BR112020011200A2 - sistema de carregamento, em particular, para um forno de redução de derretimento de eixo - Google Patents

Abstract

A presente invenção se refere a um sistema de carregamento para um forno de redução de derretimento de eixo, que compreende: uma estrutura de armação (30) para montar em uma abertura de carga de topo de um vaso de redução de derretimento do eixo (12); um arranjo de eixo central (32) suportado pela dita estrutura de armação (30) e configurado para remover gases do efluente gasoso do forno e para introduzir materiais de carga granular a fim de formar uma pilha (40) de materiais no forno, o arranjo de eixo central compreendendo: uma chaminé central (34) para extração do efluente gasoso; um par de primeiros canais de alimentação (36, 36?) para um primeiro material, um em cada lado da dita chaminé central; e um par de segundos canais de alimentação (38, 38?) para um segundo material arranjado nos respectivos lados dos primeiros canais de alimentação. A chaminé central compreende um par de paineis de efluente gasoso opostos (44, 44?) que define um canal de efluente gasoso (46), cada painel de efluente gasoso cooperando com uma respectiva parede de partição (48, 48?) para definir um respectivo primeiro canal de alimentação (36, 36'); e cada parede de partição (48, 48?) coopera com uma respectiva parede externa (50, 50') para definir um respectivo segundo canal de alimentação (38, 38'). As paredes de partição (48, 48?) compreendem partes inferiores (54, 54?) que se estendem na direção umas das outras abaixo da dita chaminé central (34) para definir uma passagem de alimentação central (56), de acordo com o que, o material que desce através dos primeiros canais de alimentação pode, antes de fluir através da dita passagem de alimentação central, acumular nas partes inferiores (54, 54?) de acordo com o ângulo de repouso do dito material, desse modo, permitindo o autoajuste da primeira linha de estoque do material no arranjo do eixo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “SISTEMA DE CARREGAMENTO, EM PARTICULAR, PARA UM FORNO DE REDUÇÃO DE DERRETIMENTO DE EIXO”

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção, no geral, se refere ao campo de fornos metalúrgicos projetados para a produção de ferro-gusa, ferro fundido, ou qualquer outro metal fundido em liga, a partir de uma carga sólida. Mais especificamente, a mesma se refere a um sistema de carregamento que é particularmente desenhado para fornos de redução de derretimento do eixo.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[002] A tecnologia de redução de derretimento é uma tecnologia alternativa ao alto-forno convencional. O alto-forno tem sido a tecnologia dominante para a produção de ferro por séculos. Sua operação foi melhorada e otimizada continuamente; isto resultou em instalações de operação em larga escala muito eficientes.

[003] A tecnologia da redução de derretimento é um processo de fabricação de ferro, tipicamente, com base em carvão, que, como o nome claramente sugere, envolve tanto redução em estado sólido quanto derretimento.

[004] Em fornos de eixo, os gases formados pela combustão sobem através do forno em fluxo contra corrente até a carga. O contato entre estes gases e a carga irá influenciar a eficiência do forno significativamente. Um nível de carregamento constante e homogêneo é, portanto, desejável para alcançar boas permeabilidade e distribuição dos gases.

[005] Neste contexto, os equipamentos e métodos convencionais usados para alimentação e distribuição de cargas em fornos de eixo de seção transversal circular já são conhecidos, tais como, por exemplo, aqueles usados com altos-fornos, fornos de redução elétrica, fornos cúpula, e congêneres.

[006] Especificamente, em altos-fornos, a carga formada de minério classificado, pelotas, material sinterizado ou outros aglomerados convencionais, coque e calcário é carregada sequencialmente através da parte superior do forno para formar uma carga multicamadas verticalmente contínua. A carga é distribuída uniformemente ao longo da seção transversal do forno dependendo do tamanho granular de seus constituintes para garantir boas permeabilidade e distribuição dos gases ascendentes em fluxo contra corrente até a carga. Isto é alcançado pelo uso de distribuidores e/ou defletores rotativos que são alimentados com o material de carga a partir de um único local.

[007] Em fornos com seções transversais retangulares, tais como, por exemplo, em fornos de redução de derretimento do eixo, a carga que compreende minério de ferro é carregada através de um eixo superior central, ao mesmo tempo o combustível é carregado lateralmente.

