BR112020016390B1

BR112020016390B1 - Aparelho de submersão de sucata de metal fundido

Info

Publication number: BR112020016390B1
Application number: BR112020016390-2A
Authority: BR
Inventors: Richard S. Henderson; Jason Tetkoskie; Chris T. Vild; Edward Shilling
Original assignee: Pyrotek, Inc
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2023-11-07
Also published as: KR20200121906A; MX2020008538A; JP2021517932A; BR112020016390A2; CA3090845A1; JP7431167B2; CN111868465A; EP3743663A4; EP3743663A1; WO2019178122A1; CN111868465B

Abstract

a presente invenção refere-se a dispositivo de submersão de sucata de metal compreendendo uma câmara superior aberta, incluindo paredes de um material resistente ao calor, uma entrada posicionada na câmara, uma saída posicionada na base da câmara e uma rampa adjacente à parede lateral da câmara. o dispositivo ainda incluindo uma palheta removível e/ou desviador.

Description

ANTECEDENTES

[001] O presente pedido reivindica o benefício de prioridade do pedido US No. de Série 15 / 921.047, depositado em 14 de março de 2018, a descrição completa do qual é expressamente incorporada neste documento por referência.

[002] A presente invenção refere-se a um método e a um aparelho aprimorados para fundir sucata de metal, como alumínio. No entanto, esta descrição não está limitada ao uso com alumínio, mas sim, é relevante para todos os metais fundidos.

[003] A sucata de alumínio pode ser dividida em duas categorias gerais. A primeira categoria de sucata é composta de partes grandes, como partes de motor de combustão interna, que geralmente são autosubmersas. A segunda categoria de sucata é denominada sucata leve, como recipientes triturados de alimentos e bebidas ou aparas de usinagem e limalhas. A sucata leve é difícil de submergir e, portanto, difícil de derreter.

[004] Os sistemas de fusão convencionais para sucata leve têm o problema de que a sucata flutuante pode se acumular na baía de fusão, interferindo seriamente na eficiência do processo. Esses sistemas convencionais também levam a níveis mais elevados de formação de camada superficial e perda de fusão resultante da sucata de alumínio flutuante que é convertida em óxido e metal de alumínio livre que é ocluído na camada superficial. Além da perda de fusão, altos níveis de escuma requerem processamento mais intenso a jusante para separar esses materiais a fim de fornecer metal purificado.

[005] A Patente U.S. 4.128.415 descreve um sistema para fundir sucata de metal em um meio fundido que inclui um alojamento geralmente cilíndrico em seção transversal e tendo porções superior e inferior. A sucata de metal é introduzida em um corpo de meio de fusão fundido contido na parte superior do alojamento. Um suprimento de meio de fusão fundido é adicionado à parte superior do alojamento através de uma voluta localizada na parte inferior. O meio de fusão fundido é fornecido ou adicionado pela ação de um impulsor localizado na porção inferior e montado em um eixo de transmissão que se estende através da porção superior. As palhetas são montadas no eixo de transmissão para controlar o movimento do fluxo do corpo de meio de fusão fundido e sucata de metal na porção superior do alojamento, criando um vórtice neste corpo com o propósito de misturar o meio de fusão fundido e a sucata de metal.

[006] A Patente U.S. No. 3.997.336 descreve um sistema para fundir sucata de metal em um meio de fusão fundido que compreende um alojamento tendo uma porção superior em que o meio de fusão e a sucata são reunidos para iniciar a fusão. O alojamento também possui uma parte inferior na qual uma voluta está localizada. Um impulsor, tendo um cubo central, uma banda circunferencial em torno do cubo e palhetas inclinadas projetando-se radialmente do cubo para a banda, é posicionado na parte inferior do alojamento para cooperar com a voluta de modo que, após a rotação do impulsor, sucata de metal e meios de fusão são movidos para baixo e para fora do alojamento.

[007] A Patente U.S. No. 4.518.424 descreve um método de fusão de sucata de metal em um meio de fusão fundido. O método compreende as etapas de fornecimento de um corpo de meio de fusão fundido em um alojamento tendo uma porção superior e uma porção inferior, a porção inferior tendo uma seção de parede geralmente cilíndrica. Um suprimento de sucata de metal é adicionado ao alojamento e um suprimento de meio de fusão fundido é introduzido na parte superior do alojamento. A fusão da sucata de metal é iniciada ingerindo-a e direcionando o meio de fusão fundido para baixo no alojamento por ação de um impulsor posicionado na porção inferior, o impulsor tendo um elemento de anel plano tendo uma abertura no centro e tendo lâminas se estendendo do referido elemento de anel a um elemento de disco substancialmente circular.

