definir um aro circular na margem superior da porção da parede lateral 126 do forno 180.

[0020] O sistema de trocador de calor 110 pode ser encaixado no teto 132 do forno 180, em que os painéis resfriados a água 140 têm uma curvatura que segue substancialmente o contorno em domo do teto 132. O sistema de trocador de calor 110 pode ser implantado dentro da parede lateral 126 do forno 180, do teto 132 e da entrada do sistema de escape 116, bem como em todo o sistema de escape 116. Como tal, o sistema de trocador de calor 110 pode proteger o forno e esfriar os gases residuais quentes 136 quando são conduzidos para um alojamento de saco ou outras instalações de filtragem e tratamento de ar, onde a poeira é coletada e os gases são ventilados para a atmosfera.

[0021] Em operação, os gases residuais quentes 136, a poeira e o vapor são removidos da soleira 124 através de um respiradouro 146 no invólucro de forno 112. O respiradouro 146 pode estar em comunicação com um sistema de escape.

[0022] O painel 140 pode ter uma pluralidade de tubos 150 arranjados axialmente. Os cotovelos em forma de U podem conectar comprimentos de seção adjacentes da tubulação ou tubos 150 juntos para formar um sistema de tubulação contínuo. Ligações e similares que servem adicionalmente como espaçadores podem estar entre os tubos adjacentes 150 e proveem integridade estrutural do painel 140 e são determinantes da curvatura para o painel 140.

[0023] O sistema de troca de calor ou trocador de calor 110 pode incluir pelo menos um painel da tubulação sinuosa de enrolamento 150 tendo uma entrada (não mostrada) e uma saída (não mostrada), um coletor de

8 / 19 entrada em comunicação fluida com a entrada da pelo menos um painel, coletor de saída em comunicação fluida com a saída de pelo menos um painel e um fluido de resfriamento que flui através da tubulação 150. O sistema de trocador de calor 110 resfria os gases de vapor quente 136 e a poeira que está sendo evacuada do forno metalúrgico 180 e seus componentes de suporte. A tubulação é um conjunto de comprimentos seccionais de tubos conectados montados lado a lado, em que os tubos conectados são presos um ao outro com a articulação, formando o pelo menos um painel 150.

[0024] Foi determinado que uma composição ilustrativa e desejável para a fabricação da tubulação 150 é de uma liga de bronze de alumínio. Verificou-se que as ligas de bronze de alumínio apresentam condutividade térmica acima do esperado, resistência à corrosão pelo fluxo de gases quentes (módulo de elasticidade) e boa resistência à oxidação. Assim, a vida operacional do trocador de calor é estendida. A corrosão e a erosão do trocador de calor e dos componentes relacionados são reduzidas quando são fabricadas com bronze de alumínio. O bronze de alumínio possui condutividade térmica 41% maior do que P22 (cerca de 96% Fe, 0,1% C, 0,45% Mn, 2,65% Cr, 0,93% Mo) e 30,4% do que o aço carbono (A106B). Os trocadores de calor fabricados com bronze de alumínio e suas ligas são mais eficientes e têm uma vida operacional mais longa do que o forno construído com materiais refratários e/ou outras ligas metálicas.

[0025] Também foi determinado que a tubulação 150 pode ser extrudada e que a extrusão pode ajudar a tubulação a resistir à corrosão, erosão, pressão e tensão térmica. A tubulação pode ser curvada ou dobrada para corresponder à curvatura de uma parede à qual está sendo conectada, se necessário. Mais tipicamente, as seções individuais da tubulação são presas umas às outras com uma articulação angular, de modo que o painel resultante tenha uma curvatura que é comparável à curvatura da parede.