[008] A fim de melhorar a eficiência da troca térmica entre os gases ascendentes e a carga pela minimização do efeito de parede e para otimizar a uniformidade da permeabilidade, colunas de diferentes materiais são convencionalmente formadas. Já que o comprimento destes fornos é bastante mais longo do que a largura do mesmo, o uso dos distribuidores empregados em fornos com seção transversal circular pode não ser adequado para estes fornos.

[009] Um exemplo do forno de redução de derretimento é, por exemplo, revelado em US 1.945.341. O carregamento do forno é realizado para formar uma coluna central de minério grosso, enquanto que uma mistura de carvão pequeno e fino é carregada adjacente às paredes. A modalidade principal aqui descrita se refere a um forno de seção transversal circular equipado com uma instalação de carregamento que compreende um gongo e tremonha. Embora, também evocando o possível uso de um forno de seção transversal retangular, nenhuma outra instalação de carregamento é descrita. Entretanto, fica claro que o equipamento de alto-forno convencional é não apropriado para fornos retangulares.

[010] DE 194 613 revela um arranjo de alto-forno com um tubo de escoamento de gás central, em que as aberturas de alimentação são arranjadas circularmente ao redor do alto-forno.

[011] DE 1758372 revela um sistema de carregamento para um alto-forno arranjado através de um eixo de forno cilíndrico. O mesmo compreende uma grande válvula de esfera em uma tremonha inferior, tremonhas laterais que alimentam um tiro e a tremonha inferior, bem como a tremonha central com tiro e válvula de esfera. A válvula e as tremonhas são arranjadas para cooperar com paredes de partição circulares internas e externas que se estendem para baixo até o interior do eixo do forno e que permite a formação de uma pilha de material central e duas anulares.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

[012] O objetivo da presente invenção é prover um melhor sistema de carregamento, que habilita um nível de carregamento / linha de estoque constante e homogêneo do material independente do comprimento e da largura (ou diâmetro) do forno.

[013] Este objetivo é alcançado por um sistema de carregamento reivindicado na reivindicação 1.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[014] De acordo com a presente invenção, um sistema de carregamento para um forno de redução de derretimento de eixo compreende: uma estrutura de armação para montar em uma abertura de carga de topo de um vaso de redução de derretimento; um arranjo de eixo central suportado pela estrutura de armação e configurado para remover gases do efluente gasoso do forno e para introduzir materiais de carga granular a fim de formar uma pilha de materiais no forno, o dito arranjo de eixo central compreendendo: - uma chaminé central para extração do efluente gasoso; - um par de primeiros canais de alimentação para um primeiro material, um em cada lado da dita chaminé central; e - um par de segundos canais de alimentação para um segundo material arranjado nos respectivos lados dos ditos primeiros canais de alimentação.

[015] A chaminé central compreende um par de paineis de efluente gasoso opostos que define o canal de efluente gasoso, cada painel de efluente gasoso cooperando com uma respectiva parede de partição para definir um respectivo primeiro canal de alimentação. Cada parede de partição coopera com uma respectiva parede externa para definir um respectivo segundo canal de alimentação.

[016] As paredes de partição compreendem partes inferiores que se estendem na direção umas das outras abaixo da chaminé central para definir uma passagem de alimentação central, de acordo com o que, o material que desce através dos primeiros canais de alimentação pode, antes de fluir através da passagem de alimentação central, acumular nas partes inferiores de acordo com o ângulo de repouso do dito material.

[017] Por meio deste desenho inventivo, as partes inferiores das paredes de partição proveem superfícies de acúmulo nas quais o primeiro material pode acumular livremente e, assim, de acordo com o ângulo de repouso do material. Isto permite o autoajuste da primeira linha de estoque do material no arranjo do eixo, e isto através da íntegra do comprimento da passagem de alimentação central.

[018] Um principal benefício da invenção é, assim, prover um sistema de carregamento que garante um constante e uniforme nível da linha de estoque da pilha de material central, desse modo, habilitando boas e constantes permeabilidade e distribuição dos gases que sobem no forno. O sistema de carregamento compreende menos partes do que em desenhos convencionais usando calhas móveis; assim, o mesmo fica menos exposto ao desgaste. O nível da linha de estoque é autoajustante; e não há condições de delimitação ou limitações em relação ao comprimento ou à largura do forno.

[019] O presente sistema de carregamento foi particularmente desenhado para vasos de redução de derretimento de eixo de seção transversal retangular (horizontal). Entretanto, o mesmo também pode ser implementado para vasos circulares.