[008] A Patente U.S. No. 4.486.228 descreve um método para fundir sucata de metal em um meio de fusão fundido. O método compreende as etapas de fornecimento de’ um corpo de meio de fusão fundido em um alojamento tendo uma porção superior e uma porção inferior, a porção inferior tendo uma seção de parede geralmente cilíndrica. Um suprimento de sucata de metal é adicionado ao alojamento e um suprimento de meio de fusão fundido é introduzido na parte superior do alojamento. A fusão da sucata de metal é iniciada ingerindo-a e o meio de fusão fundido para baixo no alojamento por ação de um impulsor posicionado na porção inferior, o impulsor tendo um elemento de anel plano tendo uma abertura no centro do mesmo e tendo lâminas se estendendo do referido elemento de anel a um elemento de disco substancialmente circular. A sucata e o meio de fusão entram na abertura no elemento de anel em uma direção axial e são impulsionados a partir dela em uma direção radial pelo uso das lâminas. O impulsor é posicionado na seção de parede cilíndrica de modo que pelo menos o elemento de anel coopere com ele para mover a sucata e o meio de fusão da porção superior através do referido impulsor branco, evitando substancialmente a recirculação do meio de fusão fundido dentro do alojamento para a porção superior.

[009] A Patente U.S. No. 4.437.650 descreve um aparelho para fundir unidades flutuantes relativamente grandes de sucata de metal em meios ou meio de fusão fundido, as unidades tendo películas de óxido e inclusões sólidas, líquidas e gasosas. Depois que as unidades são carregadas em um meio de fusão, camadas de metal recém-fundido são apresentadas ao meio fundido. O aparelho inclui um compartimento para aquecer o meio fundido e meios para bombear o meio do compartimento de aquecimento para um compartimento circular para receber as grandes unidades de sucata de metal.

[0010] A Patente U.S. No. 4.286.985, a descrição da qual é aqui incorporada por referência, descreve um sistema de fusão por vórtice para ingerir e fundir sucata de metal que de outra forma tende a flutuar na superfície de um meio de fusão fundido. O método inclui as etapas de fornecimento de um suprimento do meio de fusão e direção do meio do suprimento para uma porção superior de um receptáculo tendo uma abertura de saída na porção inferior do mesmo. O fluxo do meio de fusão que entra no receptáculo produz um vórtice do meio no receptáculo, conforme o meio flui para fora da abertura inferior. A quantidade de fluxo do meio de fusão para o receptáculo e o tamanho da abertura inferior são tais que um nível predeterminado do meio é mantido no receptáculo.

[0011] As Patentes dos Estados Unidos 6.036.745; 6.074.455; e 6.217.823 também descrevem dispositivos de submersão de sucata de metal. As divulgações de cada uma dessas patentes são aqui incorporadas por referência.

BREVE DESCRIÇÃO

[0012] Vários detalhes da presente descrição são resumidos a seguir para fornecer um entendimento básico. Este resumo não é uma visão geral extensiva da descrição e não se destina a identificar certos elementos da descrição, nem a delinear seu escopo. Em vez disso, o objetivo principal deste resumo é apresentar alguns conceitos da descrição de uma forma simplificada antes da descrição mais detalhada que é apresentada a seguir.

[0013] De acordo com uma primeira modalidade, um dispositivo de submersão de sucata de metal é fornecido. O dispositivo inclui uma câmara superior aberta com paredes de um material resistente ao calor, uma entrada posicionada em uma base ou parede lateral da câmara, uma saída posicionada na base ou parede lateral da câmara e uma rampa adjacente à parede lateral da câmara. A parede lateral inclui ainda uma palheta removível incluindo um elemento de gancho adequado para engatar na borda superior da câmara.

[0014] De acordo com uma outra modalidade, um sistema de submersão de sucata de metal fundido é fornecido. O sistema inclui um poço de submersão de sucata em vórtice. O poço de submersão de sucata em vórtice inclui um desviador sobrepondo uma saída. O desviador pode ser um corpo cilíndrico que define um interior oco com uma pluralidade de passagens sendo formadas no corpo e se comunicando com o interior oco. O interior oco pode estar em comunicação de fluido com a saída do poço de submersão de sucata em vórtice.