[0026] Com referência à Figura 2, é apresentada uma visão geral de

9 / 19 um processo de fusão em um forno como o mostrado na Figura 1. O processo de fusão 200 pode incluir uma pluralidade de blocos ou etapas para executar a operação. Aqui, um primeiro bloco 202 é mostrado no qual o refugo pode ser carregado. Para fazer isso, o teto do forno pode ser puxado ou afastado, de modo que uma caçamba de carregamento possa despejar refugo no forno. Em um segundo bloco 204, o teto pode ser fechado e os eletrodos podem ser trazidos para o forno para aquecer o refugo e fundir em aço fundido. Em um terceiro bloco 206, aditivos podem ser adicionados ao forno para ajudar no processo de fusão 200. Por exemplo, uma porta lateral do forno pode ser aberta para que oxigênio ou carbono possa ser soprado ou adicionado ao forno para ajudar no processo de fusão.

[0027] Após o bloco 206, o processo de fusão 200 pode avançar para o bloco 208, onde uma etapa de formação de escória é executada. Aqui, o forno pode ser inclinado em uma direção para remover material residual do topo do líquido fundido e coletar a escória em um pote de escória. Aqui, um processo de descarburação também pode ser implementado para remover carbono ou reduzir o conteúdo de carbono do forno. Em um quinto bloco 210, uma etapa de vazamento pode ser executada onde o forno é basculado em uma direção oposta à etapa de escória. Aqui, o líquido fundido pode ser vertido em uma panela onde é processado posteriormente.

[0028] O método acima mencionado é apenas um exemplo de um processo de fusão. Antes do processo de fusão, no entanto, é necessário coletar o material de refugo que forma a carga. A carga, ou frequentemente referida como carga pré-medida, é a carga de refugo e outros materiais que são carregados em uma caçamba de refugo e despejados no forno para iniciar o processo de fusão.

[0029] Os métodos convencionais de coleta de refugo incluem empresas de refugo que coletam ou recebem material de várias fontes e segregam o refugo em pilhas em um pátio de refugo de acordo com várias

10 / 19 classificações. Exemplos dessas classificações podem incluir (a) Fusões Pesadas #1 ou #2 (HMS), (b) Pacotes #1 ou #2 , (c) Refugos de aço novo, (d) Ferro Fundido, (e) Trilho de Ferrovia, (f) Esfrangalhado, (g) Ferro Gusa e (h) Cavacos. Também podem existir outras classificações, como simplesmente ferroso e não ferroso.

[0030] Como resultado do processamento convencional de refugo por guindastes equipados com ímãs/braçadeiras, sistemas de vibração e outras máquinas de trabalho móveis, como carregadores de extremidade frontal, coleta de sujeira, areia, gelo, água ou detritos, juntamente com quaisquer metais indesejáveis que contaminam a pilha de refugo são inevitáveis e, portanto, são integrados no refugo que é carregado nos fornos. Em alguns casos, aproximadamente 25 a 40% do que é fundido são detritos e outros resíduos e, se não forem separados, esses materiais combinam-se com o material desejado para formar o produto final. Além disso, se o gelo for disperso no forno, é possível uma explosão ou outra reação violenta devido aos átomos de hidrogênio na água. Portanto, é desejável prover um método para coleta, segregação e triagem de sujeira, detritos e metais indesejáveis do material de refugo, de modo que o refugo que está sendo soldado e finalmente carregado em um forno de fusão seja quase 100% do metal desejado com pouca ou nenhuma contaminação cruzada de materiais indesejáveis.

[0031] Um método convencional para carregar refugo em um forno é coletar refugo de um centro de refugo regional, entregar o refugo a um pátio de refugo de uma fábrica e transferi-lo para uma caçamba de refugo para carregamento em um forno. Como mostrado na Figura 3, um teto de um forno 302 de um sistema convencional de fabricação de aço 300 pode ser aberto para permitir que uma caçamba de refugo 304 descarregue o refugo no forno

302. A caçamba de refugo 304 pode primeiro ser carregada com o material de carga e então um guindaste com um guincho 306 pode elevar a caçamba de refugo 304 acima do forno aberto 302. A caçamba 304 pode então ser

11 / 19 basculada para descarregar o refugo no forno 302 e, se houver muito material carregado no forno, um operador de guindaste pode manobrar a caçamba sobre o refugo e soltar a caçamba para comprimir o refugo. Isso pode ser necessário principalmente se o refugo for empilhado muito alto no forno 302 para que o teto seja fechado. Vale ressaltar que, enquanto o teto está aberto, o calor e outras energias são perdidos no forno 302. Isso torna o processo de fusão ineficiente e menos produtivo.