[020] Vantajosamente, o sistema de carregamento compreende adicionalmente dois alimentadores laterais, cada qual montado na estrutura de armação e abrindo no interior do forno à jusante do arranjo de eixo central. Como será entendido, isto permite formar 5 diferentes colunas verticais de material no forno:

- uma coluna de material central formada pelo material que flui através da passagem de alimentação central; - duas colunas de material formadas pelo par de segundos canais de alimentação, um em cada lado da coluna central; e - duas colunas de material externas (ao longo das paredes longitudinais do forno) formadas pelos alimentadores laterais.

[021] O conteúdo de cada coluna de material pode ser selecionado dependendo do modo de operação desejado do forno. No geral, uma coluna pode ser composta como uma coluna de combustível ou como uma coluna de metal.

[022] No geral, uma coluna de combustível pode compreender um ou mais de carvão, coque, material carbonáceo, madeira, carvão vegetal e pode, possivelmente, incluir material de resíduo, tais como resíduo de redução ou algumas quantidades de materiais de ligação de metal.

[023] No geral, uma coluna de metal irá compreender o material a ser reduzido, em particular, um ou mais de minério, resíduo, minério de ferro, poeira.

[024] Estes materiais têm diferentes granulometrias, que variam de fina a grosseira, que podem variar de uma coluna para uma outra. Também, os materiais podem ter sido aglomerados por qualquer processo apropriado.

[025] Em uma modalidade, cada parede de partição compreende uma parte superior reta, preferivelmente vertical, que é conectada nas partes inferiores. As partes inferiores se estendem mais baixo do que os paineis de efluente gasoso e sob o canal de efluente gasoso, a dita passagem de alimentação central tendo uma seção transversal de fluxo mais estreita do que o dito canal de efluente gasoso.

[026] Preferivelmente, as paredes externas compreendem, cada qual, uma parte inferior que conecta com a dita armação para definir uma passagem de carga, à jusante da passagem de alimentação central, que é verticalmente alinhada com a abertura de carga de topo do vaso. Em particular, a parte inferior de cada parede externa pode compreender uma seção de conicidade para dentro e uma seção vertical que fica posicionada em alinhamento vertical com o respectivo painel de efluente gasoso ou adicionalmente para dentro. Esta passagem de carga define a largura (transversal) da pilha de material formada pelo arranjo de eixo central.

[027] Em modalidades, os paineis de efluente gasoso são desenhados para ser de comprimento (vertical) adaptável. Na prática, os paineis de efluente gasoso podem ser montados de forma removível na chaminé central, para permitir suas trocas por paineis de efluente gasoso de comprimentos diferentes. A modificação do comprimento dos paineis de efluente gasoso irá modificar a distância que separa as bordas inferiores dos paineis de efluente gasoso das correspondentes partes inferiores das paredes de partição, para desempenhar no nível da linha de estoque do primeiro material. Por exemplo, aumentar esta distância irá subir o nível da linha de estoque do primeiro material.

[028] De acordo com um outro aspecto, a presente invenção também se refere a um forno de redução de derretimento que compreende o vaso de redução de derretimento e o presente sistema de carregamento montado em uma abertura de carga de topo do vaso de redução de derretimento. Em modalidades, o vaso de redução de derretimento é, no geral, de seção transversal retangular.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[029] A presente invenção será agora descrita, a título de exemplo, em relação aos desenhos anexos, nos quais: a figura 1 é uma visão seccional transversal através de um forno de redução de derretimento de eixo que compreende o presente sistema de carregamento; a figura 2 é uma vista em perspectiva do forno de redução de derretimento de eixo da figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[030] A figura 1 mostra, em uma seção transversal, um forno de redução de derretimento de eixo 10 equipado com uma modalidade do presente sistema de carregamento. Os eixos geométricos longitudinal, transversal e vertical (X, Y, Z) são apresentados nas figuras, principalmente, para facilidade de explicação.

[031] Tal forno 10 é um tipo de forno de eixo, em que o mesmo é convencionalmente distinguido entre a região do eixo inferior formada por um vaso de redução de derretimento 12 e a região do eixo superior formada por um sistema de carregamento, no geral, indicada em 14, arranjada no vaso 12.