[0015] De acordo com outra modalidade, um sistema de submersão de sucata de metal fundido é fornecido. O sistema inclui um poço de submersão de sucata em vórtice. O poço de submersão de sucata em vórtice inclui um desviador sobrepondo uma saída do poço de submersão de sucata em vórtice. O desviador é suspenso por um conjunto de suspensão. O conjunto de suspensão inclui um braço tendo uma primeira extremidade para fixação a um local fora do poço de submersão de sucata e uma segunda extremidade recebendo uma primeira extremidade de uma coluna. Uma segunda extremidade da coluna é anexada ao desviador.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0016] A FIGURA 1 é uma representação esquemática de um forno de reciclagem de metal fundido tradicional;

[0017] A FIGURA 2 é uma vista em corte transversal de um poço de bomba tradicional e poço de carga do forno da Figura 1;

[0018] A FIGURA 3 é uma vista em plano de topo, parcialmente em corte transversal de uma primeira modalidade de um poço de carga da invenção;

[0019] A FIGURA 4 é uma vista em corte transversal do poço de carga da Figura 3;

[0020] A FIGURA 5 é uma vista em corte transversal de uma modalidade alternativa do poço de carga da invenção;

[0021] A FIGURA 6 é uma vista em corte transversal de uma outra modalidade alternativa do poço de carga da invenção;

[0022] A FIGURA 7 é uma vista em corte transversal de uma quarta modalidade alternativa do poço de carga da invenção;

[0023] A FIGURA 8 é uma vista em corte transversal de uma quinta modalidade alternativa do poço de carga da invenção;

[0024] A FIGURA 9 é uma vista em corte transversal de uma sexta modalidade alternativa do poço de carga da invenção;

[0025] A FIGURA 10 é uma vista em plano de topo do poço de carga da Figura 9;

[0026] A FIGURA 11 é uma vista em corte transversal de uma outra modalidade alternativa em que a forma da parede de carga é modificada;

[0027] A FIGURA 12 é uma vista em perspectiva de uma configuração de poço de carga inclusiva de palheta alternativa;

[0028] A FIGURA 13 é uma modalidade alternativa de poço de carga incluindo um elemento desviador, mostrado em sombreado, inserido dentro da saída do poço de carga;

[0029] A FIGURA 14 é uma vista em perspectiva do elemento desviador da Figura 13;

[0030] A FIGURA 15 é uma vista em perspectiva de um braço de posicionamento de desviador em associação com um poço de carga;

[0031] A FIGURA 16 é uma vista em perspectiva do desviador com coluna; e

[0032] A FIGURA 17 é uma vista lateral do desviador da figura 16 em corte transversal.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0033] Agora será feita referência em detalhes a várias modalidades da invenção, exemplos das quais são ilustrados nos desenhos anexos. Embora a invenção seja descrita em conexão com as modalidades representadas, será entendido que não se destina a limitar a invenção a essas modalidades. Pelo contrário, destina-se a cobrir todas as alternativas, modificações e equivalentes que possam ser incluídos no espírito e no escopo da invenção definidos pelas reivindicações anexas.

[0034] A presente invenção é direcionada a um sistema de submersão de sucata do tipo tipicamente empregado em processos de reciclagem de metal, como a reciclagem de alumínio. Na reciclagem de metais, é necessário fundir sucatas para tratamento e beneficiamento. Uma grande parte das peças de sucata de alumínio têm paredes finas como resultado da ação mecânica de conformação a partir da qual são formadas, como, por exemplo, raspagem, perfuração e laminação a frio. A fusão de pedaços de sucata de parede fina é particularmente difícil porque a submersão rápida em metal fundido é severamente dificultada pelo fato de que pedaços de sucata de parede fina flutuam no metal fundido. De forma problemática, a exposição prolongada à atmosfera hostil em um forno de fusão tradicional resulta em perda de oxidação extremamente alta.

[0035] Em uma operação de fusão típica usada para converter sucata leve em lingote, um forno de fusão é fornecido com uma fornalha fechada e um poço lateral aberto conectado. Normalmente, o sidewell é dividido em um poço de bomba e um compartimento de fusão. Uma bomba ou outro aparelho de indução de fluxo de metal fundido é posicionado externamente ao compartimento de fusão (por exemplo, no poço da bomba) e faz com que o metal fundido flua da fornalha para o compartimento de fusão. Normalmente, o compartimento de fusão é dividido em um poço de carga e um poço de escória. Pedaços de sucata de metal são alimentados no compartimento de fusão, particularmente seu componente de poço de carga. A escória flutuante é removida da superfície do metal fundido no poço de escória.