[0032] Além disso, as caçambas de refugo 304, como a da Figura 3, podem exigir muita manutenção para serem mantidas em serviço. Quando uma caçamba está danificada ou inutilizável, pode ser um inconveniente e aumentar a falta de produtividade em um moinho de aço, por exemplo.

[0033] Assim, os métodos convencionais de separação e manuseio de refugo são ineficientes em termos de entrega de refugo limpo ao forno. As operações de transferência de refugo por ímã e carregador de extremidade frontal indiscriminadamente coletam refugo, juntamente com outros metais indesejáveis, sujeira e detritos que são inadvertidamente misturados à mesma. Portanto é difícil, e às vezes quase impossível, prover uma fonte limpa de refugo usando métodos de manuseio convencionais. Como observado acima, aproximadamente 25 a 40% da carga de refugo pode incluir materiais indesejáveis. Este inconveniente é adicional à perda de calor ou energia do forno durante uma etapa de carregamento convencional 202 e manutenção necessária das caçambas de refugo convencionais.

[0034] Para superar esses problemas, a presente descrição provê uma ou mais modalidades nas quais o refugo pode ser colocado em um recipiente na fonte de coleta e segregação, para que as classificações adequadas de refugo possam ser mantidas durante todo o processo de transporte e entrega de refugo. Além disso, a modularização do sistema de entrega de refugo pode simplificar os métodos de carregamento do forno. Também pode garantir aos operadores de fornos de fusão que sua carga de refugo seja quase 100% da

12 / 19 qualidade e especificação do refugo que os operadores compraram.

[0035] Em um exemplo desta descrição, um método pode incluir segregar refugo em compartimentos e/ou sacos de cabo de aço que podem ser facilmente preenchidos, manuseados, transportados e carregados em fornos. Os compartimentos de cabo de aço ou sacos de cabo de aço podem ser projetados para ter espaçamento entre os cabos de aço que mantêm o refugo dentro do saco, mas permitem que qualquer sujeira ou detritos menores se soltem durante o carregamento no saco. Os sacos podem ser formados em uma cesta ou simplesmente permanecer planos com 4 pontos de elevação, ou podem ser planos, de modo que o refugo seja carregado na superfície plana e depois dobrada e amarrada em um saco fechado e seguro. Exemplos disso são mostrados nas Figuras 4 a 6 desta descrição.

[0036] Com referência à Figura 4, uma modalidade de um projeto de recipiente de segregação de refugo 400 de um saco de cabo de aço 402. O saco 402 pode ser formado por uma pluralidade de arames que se projeta radialmente para fora de um fundo do mesmo para formar barreiras pelo menos parcialmente verticais. Além disso, os arames podem se estender infinita e circunferencialmente em diferentes raios a partir do fundo para formar barreiras horizontais. Interstícios ou aberturas entre os arames podem permitir que sujeira, poeira, detritos, gelo e outros materiais indesejados não formem parte da carga.

[0037] O saco de arame 402 pode incluir um ou mais membros de fixação 404 aos quais um guincho (não mostrado) pode elevar o saco ao forno. Os membros de fixação 404 podem ser projetados para serem acoplados de maneira liberável ao guincho e, assim, um operador de guindaste, por exemplo, pode ser capaz de liberar o saco 402 do guincho, conforme desejado.

[0038] O saco de arame 402 pode ainda ser dobrado, como mostrado na Figura 4, para permitir que uma carga do material 408 seja carregada no

13 / 19 saco 402 por meio de uma extremidade superior 406. Com o saco de arame 402 pré-carregado com o material de carga 408, uma carga pré-embalada 400 é provida que pode ser carregada em uma gôndola ou vagão e enviada de um depósito de refugo para um moinho de aço, por exemplo. Vantajosamente, o material do saco de arame 402 é tal que ele também faz parte da carga. Assim, quando um guindaste eleva o saco de arame 402 e seu material de carga 408 acima da abertura do forno, o operador do guindaste pode acionar o guincho para liberar a totalidade do saco de arame 402 e carregar o material 408 no forno. O saco de arame 402 é consumível e, portanto, nenhuma caçamba de refugo é necessária. Além disso, assim que a carga pré-embalada 400 é descarregada no forno, o teto do forno pode ser imediatamente fechado para reduzir a quantidade de calor e energia perdida do forno em comparação com os processos de carregamento mais convencionais.