[032] O vaso de redução de derretimento 12 convencionalmente inclui uma parede de base 16, que forma a lareira do forno, e paredes laterais 18. Na prática, estas paredes consistem em um envelope metálico externo 20 internamente coberto por um revestimento cerâmico antidesgaste 22. O vaso 12 é, tipicamente, de seção transversal retangular, da forma vista em um plano horizontal, isto é, no plano (X, Y). Pode ser notado que a seção transversal vista da figura 1 é uma seção transversal vertical vista ao longo da largura do forno, significando que o eixo geométrico do comprimento do forno (eixo geométrico do comprimento do vaso) é paralelo a eixo geométrico X no desenho.

[033] O vaso 12, assim, compreende duas paredes longitudinais 18 que se estendem ao longo do eixo geométrico do comprimento do forno e duas paredes de extremidade 18’ (na figura 2), perpendiculares ao eixo geométrico do comprimento. Estas paredes definem um volume interior, no geral, de forma retangular paralelepipédica, as bordas de topo interior destas paredes definindo a abertura de carga retangular 23 no topo do vaso 12.

[034] Convencionalmente, o vaso 12 inclui adicionalmente inúmeras tubeiras, materializados pelas setas 24, para injetar explosões de ar quente na região do eixo inferior; bem como um ou mais furos de derivação (não mostrados) para extrair o metal quente.

[035] O vaso de redução de derretimento do eixo 12 é aqui descrito apenas em resumo, já que isto não é o foco da invenção e pode ser de desenho convencional e/ou de qualquer desenho apropriado.

[036] Agora, mais particularmente em relação ao sistema de carregamento 14, o mesmo compreende uma estrutura de armação 30 que é montada na abertura do vaso 23 definidas pelas bordas de topo das paredes do forno 18, 18’.

[037] A estrutura de armação 30 suporta um arranjo de eixo central 32 configurado para extrair os gases do interior do vaso e para introduzir material, a saber, material derretido, no interior do forno. O arranjo de eixo central 32 se estende ao longo do eixo geométrico do comprimento do forno X e compreende: - uma chaminé central 34 para extração do efluente gasoso; - um par de primeiros canais de alimentação 36, 36’ para um primeiro material, um em cada lado da chaminé central 34; - um par de segundos canais de alimentação 38, 38’ para um segundo material, novamente, lateralmente arranjados em relação a cada um dos primeiros canais de alimentação 36, 36’.

[038] Como pode ser visto na figura 1, o arranjo de eixo central 32 é desenhado para formar uma pilha vertical 40 de materiais no forno de eixo 10, que compreende diversas colunas de material.

[039] No presente desenho, um par de alimentadores laterais 42, 42’, um em cada lado do arranjo de eixo central 14, é vantajosamente provido para introduzir um terceiro material no forno.

[040] Para a produção de ferro-gusa no forno, material de ligação de ferro é tipicamente alimentado no interior dos segundos canais de alimentação 38, 38’. Material de redução, principalmente material carbonáceo, é introduzido por meio dos primeiros canais de alimentação 36, 36’ e dos alimentadores laterais 42, 42’.

[041] Na figura 1, a pilha 40 é mostrada esquematicamente como se estendendo verticalmente através da íntegra da altura do forno. Entretanto, em uso, fica claro que a região do eixo inferior contém metal derretido. A partir da perspectiva do processo, o combustível (material de redução/carbonáceo) e o material de ligação de ferro são pré-aquecidos e parcialmente reduzidos na região do eixo superior. A carga é, então, derretida sob uma atmosfera de redução na zona de derretimento central. A redução final dos óxidos de ferro residuais ocorre, bem como entupimento de ganga e cinzas prossegue na região do eixo inferior. As gotículas de metal e escória superaquecem e acumulam na lareira.