[0036] Com referência agora à figura 1, um forno de reciclagem de alumínio 10 é representado. O forno 10 inclui um componente principal de fornalha 12 que é aquecido, por exemplo, com queimadores de gás ou óleo ou por qualquer outro meio conhecido na técnica. Adjacente, e em comunicação de fluido (normalmente arcos submersos) com a fornalha 12, está a área de reciclagem primária composta por um poço de bomba 14, um poço de carga 16 e um poço de escória 18. Embora não mostrado, a parede da fornalha 12 se abre para o poço de bomba 14, o poço de bomba se abre para o poço de carga 16, o poço de carga se abre para o poço de escória 18 e o poço de escória se abre para a fornalha 12 para permitir o padrão de circulação mostrado pelas setas. O poço da bomba pode incluir uma bomba de metal fundido de qualquer tipo conhecido pelos habilitados na técnica. Alternativamente, o poço e a bomba podem ser substituídos por uma bomba eletromagnética, por exemplo. A bomba de metal fundido circula metal fundido da fornalha 12 para o poço de carga 16, onde fragmentos de metal a serem reciclados são depositados na superfície do fundido. O poço de carga também é um local onde metal ou fluxos adicionais podem ser adicionados para obter a liga desejada. O metal fundido do poço de carga 16 flui para o poço de escória 18, em que as impurezas na forma de escória são retiradas da superfície antes que o fundido flua de volta para a fornalha 12. Esta invenção particular é direcionada a um projeto melhorado do poço de carga 16.

[0037] O poço de carga pode compreender uma câmara superior aberta incluindo paredes construídas de um material resistente ao calor. A câmara inclui uma entrada posicionada em uma parede lateral (alternativamente na base) e em comunicação de fluido com o poço da bomba e uma saída posicionada em sua parede lateral oposta e em comunicação de fluido com a parede de escória (no entanto, a saída de metal fundido através da parede inferior da câmara com um conduto interno formando uma saída lateral é viável). Geralmente, a forma interna da câmara pode ser descrita como uma entrada de fundo ou de parede lateral baixa, uma saída de fundo com uma rampa formada adjacente à parede lateral.

[0038] De acordo com uma primeira modalidade, a rampa pode compreender uma saliência que se estende da parede lateral do poço de carga em direção ao centro da câmara. O dispositivo de submersão de sucata de metal pode ser construído de uma maneira que posicione a borda inferior da rampa na base da câmara adjacente à entrada. A saliência pode incluir uma superfície voltada, pelo menos geralmente, para cima. A superfície voltada para cima pode incluir uma primeira extremidade (borda inferior) engatando na base e uma segunda extremidade elevada acima da base. A superfície voltada para cima pode ter uma largura entre, por exemplo, 5% e 33% do diâmetro da câmara. Consequentemente, se duas superfícies opostas voltadas para cima forem consideradas, a área total poderia ser de 66%. A saliência pode ainda incluir uma parede pelo menos substancialmente horizontal que se estende de uma borda da superfície voltada para cima oposta à parede lateral para a base da câmara e ajudando a definir uma saída. A parede horizontal pode ser inclinada para dentro ou para fora. Alternativamente, a superfície voltada para cima pode engatar uma parede interna formando uma saída para a câmara em uma borda oposta à parede lateral. A borda superior da parede pode estar aproximadamente na mesma altura que a borda terminal da rampa.

[0039] De acordo com uma outra modalidade, a rampa também pode compreender uma superfície inclinada que se desloca 360° completos em torno da câmara e se estende em uma inclinação desde a base até a parede lateral formando efetivamente uma base de câmara em forma de cone.

[0040] A rampa pode espiralar através de pelo menos 180°, 270°, 320° ou toda a circunferência da câmara. A superfície voltada para cima da rampa pode incluir uma porção com uma inclinação de cerca de 5o, ou 10° a 15°. No entanto, deve ser entendido que a extensão da rampa em torno da circunferência da câmara pode variar significativamente e a inclinação pode variar ao longo das dimensões da rampa.

[0041] Com referência agora à figura 2, o poço de bomba 14 e o poço de carga 16 da figura 1 são exibidos. A bomba 20 está posicionada no poço da bomba 14 e puxa o alumínio fundido da fornalha 12, forçando-o para o poço de carga 16. Mais particularmente, a rotação do impulsor 22 puxa o alumínio fundido do banho 24 para a bomba 20 e força-o através da saída 26, passagem ascendente 28 e através da entrada 30 para o poço de carga 16. O alumínio fundido flui para cima pela rampa 32 dentro do poço de carga 16, derramando-se sobre uma borda interna 34 na cavidade 36 e sai pela saída 38. A borda dianteira 44 da rampa 32 pode ser posicionado adjacente à entrada 30.