[0039] Na Figura 5, outra modalidade de uma carga pré-embalada 500 é ilustrada. Na Figura 4, o saco de arame 402 compreende uma estrutura côncava com ou sem o material de carga 408. Por outro lado, na Figura 5, um saco ou recipiente de cabo de aço ou 502 é projetado para ser plano, como mostrado. Pode incluir uma pluralidade de espaços ou interstícios entre os arames para manter o material de carga 508 dentro do saco 502, mas ao mesmo tempo permitir que qualquer sujeira menor, detritos, gelo etc. se soltem ao abastecer o material de carga 508 no saco 502.

[0040] O saco 502 pode incluir múltiplos membros de fixação 504 para serem acoplados de maneira liberável a um guincho de um guindaste. Como mostrado na Figura 5, há quatro membros de fixação 504 formados no saco 502, mas este é apenas um exemplo. Pode haver qualquer número de membros de fixação como parte do saco 502. Como o material de carga 508 é carregado no saco de arame plano 502, os membros de fixação 504 podem ser elevados e, eventualmente, amarrados ou acoplados uns aos outros para manter o material de carga 408 no interior do mesmo. À medida que os

14 / 19 membros de fixação 508 são elevados, o material de carga 508 pode continuar a ser carregado no saco 502 através de uma extremidade aberta 506.

[0041] Voltando à Figura 6, diferentes modalidades de uma carga pré- embalada 600 são mostradas. Aqui, a carga pré-embalada 600 faz parte de um projeto em forma de compartimento 602. Em cada caso, o compartimento 602 é em formato de caixa com uma extremidade aberta 606 para carregamento do material de carga. O arame 610 ou outro material usado para formar os compartimentos 602 pode ser disposto para definir aberturas ou fendas 608 no mesmo para permitir que detritos menores, sujeira, gelo etc. caiam. Essas aberturas ou fendas 608 podem ser definidas em cada lado e fundo dos compartimentos 602. Os compartimentos 602 podem ainda incluir construção de vergalhões com estrutura de canto de placa para fortalecer os compartimentos.

[0042] Semelhante às Figuras 4 e 5, os compartimentos 602 podem incluir uma pluralidade de membros de fixação 604 para acoplamento, de maneira liberável, a um guincho ou outro dispositivo de elevação. Além disso, quando carregados com material de carga, os compartimentos 602 são produtos consumíveis, pois também fazem parte da carga. Assim, ao descarregar o material de carga no forno, toda a carga pré-embalada 600 (incluindo o compartimento 602) pode ser descarregada no forno para fusão. Isso permite um processo de carregamento e fusão mais controlável e eficiente e diminui a ineficiência e a perda de energia do forno ao usar uma caçamba de refugo convencional. Como observado acima, a caçamba de refugo convencional geralmente é sobrecarregada com material de refugo e, portanto, a caçamba é usada para comprimir o material de carga no forno. Além disso, quando a caçamba despeja o material no forno, o material de carga cai livremente no forno e pode induzir uma reação violenta. Na presente descrição, um guindaste pode elevar a carga pré-embalada descartável acima do forno e soltá-la lentamente no forno para minimizar a reação da carga

15 / 19 sendo descarregada no forno. Assim, há um processo de carregamento mais controlado.