[042] A configuração do arranjo de eixo central 14 e dos alimentadores laterais

42, 42’ permite a formação no interior do forno de uma pilha 40 de material que compreende uma coluna central 40.1 que resulta a partir do material que flui através dos primeiros canais de alimentação 36, 36’ e adicionalmente através da abertura de alimentação central 56. A coluna de material central 40.1 fica entre duas colunas 40.2 e 40.3, que são, cada qual, formadas pelo material que flui através dos segundos canais de alimentação 38’ e 38, respectivamente. Os últimos ficam, por sua vez, entre duas colunas de material 40.4 e 40.5 que são adjacentes às paredes do forno longitudinais 18 e resultam do material introduzido por meio dos alimentadores laterais 42’ e 42. Os materiais para as cinco colunas podem ser distribuídos como segue: Coluna 40.1 - material 1: combustível, por exemplo, um ou mais de carvão, coque, material carbonáceo, madeira, carvão vegetal, etc.; Coluna 40.2 - material 2: material a ser reduzido, por exemplo, um ou mais de minério, resíduo, etc.; Coluna 40.3 - material 3: material a ser reduzido, por exemplo, um ou mais de minério, resíduo, etc., possivelmente de granulometria diferente ou composição química diferente da coluna 40.2 Frequentemente, as colunas 40.2 e 40.3 podem compreender os mesmos materiais; Coluna 40.4 - material 4: combustível, por exemplo, os mesmos materiais da coluna 40.1, resíduo de redução, etc., entretanto, possivelmente, com granulometria diferente ou composição química diferente; Coluna 40.5 - material 5: combustível, por exemplo, os mesmos materiais da coluna 40.1, resíduo de redução, etc., entretanto, possivelmente, com granulometria diferente ou composição química diferente das colunas 40.1 e/ou 40.4.

[043] Novamente, para a produção de ferro-gusa, as colunas 40.2 e 40.3 irão consistir, principalmente, em minério de ferro e outros materiais de ligação de ferro. Também, o par de colunas (40.2, 40.3), respectivamente (40.4, 40.5), pode ser alimentado com os mesmos materiais ou com diferentes materiais, da forma indicada anteriormente.

[044] Deve ser adicionalmente aqui notado que a capacidade geral do forno em operar com cinco colunas de materiais diferentes, e os materiais em cada coluna, não precisam ser necessariamente como exposto. Os versados na técnica podem decidir operar o forno diferentemente.

[045] Como será entendido, cada coluna de material se estende através da íntegra do comprimento do interior do vaso, da forma definida pelas paredes do vaso 18 e 18’.

[046] Em relação mais especificamente à construção do arranjo de eixo central 32, o mesmo compreende inúmeras paredes que se estendem longitudinalmente que definem os vários canais de alimentação e a passagem de efluente gasoso, e que são suportadas pela estrutura de armação 30.

[047] Desta maneira, a chaminé central 34 compreende dois paineis de efluente gasoso opostos 44, 44’ que definem um duto ou canal de efluente gasoso centrais 46 para evacuar os gases que sobem a partir do interior do forno. Os paineis de efluente gasoso 44, 44’ são racionalmente arranjados verticalmente e, preferivelmente, de forma reta. A chaminé central 34 tem uma cobertura de topo 34.1 (na figura 2) que fecha o duto de efluente gasoso e provê uma abertura de topo para tubulação de extração (não mostrada).

[048] Duas paredes de partição 48, 48’ são arranjadas nos lados de chaminé central 34 e cooperam com paineis de efluente gasoso 44, 44’ para definir os primeiros canais de alimentação 36, 36’.

[049] As paredes de partição 48, 48’ também cooperam com paredes externas lateralmente arranjadas adicionais 50, 50’ para definir os segundos canais de alimentação 38, 38’. As paredes externas 50, 50’, no geral, se estendem verticalmente; a parte superior é reta e paralela com a parte oposta da respectiva parede de partição 48, 48’. Em suas regiões inferiores, as paredes externas 50, 50’ são conectadas com a estrutura de armação 30, que define uma passagem do eixo superior retangular 52 que é verticalmente alinhada com a abertura do vaso 23.

[050] Cada um dos alimentadores laterais 42, 42’ inclui um par de paredes 42.1,

42.2 e 42.1’, 42.2’, que, aqui, são paredes retas, inclinadas, que se estendem paralelas umas às outras. A parede do alimentador 42.1, respectivamente 42.1’, é conectada na armação 30 abaixo da passagem de carga 52, isto é, à jusante do arranjo de eixo central 14. A parede do alimentador cooperativa 42.2, respectivamente

42.2’, também é conectada na estrutura de armação 30, mas espaçada da outra parede do alimentador para definir a passagem de alimentação entre as mesmas que abre no interior do forno e, mais precisamente, diretamente no interior da área superior do vaso 12, isto é, abaixo do arranjo de eixo central.

[051] Convencionalmente, as paredes do vaso 18, 18’, bem como as paredes 44, 48, 50… do sistema de carregamento 12, podem ser providas com tubos/canais de resfriamento internos, tipicamente arranjados no revestimento refratário, para circular um fluido refrigerante.