[0042] Embora seja benéfico que a rampa 32 seja inclinada, isso não precisa ser feito por uma inclinação constante. Em vez disso, a rampa 32 pode ser inclinada sobre uma primeira porção 40 de 180° e permanecer horizontal sobre a porção final 42 de cerca de 120°. Por conseguinte, a invenção se destina a abranger todas as versões de uma rampa inclinada. Da mesma forma, a invenção se destina a abranger uma rampa cobrindo de apenas 45° da circunferência do poço de carga 16 a 360°. No entanto, uma rampa que se estende entre 180° e 270° é típica.

[0043] Uma vez que a presente invenção é aplicável como um componente para remodelar poços de carga existentes, pode-se notar a partir da figura 2, que o projeto inclui uma seção de base 46 de material refratário que eleva a cavidade 36 para fornecer folga para uma saída 38 e permite que metal fundido flua para o poço de escória 18 da figura 1. Como é reconhecido por aqueles habilitados na técnica, aparas de metal sendo recicladas são depositadas na superfície do fundido 48 no poço de carga 16.

[0044] Voltando agora para uma breve referência do dispositivo de submersão de sucata da Patente US 6.217.823, como mostrado na figura 2, observa-se que é descrito um sistema de grande sucesso comercial. Além disso, descobriu-se que o sistema nele mostrado facilita o giro de até 20.000 libras / hora de alumínio fundido. Obviamente, a capacidade de um forno para circular o alumínio fundido por toda a fornalha para obter a introdução de sucata e compostos de liga desejados está diretamente ligada à produção econômica desse forno.

[0045] Para aumentar o giro do forno, o componente da bomba de metal fundido (na Figura 2) pode ser executado em RPM mais alto. Da mesma forma, uma bomba maior de metal fundido pode ser empregada. No entanto, verificou-se que o poço de carga (16 na Figura 2) não tira total vantagem de tal fluxo de metal fundido aumentado porque o vórtice nele formado pode injetar mais ar que por sua vez resulta em perda de fusão aumentada. Além disso, verificou-se que simplesmente aumentar o fluxo de saída de metal fundido pela bomba para o poço de carga pode não melhorar a submersão de sucata porque pode mudar a forma ótima do vórtice formado. Além disso, por causa das restrições de espaço em estruturas de forno típicas, a capacidade de aumentar a dimensão do poço de carga para instalar um recipiente de submersão maior para aproveitar a maior vazão da bomba nem sempre é uma opção viável.

[0046] Também foi aprendido que o poço de carga 16 tem uma "zona relativamente morta" adjacente à sua parede externa. Tal como aqui utilizado, o termo zona morta representa uma área em que o metal fundido gira dentro da câmara, mas apenas uma porção limitada entra no vórtice e na cavidade 36. A zona morta é problemática porque reduz a área de submersão efetiva para sucata adicionada e fornece uma quantidade de metal fundido que deixa de circular pela fornalha, diminuindo a eficiência energética e aumentando os requisitos de BTU para o sistema.

[0047] Com referência agora a uma primeira modalidade da invenção, é feita referência às figuras 3 e 4. Nesta modalidade, um dispositivo de fusão de sucata 100 é composto por um bloco de material refratário 102 que é construído com um tamanho adequado para fornecer uma tolerância relativamente próxima, coincidindo com as dimensões de um poço de carga existente (por exemplo, poço de carga 16 de figura 1). De preferência, o bloco 102 é construído de um material curado, tal como um refratário de sílica-alumina ou outro material refratário fundível conhecido pelos habilitados na técnica. Em uma forma preferida da invenção, as superfícies do corpo fundido serão tratadas com nitreto de boro antes do tratamento térmico. O bloco 102 inclui uma câmara 116 tendo parede lateral geralmente cilíndrica 118, uma base 120 incluindo rampa 121, com uma parede interna 122 formando uma cavidade localizada centralmente 123 levando à saída 124 e duto de saída 125. A rampa 121 novamente começa com uma borda dianteira 127 adjacente a entrada 126 para a câmara 116. Neste caso, a entrada 126 inclui uma abertura cônica 128.

[0048] Um defletor 302 de interrupção do fluxo, na forma de uma asa ou palheta, por exemplo, está incluído na parede da câmara 116. Mais particularmente, uma pluralidade de defletores 302 está dispersa em torno da circunferência das paredes da câmara. Prevê-se que o defletor pode ser contínuo, pode compreender vários defletores espaçados de maneira uniforme ou não uniforme em torno da circunferência da câmara e pode estar em uma ou várias alturas dentro da câmara. De um modo geral, o defletor pode ter uma superfície inferior inclinada para baixo de modo que o metal fundido fluindo de um centro da câmara 116 seja direcionado para baixo. Alternativamente, no caso de uma câmara em que o fluxo de metal fundido é predominantemente para cima contra a parede 118 da câmara 115, pode ser desejável que o defletor seja inclinado para baixo a partir de sua localização na parede em direção a sua extremidade próxima ao centro da câmara 116. Da mesma forma, pode ser desejável que o defletor seja inclinado para baixo em sua extensão longitudinal na direção do metal fundido girando dentro da câmara 116. A este respeito, a característica desejada do defletor é conduzir o metal fundido para baixo na câmara. O defletor da Patente U.S. 6.036.745 fornece um exemplo.