[0043] Em cada uma das modalidades das Figuras 4 a 6, os exemplos de diferentes cargas pré-embaladas são mostrados nos quais um saco, recipiente, compartimento de arame etc. é mostrado como parte do material de carga. Como tal, o material do saco, recipiente, compartimento etc. pode ser um aço macio e seu tamanho pode variar dependendo do forno no qual o saco, recipiente, compartimento etc. está sendo descarregado. Além disso, o tamanho de cada saco, por exemplo, pode depender da quantidade de carga necessária para um determinado ciclo de fusão. Além disso, o tamanho de cada saco, por exemplo, também pode ser personalizado ou otimizado para ajustar uma maior densidade de carga pré-embalada em uma gôndola ou vagão ao transportar para um moinho de aço, por exemplo. Em alguns casos, o saco, recipiente ou compartimento de arame pode ser tão grande quanto um escritório ou sala. Em um exemplo não limitativo, um compartimento de arame pode ser maior do que 3,6 m x 3,6 m (12' x 12') com lados com pelo menos 1, 2 m (4') de altura.

[0044] Em um exemplo, um compartimento feito com construção de vergalhões, juntamente com uma estrutura de canto da placa pode incluir espaçamento entre os vergalhões para permitir que os detritos sejam peneirados, mas o refugo permaneça dentro do compartimento. Outro exemplo de um compartimento pode ser formado com 100% de construção de vergalhão com espaçamento entre os vergalhões para permitir que os detritos se separem, mas o refugo permaneça dentro do compartimento.

[0045] Os materiais de fabricação para os compartimentos e os sacos podem ser consistentes com as características químicas e físicas do material de refugo. O tamanho e o projeto dos compartimentos e sacos podem variar para acomodar os requisitos do fabricante para a operação do forno. Os compartimentos ou sacos também podem ser dimensionados para uso ideal

16 / 19 para carregamento direto em caçambas de refugo ou diretamente em um forno. Por exemplo, um compartimento ou saco de 1,8 m x 1,8 m x 1,8 m (6 pés x 6 pés x 6 pés) pode incluir aproximadamente 7,2 toneladas (16.000 libras) de carga de aço metálico.

[0046] Compartimentos ou sacos menores podem ser utilizados e carregados por um transportador no forno, eliminando assim o processo de enchimento e descarga de caçambas de refugo. A abordagem de compartimentos ou sacos pode melhor assegurar que a qualidade do material carregado no forno seja consistente, livre de sujeira e detritos e livre de outras impurezas metálicas e não metálicas.

[0047] Transportadores ou guinchos podem ser projetados para incluir um conector que é acoplado de maneira liberável aos membros de fixação do respectivo compartimento ou saco de arame. Como tal, um operador pode controlar os conectores para liberar o compartimento ou o saco de arame diretamente no forno, quando desejado. Qualquer conector convencional que atenda a esse tipo de construção pode ser usado neste projeto.

[0048] Com referência à Figura 7, é mostrada uma modalidade de um processo de carregamento e fusão 700. O processo 700 inclui uma pluralidade de blocos ou etapas para executar o processo. Em um primeiro bloco 702, por exemplo, material de refugo e similares podem ser separados de acordo com certas características como descrito acima em um depósito de refugo. Pode ser por tipo de metal, ferroso versus não ferroso etc. Por exemplo, alguns tipos de aço podem permitir resíduos como o cobre, enquanto outros tipos de aço não. No depósito de refugo, o material pode ser separado em pilhas diferentes, de acordo com as características acima mencionadas.

[0049] Uma vez que o material de refugo é separado, o material pode ser carregado em um recipiente descartável ou consumível, como sacos de arame, recipientes de cabo de aço, compartimentos etc., como descrito acima e mostrado nas Figuras 4 a 6. A combinação do material separado e o

17 / 19 respectivo recipiente forma uma carga pré-embalada no bloco 704. O tamanho do recipiente usado pode depender do local para o qual está sendo enviado e do tamanho da carga necessária para uma dada operação de fusão. Recipientes de tamanhos diferentes podem ser armazenados ou providos ao depósito de refugo para abastecer ou formar a carga pré-embalada no bloco

704. Uma vez que a carga pré-embalada é formada, ela pode ser carregada em uma gôndola, vagão ou outro meio transportável (por exemplo, navio-tanque, caminhão etc.) e enviados para o moinho de ferro ou aço no bloco 706. É desejável carregar a carga pré-embalada em uma gôndola ou vagão de alta densidade e os sacos, recipientes, compartimentos, de arame etc. podem alcançar esse objetivo.