[052] Será percebido que as paredes de partição 48, 48’ compreendem partes de parede inferiores 54, 54’ que se estendem na direção umas das outras abaixo da chaminé central 34 para definir uma passagem de alimentação central 56. Por meio deste desenho, o material que desce através dos primeiros canais de alimentação 38, 38’ pode, antes de fluir através da passagem de alimentação central 56, acumular nas partes inferiores 54, 54’ de acordo com o ângulo de repouso do material granular, desse modo, permitindo o autoajuste da primeira linha de estoque do material, indicada em 60, no arranjo do eixo 14.

[053] Como pode ser visto, as paredes de partição 48, 48’ têm partes superiores retas 48.1, 48.1’ e partes inferiores inclinadas 54, 54’ que convergem na direção do centro do forno. As paredes de partição 48, 48’, assim, formam um tipo de funil, no qual a chaminé central 34 é arranjada. Como terá sido entendido, a chaminé central 34 define, com a região superior 48.1, 48.1’ das paredes de partição, os primeiros canais de alimentação 36, 36’. Ali, o material granular fica restrito entre as paredes cooperativas. Mas, uma vez que o material granular passa além/à jusante das bordas inferiores dos paineis de efluente gasoso 48, 48’, o mesmo não fica mais verticalmente restrito pelas últimas. O material granular pode, assim, acumular livremente nas superfícies chanfradas oferecidas pelas paredes de partição inferiores 54, 54’, onde o mesmo irá realmente acumular de acordo com o ângulo do repouso do material granular.

[054] O termo ‘ângulo de repouso’ é aqui usado de acordo com seu significado convencional. Isto é, tendo relação com o material granular, o ângulo de repouso designa o ângulo máximo de uma inclinação estável de uma pilha de tal material granular. Por exemplo, quando o material granular em massa for vertido sobre uma superfície de base horizontal, uma pilha cônica se forma. O ângulo interno entre a superfície da pilha e a superfície da base é conhecido como o ângulo de repouso; essencialmente, o ângulo de repouso é o ângulo que uma pilha forma com a horizontal.

[055] O forno de eixo 10 é mostrado em perspectiva na figura 2. É reconhecido que o vaso de redução de derretimento do eixo 12 tem forma retangular. O sistema de carregamento 14 é desenhado como uma estrutura a prova de gás no topo do vaso 12, conectado na tubulação para evacuar os gases do efluente e para suprir os respectivos canais de alimentação. Para este propósito, a íntegra do arranjo de eixo central 32, bem como os alimentadores laterais 42, 42’, são vantajosamente confinados em um envelope metálico. Este envelope é internamente coberto com um revestimento refratário, desse modo, formando as paredes externas 50, 50’, bem como as paredes dos alimentadores laterais 42, 42’. Também deve ser aqui notado que duas paredes de extremidade que se estendem transversalmente opostas (planos Y, Z) 62 correspondem (apenas uma pode ser vista) às paredes de extremidade 18’ do forno vaso e, assim, delimitam a extensão longitudinal do arranjo de eixo central 32, dos primeiro e segundos canais de alimentação e dos alimentadores laterais. Este desenho torna claro que todos os canais definidos pelas ditas paredes são abertas para cima e têm uma seção transversal de fluxo retangular.

[056] A abertura de topo 42.3, 42.3’ de cada alimentador lateral 42 é fechada por uma respectiva cobertura 64. O material, aqui carvão, chega na mesma a partir de cima por meio dos tubos 66 que ficam em comunicação com o meio de suprimento de material (não mostrado). Cada tubo 66 abre no interior da respectiva cobertura 64, 64’

em um ponto de carregamento 68.

[057] Similarmente, uma cobertura 70, 70’ é arranjada em cada lado do arranjo de eixo central 32 para cobrir os primeiro e segundo canais 36, 36’, 38 e 38’. Uma partição interna separa cada cobertura 70, 70’ em duas regiões, de forma que os tubos 72 comuniquem com os primeiros canais 36, 36’ e os tubos 74 comuniquem com os segundos canais 38, 38’. Novamente, cada um destes tubos 72 e 74 são conectados nos respectivos pontos de carregamento 72.1 e 74.1 na cobertura e, em suas extremidades superiores, com o meio de suprimento de material. Por exemplo, cada tubo ou par de tubos tem sua extremidade superior em comunicação com uma válvula de proporção localizada à jusante de uma tremonha de material, no geral, por meio de um recipiente intermediário e válvulas de vedação intermediárias (não mostradas).