[0049] Voltando em seguida à Figura 5, verificou-se que fornecer a rampa 121 com uma inclinação para dentro 502 pode ajudar vantajosamente a romper a zona morta em torno das paredes da câmara de mistura por meio de uma dobra interna de metal à medida que ela sobe a rampa. Tal como aqui utilizado, para dentro refere-se a uma rampa com uma borda alta adjacente à parede lateral da câmara e uma borda relativamente inferior mais próxima do centro da câmara. Uma inclinação para fora refere-se a uma rampa com a orientação oposta. Para dentro e para fora podem geralmente ser considerados ao longo desta descrição para se referir à posição relativa entre a parede lateral da câmara e o centro da câmara.

[0050] Voltando em seguida à Figura 6, foi descoberto de forma semelhante que, fornecer a rampa 121 com uma inclinação para fora 602 pode ajudar vantajosamente a romper a zona morta em torno das paredes da câmara de mistura por meio de uma dobra externa de metal conforme sobe pela rampa. Mais particularmente, a superfície 126 que é horizontal no dispositivo da Figura 2 é inclinada para dentro ou para fora nos desenhos das Figuras 5 e 6, respectivamente.

[0051] Note-se que a inclinação da rampa não é necessariamente contínua. Além disso, ela pode se inclinar em regiões e permanecer horizontal em regiões. Além disso, o grau de inclinação pode variar.

[0052] Voltando em seguida à Figura 7, acredita-se, da mesma forma, que fornecer às paredes laterais da câmara 116 uma inclinação interna 702 (convergindo) adjacente à sua interface com a rampa 121 pode fornecer uma turbulência suave útil na zona morta adjacente às paredes externas da câmara 116.

[0053] Voltando em seguida à figura 8, acredita-se, da mesma forma, que fornecer às paredes laterais da câmara 116 uma inclinação externa 802 (divergente) adjacente à rampa 121 pode fornecer uma turbulência suave útil na zona morta adjacente às paredes externas da câmara 116. Além disso, com referência às Figuras 7 e 8, acredita-se que fornecer à parede lateral da câmara 116 uma mudança no diâmetro adjacente à rampa 121 pode ser vantajoso. A mudança no diâmetro pode ser contínua ou descontínua em toda a circunferência da câmara.

[0054] Embora a inclinação para dentro e para fora das paredes laterais seja descrita como estendendo-se apenas por um intervalo limitado acima da rampa, prevê-se que a inclinação possa continuar tão alta quanto necessário para atingir uma perturbação suave na zona morta. Da mesma forma, deve-se notar que a inclinação das paredes não é necessariamente contínua ao longo de toda a extensão das paredes, nem sua forma e / ou inclinação são necessariamente constantes.

[0055] Com referência às Figuras 3-8, é notado que uma combinação de rampa inclinada, paredes inclinadas da câmara e defletor(es) poderiam ser utilizados.

[0056] Voltando em seguida às Figuras 9 e 10, é considerado potencialmente vantajoso fornecer uma porta relativamente pequena 902 passando através do bloco 102 com comunicação direta para o poço de escória 18. A porta 902 pode estar em qualquer altura dentro do dispositivo de fusão de sucata, tal como ligeiramente mais alto do que a borda mais alta da rampa 121. Além disso, prevê-se que a porta 902 possa facilitar a transferência de metal fundido da zona morta adjacente às paredes do poço de carga 16 e criar nela um fluxo. Além disso, a porta 902 pode melhorar a circulação entre a câmara e o poço de escória, o que, por sua vez, melhora a transferência de calor do queimador para o banho de fornalha, permitindo que o metal fundido retorne ao poço de carga para estar em uma temperatura elevada. Isso pode reduzir o tempo de permanência no poço de carga, enquanto mantém um vórtice adequado adjacente ao centro do poço de carga.

[0057] Prevê-se que as características das Figuras 3-8 direcionadas à redução de uma zona morta da parede externa podem ser combinadas de qualquer maneira considerada apropriada pelo especialista na técnica com a porta de descarga das Figuras 9 e 10.