[0050] No moinho de fabricação de aço ou ferro, a carga pré- embalada pode ser descarregada no bloco 708 e acoplada de maneira liberável a um guindaste, transportador ou outro dispositivo de elevação no bloco 710. Os conectores podem ser acoplados aos membros de fixação de tal maneira que a carga pré-embalada possa ser simplesmente depositada no forno a qualquer momento liberando a conexão entre eles. No bloco 712, por exemplo, a carga pré-embalada pode ser levada ao forno e elevada pelo guindaste ou transportador até o forno. No bloco 714, o teto do forno pode ser aberto e a carga pré-embalada pode ser elevada ou levantada e posicionada acima da extremidade aberta do forno.

[0051] O guindaste ou transportador (ou outro dispositivo de elevação) pode então abaixar a carga pré-embalada, incluindo o saco de arame descartável ou consumível, cesta, recipiente ou compartimento, na massa em fusão e liberar a carga pré-embalada no bloco 716. À medida que a carga pré- embalada é liberada na massa em fusão no bloco 716, o guindaste ou transportador pode sair da área do forno para que o teto possa ser fechado. Uma vez fechado o teto, os eletrodos podem ser abaixados até a massa em fusão para serem o processo de fusão no bloco 718. Durante o processo de

18 / 19 fusão, o saco de arame, a cesta, o recipiente, o compartimento etc. que formavam parte da carga pré-embalada é consumido no forno no bloco 720.

[0052] Em alguns casos, o saco de arame, cesto, recipiente, compartimento etc. pode ser usado para transferir o material de carga do depósito de refugo para a moinho de aço, por exemplo, e uma vez no moinho o material de carga pode ser movido para uma caçamba de refugo convencional. Embora essa opção ainda exista, o uso de recipiente descartável em vez da caçamba de refugo representa um processo de fusão mais eficiente e produtivo. De qualquer forma, o uso do saco de arame ou de outro recipiente ainda permite remover detritos, sujeira, gelo e outros contaminantes da carga para reduzir ou eliminar impurezas metálicas. Isso pode resultar em um maior rendimento metálico por volume de material de carga e um menor consumo de energia por tonelada de produção devido à eliminação de até 25% do volume de sujeira e detritos.

[0053] As modalidades da presente descrição podem prover muitas economias e melhorias que podem resultar do uso do(s) sistema(s) descrito(s) neste documento. Por exemplo, as modalidades descritas neste documento podem eliminar aquecimentos fora da especificação como resultado de uma redução ou eliminação de impurezas metálicas no refugo que está sendo usado. Como resultado, a perda de lucro resultante dos aquecimentos degradante ou de formação de refugo devido a composição incorreta pode ser eliminada. Como descrito acima, sujeira e detritos exigem significativamente mais energia por tonelada para fusão quando comparados ao aço.

[0054] As modalidades descritas neste documento também podem prover métodos de armazenamento mais ambientalmente seguros para o refugo na instalação operacional. Além disso, métodos simplificados de carregamento podem ser providos para o refugo, seja pelo uso contínuo de uma caçamba de refugo ou implementando um processo de carregamento mais contínuo.