[058] Pode ser aqui notado que, no presente sistema de carregamento, o material é simplesmente carregado nos respectivos canais de alimentação por meio dos tubos no interior das coberturas 64 e 70, sem tubos ou calhas móveis. O material cai a partir dos tubos no interior das respectivas coberturas e, adicionalmente, nos correspondentes canais de alimentação; sob seu fluxo gravitacional natural, o material granular tende a formar um monte triangular. Diversos pontos de carregamento podem ser providos em cada cobertura, se desejado, em particular, para fornos de maior comprimento.

[059] O nível de carregamento nos respectivos canais de alimentação pode ser monitorado por meio de radares, como é conhecido na tecnologia, ou por qualquer outro sistema apropriado.

[060] Para a produção de ferro-gusa, o material de ligação de ferro é tipicamente introduzido como o segundo material, isto é, nos segundos canais de alimentação (materiais 2 e 3, da forma descrita anteriormente). O material de ligação de ferro é de forma granular, tipicamente, com um tamanho de partícula que varia de 5 a 300 mm. Se desejado, o material de ligação de ferro pode ser preliminarmente formado em aglomerados, pelotas, briquetes ou congêneres, durante o processamento a quente ou a frio, usando aglutinantes e/ou aditivos. Se desejável, os aglomerados podem adicionalmente conter o material de redução, em particular, para formar aglomerados autorredutores.

[061] O material carbonáceo é carregado no interior do forno por meio dos primeiros canais de alimentação e dos alimentadores laterais, por exemplo, usando material, tais como os materiais 1, 4 e 5 supradescritos.

[062] O material carbonáceo carregado no interior dos alimentadores laterais 42, 42’ pode ter um tamanho de 5 a 300 mm.

[063] O nível da carga pode ser monitorado nos respectivos canais por meio de radares, da forma supramencionada.

[064] Entretanto, será percebido que o nível da linha de estoque da coluna de material central se ajusta com base no ângulo de repouso deste material. Isto garante um constante nível da linha de estoque através da íntegra do comprimento do forno. O presente sistema de carregamento, assim, permite a construção de uma coluna central de material 1, que melhora a eficiência da troca térmica entre os gases ascendentes e a carga pela minimização do efeito de parede. Além do mais, isto garante um nível de carregamento constante e homogêneo, que é benéfico em termos de permeabilidade e distribuição dos gases.

[065] Na figura 1, níveis de carga mínimo e máximo para os canais 36, 36’ e 38, 38’ são indicados como Lmin e Lmax. Isto representa a base do respectivo monte de material formado nos canais e, adicionalmente, nas correspondentes coberturas.

[066] Pode ser notado que, já que o nível da linha de estoque 60 se ajusta com base no ângulo de repouso do material que reside nas partes inferiores 54, 54’ das paredes de partição 48, 48’, o mesmo é independente do nível de carga nos canais 36 e 36’. Entretanto, o nível da linha de estoque 60 pode ser modificado pela mudança da distância D entre a borda inferior dos paineis de efluente gasoso 44, 44’ e as correspondentes partes inferiores 36 e 36’. Portanto, os paineis de efluente gasoso 44 e 44’ são preferivelmente construídos como paredes removíveis ou como paredes segmentadas, de maneira tal que a parte inferior possa, por exemplo, ser substituída por uma outra parte de parede mais longa ou mais curta. Como será entendido,

aumentar a distância D irá aumentar o nível da linha de estoque 60.

LISTA DOS SINAIS DE REFERÊNCIA

[067] 10 forno 12 vaso 14 sistema de carregamento 16 parede de base 18, 18’ paredes 20 envelope metálico externo 22 revestimento cerâmico antidesgaste 23 abertura 24 setas 30 estrutura de armação 32 arranjo de eixo central 34 chaminé central 36, 36’ primeiros canais de alimentação 38, 38’ segundos canais de alimentação 40 pilha vertical

40.1…40.5 colunas 42, 42, alimentadores laterais

42.3, 42.3’ abertura de topo 44, 44’ paineis de efluente 46 duto de efluente gasoso central 48, 48’ paredes de partição