[0058] Voltando em seguida à Figura 11, é demonstrado que as características da presente descrição incluindo desviador (es), passagens e paredes laterais moldadas adjacentes à interface com a rampa podem ser utilizadas em associação com uma rampa de forma alternativa. Particularmente, uma rampa de 360° 1002 tendo uma inclinação relativamente constante da base da câmara para uma parede lateral, formando efetivamente um formato de cone, pode incluir, de forma semelhante, um defletor 1302, ou parede lateral de formato interno 1702, ou uma passagem 1902 comunicando-se com um poço de escória e / ou o poço da bomba.

[0059] Voltando agora à Figura 12, uma palheta removível 1501 está suspensa de uma superfície superior 1503 do poço de submersão de sucata 100. A palheta pode ter uma forma alongada, como um retângulo. A porção da palheta projetada para imersão no metal fundido dentro do poço de carga pode ser formada de um material refratário, como grafite ou cerâmica. Uma extremidade de gancho 1505 pode ser formada de metal, como aço. A extremidade do gancho pode ser moldada para engatar uma superfície externa do poço de carga. Em certas modalidades, o gancho é destacável do poço de carga, permitindo que a palheta 1501 seja removida. Isso permite que a carga seja operada seletivamente com ou sem a palheta. É ainda notado que múltiplas palhetas em uma ou várias paredes do poço de carga podem ser empregadas.

[0060] As Figuras 13 e 14 ilustram um desviador. Particularmente, um dispositivo de submersão de sucata 100 pode ser composto por um bloco de material refratário 2002, que pode ser construído de um tamanho adequado para fornecer uma tolerância relativamente estreita, coincidindo com as dimensões de um poço de carga existente. O bloco pode ser construído de um material curado, tal como um refratário de alumina-sílica ou outro material refratário fundível conhecido pelos habilitados na técnica. As superfícies do corpo fundido podem ser tratadas com nitreto de boro antes do tratamento térmico.

[0061] O bloco 2002 define uma câmara 2016 com uma parede lateral geralmente cilíndrica 2018. Uma base é fornecida dentro da câmara 2016, incluindo uma rampa 2021. A rampa 2021 circunda uma cavidade localizada centralmente 2013 levando a uma saída 2014. Um elemento desviador 2030 se sobrepõe à saída 2014.

[0062] O desviador pode incluir uma região de gargalo 2033 moldada de uma maneira complementar para fazer interface com a superfície de uma borda de saída 2014. O desviador pode incluir uma pluralidade de passagens 2035 na parede lateral 2037. As passagens também podem ser fornecidas em alternativa ou, adicionalmente, em uma superfície superior 2039. As passagens podem incluir regiões de entrada inclinadas 2041A e B que direcionam o metal fundido para as passagens 2035.

[0063] O elemento desviador 2030 pode ser composto de um material refratário, como grafite ou cerâmica. O desviador pode incluir ainda um material de densificação (por exemplo, chumbo) nele fundido para aumentar sua massa total e evitar que a corrente dentro do metal fundido que flui dentro da câmara mova fisicamente o desviador.

[0064] Alternativamente, o desviador 2030 pode ser mantido na posição por meio de um braço 3002. Com referência às figuras 15-17, o braço 3002 permite que o desviador 2030 seja posicionado em um local desejável na câmara de submersão de sucata 2016. O braço 3002 pode incluir uma primeira extremidade 3004 adequada para fixação a uma coluna 3006. A coluna 3006 é fixada em uma extremidade ao braço 3002 e engata o desviador 2030 em uma extremidade oposta.

[0065] O braço 3002 é fixado a uma parede externa 3008 da câmara de submersão de sucata por meio de um acoplamento 3010. O acoplamento 3010 pode incluir uma projeção cilíndrica 3012 aparafusada ao braço 3002 e recebida em uma luva 3014 para fornecer rotação horizontal. A conexão aparafusada em combinação com a fenda alongada 3016 permite o ajuste longitudinal do comprimento do braço. Desse modo, o braço é ajustável em relação a uma profundidade de penetração no diâmetro do poço de submersão de sucata. Isso permite que o conjunto seja usado de forma semelhante com poços de tamanhos diferentes.

[0066] A coluna 3006 inclui uma haste de metal 3018 e uma bainha refratária 3020. A haste 3018 inclui um elemento de cabeça 3022 recebido dentro de uma bolsa 3024 no desviador 2030. Um tampão refratário 3026 veda a bolsa 3024.