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[0055] Embora modalidades exemplificativas que incorporem os princípios da presente descrição tenham sido divulgadas aqui, a presente descrição não se limita às modalidades divulgadas. Em vez disso, esta descrição destina-se a cobrir quaisquer variações, usos ou adaptações da descrição usando seus princípios gerais. Além disso, este pedido destina-se a abranger os desvios da presente descrição que se enquadram na prática conhecida ou costumeira na técnica a que essa descrição se refere e que são englobadas pelos limites das reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para carregar uma carga pré-embalada em um forno metalúrgico ou de refino, caracterizado pelo fato de que compreende: prover um recipiente de metal descartável com pelo menos um membro de fixação; formar uma carga pré-embalada abastecendo material de refugo no recipiente de metal; acoplar de maneira liberável o pelo menos um membro de fixação do recipiente a um dispositivo de elevação; desacoplar a carga pré-embalada do dispositivo de elevação; e carregar o material de refugo e o recipiente de metal descartável no forno.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a remoção de sujeira, detritos e outros contaminantes da carga pré-embalada durante a etapa de formação.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a sujeira, detritos e outros contaminantes são removidos da carga pré-embalada caindo através de uma ou mais aberturas definidas no recipiente de metal descartável.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a seleção do recipiente de metal descartável com base no tipo de material de refugo para formar a carga pré- embalada.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de formação é executada em um local remoto do forno.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a etapa de formação é executada em um depósito de refugo.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de desacoplamento compreende liberar o pelo menos um membro de fixação do dispositivo de elevação.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: abrir um teto do forno antes da etapa de desacoplamento; posicionar a carga pré-embalada em um local acima do forno quando o teto for aberto; e abaixar a carga pré-embalada para dentro do forno.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o fechamento do teto imediatamente após a etapa de desacoplamento.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a fusão do recipiente de metal descartável com o material de refugo.

11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: abastecer a carga pré-embalada em um veículo de transporte em um local remoto do forno; transportar a carga pré-embalada para o forno; transferir a carga pré-embalada do veículo de transporte; e executar a etapa de carregamento após a etapa de transferência.

12. Carga pré-embalada para ser descarregada em um forno metalúrgico ou de refino, caracterizada pelo fato de que compreende: um recipiente descartável compreendendo um corpo formado por uma pluralidade de arames de interconexão, o corpo definindo uma pluralidade de interstícios entre a pluralidade de arame; uma pluralidade de membros de fixação formados com ou acoplados ao corpo; e refugo segregado disposto no recipiente, o refugo segregado sendo de um tipo de material específico; em que o recipiente descartável é feito de um tipo de material que é substancialmente o mesmo que o refugo; em que a carga pré-embalada é livre de sujeira, detritos e outros contaminantes que se soltam livremente através da pluralidade de interstícios definidos no recipiente.

13. Carga pré-embalada de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o recipiente descartável compreende um cesto metálico de formato côncavo formado por uma pluralidade de arames de interconexão que divergem radialmente a partir de uma extremidade inferior do mesmo.

14. Carga pré-embalada de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o recipiente descartável compreende um corpo de arame substancialmente plano formado pela pluralidade de arames de interconexão que definem a pluralidade de interstícios entre eles, em que a pluralidade de membros de fixação está localizada pelo menos em cada canto do corpo.

15. Carga pré-embalada de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o recipiente descartável compreende um corpo de arame em formato de caixa formado pela pluralidade de arames de interconexão, o recipiente incluindo um fundo, um topo aberto e lados nos quais o fundo e os lados incluem a pluralidade de interstícios e a pluralidade de membros de fixação sendo acoplados aos lados do corpo de arame.

16. Método para carregar um conjunto pré-embalado em um forno metalúrgico ou de refino, caracterizado pelo fato de que compreende: separar o refugo com base em pelo menos uma característica; abastecer o refugo em um recipiente de metal descartável com uma pluralidade de membros de fixação; formar o conjunto pré-embalado como uma combinação de refugo e o recipiente de metal descartável; acoplar a pluralidade de membros de fixação do recipiente a um dispositivo de elevação; elevar o conjunto pré-embalado no forno; liberar a pluralidade de membros de fixação do dispositivo de elevação; e carregar o conjunto pré-embalado no forno para uma operação de fusão.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: abastecer o conjunto pré-embalado em um veículo de transporte em um local remoto do forno; transportar o conjunto pré-embalado para o forno; transferir o conjunto pré-embalado do veículo de transporte; e executar a etapa de carregamento após a etapa de transferência.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a remoção de sujeira, detritos e outros contaminantes do refugo durante pelo menos as etapas de carregamento e formação.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a sujeira, detritos e outros contaminantes são removidos do conjunto pré-embalado caindo através de uma ou mais aberturas definidas no recipiente de metal descartável.

20. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a seleção do recipiente de metal descartável com base em pelo menos uma característica.