48.1, 48.1' partes superiores 50, 50’ paredes externas 52 passagem do eixo superior 54, 54’ partes de parede inferiores 56 passagem de alimentação central 60 linha de estoque, indicada

62 paredes 64 cobertura 66 tubos 68 ponto de carregamento 70, 70’ cobertura

72.1, 74.1 pontos de carregamento 72 tubos 74 tubos Lmin, Lmax níveis de carga D distância

Claims (9)

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de carregamento para um forno de redução de derretimento de eixo, caracterizado por compreender: uma estrutura de armação (30) para montar em uma abertura de carga de topo de um vaso de redução de derretimento do eixo (12); um arranjo de eixo central (32) suportado pela dita estrutura de armação (30) e configurado para remover gases do efluente gasoso do forno e para introduzir materiais de carga granular a fim de formar uma pilha (40) de materiais no forno, o dito arranjo de eixo central compreendendo: - uma chaminé central (34) para extração do efluente gasoso; - um par de primeiros canais de alimentação (36, 36’) para um primeiro material, um em cada lado da dita chaminé central; e - um par de segundos canais de alimentação (38, 38’) para um segundo material arranjado nos respectivos lados dos ditos primeiros canais de alimentação; em que a dita chaminé central compreende um par de paineis de efluente gasoso opostos (44, 44’) que definem um canal de efluente gasoso (46), cada painel de efluente gasoso cooperando com uma respectiva parede de partição (48, 48’) para definir um respectivo primeiro canal de alimentação (36, 36'); e em que cada parede de partição (48, 48’) coopera com uma respectiva parede externa (50, 50') para definir um respectivo segundo canal de alimentação (38, 38'); em que as paredes de partição (48, 48’) compreendem partes inferiores (54, 54’) que se estendem na direção uns dos outros abaixo da dita chaminé central (34) para definir uma passagem de alimentação central (56), de acordo com o que, o material que desce através dos ditos primeiros canais de alimentação pode, antes de fluir através da dita passagem de alimentação central, acumular nas ditas partes inferiores (54, 54’) de acordo com o ângulo de repouso do dito material, desse modo, permitindo o autoajuste da primeira linha de estoque do material no arranjo do eixo.

2. Sistema de carregamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada parede de partição (48, 48’) compreender uma parte superior reta (48.1, 48.1’), preferivelmente vertical, que é conectada nas ditas partes inferiores; e as ditas partes inferiores (54, 54’) das ditas paredes de partição se estendem mais baixo do que os ditos paineis de efluente gasoso (44, 44') e sob o dito canal de efluente gasoso (46), a dita passagem de alimentação central (56) tendo uma seção transversal de fluxo mais estreita do que o dito canal de efluente gasoso (46).

3. Sistema de carregamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações, caracterizado por compreender dois alimentadores laterais (42, 42'), cada qual montado na dita estrutura de armação e abrindo no interior do dito forno à jusante do dito arranjo de eixo central.

4. Sistema de carregamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por as ditas paredes externas (50, 50') compreenderem, cada qual, uma parte inferior que conecta com a dita armação para definir uma passagem de carga, à jusante da dita passagem de alimentação central, que é verticalmente alinhada com a abertura de carga de topo do vaso.

5. Sistema de carregamento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a parte inferior de cada parede externa compreender uma seção de conicidade para dentro e uma seção vertical que fica posicionada em alinhamento vertical com o respectivo painel de efluente gasoso ou adicionalmente para dentro.

6. Sistema de carregamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os ditos paineis de efluente gasoso (44, 44') serem montados de forma removível na dita chaminé central (34), a fim de permitir o ajuste da área de fluxo entre as bordas inferiores dos paineis de efluente gasoso e as correspondentes partes inferiores das paredes de partição.

7. Sistema de carregamento, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por uma cobertura (70) fechar uma abertura de topo de cada um dos ditos primeiro e segundos canais de alimentação, cada uma das ditas coberturas compreendendo pelo menos um ponto de carregamento para conexão em um sistema de suprimento de material.

8. Forno de redução de derretimento do eixo, caracterizado por compreender um vaso de redução de derretimento do eixo (12) e um sistema de carregamento. Como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, montados em uma abertura de carga de topo do dito vaso de redução de derretimento (12).

9. Forno de redução de derretimento do eixo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o dito vaso de redução de derretimento (12) ser, no geral, de seção transversal retangular.