[0067] A coluna 3006 inclui um elemento de mola 3028 fornecendo uma força de compressão na bainha 3020. Além disso, uma tampa 3030 está disposta entre o elemento de mola 3028 e a bainha 3020. Um parafuso 3032 roscado é recebido na haste 3018 e engata na inserção 3034 para comprimir o elemento de mola 3028 e transmitir uma força na bainha 3020 através da tampa 3030. A tampa 3030 pode incluir um elemento de anel 3040 para permitir que o conjunto de coluna / desviador seja facilmente agarrado para remoção da câmara de vórtice.

[0068] O desviador 2030 pode ser usado para retardar a submersão de peças de sucata. A desaceleração da submersão fornece um aumento correspondente do tempo de permanência na superfície do metal fundido. Isso, por sua vez, permite maior evaporação de fluidos de processamento para a atmosfera acima do poço de carga e reduz a formação de espuma de escória.

[0069] O desviador funciona permitindo que sucata de metal fundido seja depositada na superfície do banho de metal fundido entre o desviador e as paredes internas da câmara. Verificou-se que a eficácia do vórtice criado na câmara aumenta em eficiência à medida que o centro da câmara se aproxima. A este respeito, verificou-se que depositar as aparas de sucata de metal entre o desviador e as paredes da câmara pode retardar a saída das aparas da câmara de submersão de sucata, proporcionando um tempo de permanência mais longo na superfície do metal fundido no poço de carga e permita que a umidade e os fluidos de processamento evaporem da superfície dos materiais de sucata antes que os materiais de sucata sejam submersos no metal fundido. Em certas modalidades, pode ser desejável fornecer ao disco desviador orifícios ou passagens. Além disso, um desviador perfurado (disco ou tambor) pode auxiliar na adaptação de uma taxa de fluxo de metal fundido desejada enquanto ainda aumenta o tempo de permanência de sucata no poço de carga.

[0070] As modalidades exemplificativas foram descritas com referência às modalidades preferidas. Obviamente, modificações e alterações ocorrerão a outras pessoas ao ler e compreender a descrição detalhada anterior. Pretende-se que a modalidade exemplificativa seja construída como incluindo todas essas modificações e alterações, na medida em que caiam dentro do escopo das reivindicações anexas ou seus equivalentes.

Claims

1. Sistema de submersão de sucata de metal fundido caracterizado pelo fato de que compreende: um poço de submersão de sucata em vórtice, o referido poço de submersão de sucata em vórtice incluindo uma câmara superior aberta (2016) incluindo paredes de um material resistente ao calor, a dita abertura superior configurada para receber sucata de metal, uma entrada posicionada em uma base ou parede lateral (2018) da câmara, a entrada configurada para receber metal fundido e a saída configurada para receber metal fundido após a sucata de metal ter sido introduzida, uma saída (2014) posicionada na base ou parede lateral (2018) da câmara, e uma rampa (2021) adjacente à dita parede lateral da câmara, um desviador (2030) cobrindo a dita saída, o desviador compreendendo um corpo definindo um interior oco, uma pluralidade de passagens (2035) sendo formadas no dito corpo cilíndrico em comunicação com o dito interior oco, o dito desviador incluindo ainda um gargalo (2033) configurado para acoplar com a dita saída, estando o referido interior oco em comunicação de fluido com a saída do poço de submersão de sucata.

2. Sistema de submersão de sucata, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda regiões de entrada inclinadas (2014A, 2014B) adjacentes às referidas passagens (2035).

3. Sistema de submersão de sucata, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido desviador (2030) é seletivamente destacável do poço.

4. Sistema de submersão de sucata, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido desviador (2030) é posicionado na dita saída por um braço (3002) incluindo uma primeira extremidade fixada a um local fora do poço de submersão de sucata e uma segunda extremidade recebendo uma primeira extremidade de uma coluna (3006), em que uma segunda extremidade da coluna é fixada ao desviador.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o referido braço (3002) é girável horizontalmente.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o referido braço (3002) é fixado a uma parede externa (3008) do poço de submersão de sucata por meio de um soquete.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a referida haste (3018) inclui um elemento de cabeça (3022) recebido dentro de uma bolsa (3024) no referido desviador.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a referida coluna (3006) inclui um elemento de mola (3028) que fornece uma força de compressão na bainha (3020).

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de uma tampa (3030) ser disposta entre o elemento de mola (3028) e a bainha (3020).

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a tampa (3030) inclui um elemento de agarramento.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que um parafuso (3032) engata na haste (3018) para comprimir o elemento de mola (3028).

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o referido braço (3002) inclui uma fenda alongada (3016) permitindo o ajuste longitudinal.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o desviador (2030) inclui ainda um material de densificação fundido nele.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o desviador (2030) inclui uma superfície superior fechada.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o desviador (2030) não é um impulsor.