BR112021013740A2 - Método para o manuseio de amostras de fundição em um laboratório de usina siderúrgica, bem como um laboratório de usina siderúrgica - Google Patents
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Abstract
método para o manuseio de amostras de fundição em um laboratório de usina siderúrgica, bem como um laboratório de usina siderúrgica. a invenção se refere ao manuseio de amostras de fundição em um laboratório de usina siderúrgica, sendo que, a amostra de fundição é processada e/ou analisada em pelo menos um primeiro dispositivo de tratamento, em seguida através de pelo menos um primeiro meio de transporte é transportado para pelo menos um segundo dispositivo de tratamento, onde a amostra de fundição é submetida a um outro processamento e/ou análise. nesse caso, a amostra de fundição é apertada em um portador de amostra, de tal modo que o portador de amostra com a amostra de fundição é transportado entre os dispositivos de tratamento e é posicionada nos dispositivos de tratamento para o processamento e/ou análise.
Description
[0001] A invenção se refere a um método para o manuseio de amostras de fundição em um laboratório de usina siderúrgica, bem como a um laboratório de usina siderúrgica, sendo que, a amostra de fundição é processada e/ou analisada em pelo menos um primeiro dispositivo de tratamento, e em seguida, através de pelo menos uma primeira rota de transporte, é transportada para pelo menos um segundo dispositivo de tratamento, onde a amostra de fundição é submetida a um outro processamento e/ou a uma análise.
[0002] Em todas as fases da produção de aço – desde a obtenção do ferro em bruto até o produto pronto – são usados os métodos mais modernos de produção e de medição. Nesse caso, o conhecimento exato da composição do aço é um aspecto importante, uma vez que, ao lado do tipo do processamento, dele dependem as propriedades do material. No início do processo de fabricação, a composição resulta dos materiais iniciais minério de ferro, coque, dos processos de redução, bem como da liga adicionada de elementos acompanhantes na metalurgia secundária. Tradicionalmente a composição é determinada com auxílio de amostras aleatórias da fusão de ferro em bruto ou de aço por meio de análise de florescência de raios x (RFA), de análise de combustão e também da espectroscopia de centelhas. Esses processos fazem muitas exigências à preparação da amostra.
[0003] No caso do controle de processo convencional em uma usina siderúrgica, uma amostra tirada de uma fusão de aço por meio de uma sonda de imersão é transportada por meio de transporte de correio tubular para um laboratório de usina siderúrgica. Em função da necessidade, antes do processamento a amostra deve ser resfriada e chega então em uma fresadora para remover a camada de carepa de toda a superfície. Em seguida a amostra livre da carepa é submetida a uma análise de fluorescência de raios x, ou eventualmente é logo analisada com a espectrometria de emissão de centelhas. Adicionalmente à espectrometria de emissão de centelhas, para a determinação do teor de carbono e de enxofre, em uma parte das amostras é realizada uma análise de combustão. Para isso geralmente é usada uma parte das aparas obtidas durante a fresagem ou por meio de outros processos com levantamento de aparas. Além disso, podem ser previstos outros dispositivos de tratamento.
[0004] As amostras são transportadas entre os dispositivos de tratamento individuais com auxílio de um sistema de transporte (esteiras transportadoras ou sistemas de trilhos). Também é conhecido que, por meio de um robô, as amostras são transferidas para os dispositivos de tratamento a jusante. Em cada dispositivo de tratamento geralmente estão previstas unidades de transferência, que garantem a transferência da amostra do sistema de transporte para o dispositivo de tratamento, onde as amostras são posicionadas e eventualmente também são medidas e tratadas.
[0005] Do documento de patente europeu EP 0 633 207 A1 é conhecido um sistema de transporte para o transporte de amostras para diferentes dispositivos de tratamento, sendo que, uma esteira transportadora circulante é usada com portadores de amostras circulantes nela. Nesse caso, as amostras estão contidas em um copo, que está disposto em um portador de amostra. Durante o transporte, os portadores de amostra estão colocados sobre duas correias transportadoras da esteira transportadora. Diante de um dispositivo de tratamento, o portador de amostra é parado com auxílio de um dispositivo de parada e juntamente com o copo contendo a amostra é levantado por meio de um aparelho de manuseio da esteira transportadora e é transferido para o dispositivo de tratamento. Após o tratamento da amostra, o portador de amostra juntamente com o copo contendo a amostra é levado de volta novamente para a esteira transportadora, sendo que, também é concebível que a amostra permaneça no dispositivo de tratamento e apenas o copo vazio com o portador de amostra consiga voltar para a esteira transportadora.
[0006] À invenção cabe a tarefa de simplificar o manuseio de amostras de fundição durante a fabricação de aço, e reduzir o período de tempo para a preparação da amostra, o manuseio da amostra e a análise química.
[0007] De acordo com a invenção essa tarefa é solucionada pelas características das reivindicações 1 e 9.
[0008] No caso do método de acordo com a invenção para o manuseio de amostras de fundição em um laboratório de usina siderúrgica, a amostra de fundição é processada e/ou analisada em pelo menos um primeiro dispositivo de tratamento e em seguida, através de pelo menos uma primeira rota de transporte, é transportada para pelo menos um segundo dispositivo de tratamento, onde a amostra de fundição é submetida a um outro processamento e/ou a uma análise. Nesse caso, a amostra de fundição é apertada em um portador de amostra, de tal modo que o portador de amostra com a amostra de fundição apertada é transportado entre os dispositivos de tratamento e é posicionado nos dispositivos de tratamento para o processamento e/ou análise.
[0009] Por conseguinte, a amostra permanece no portador de amostra até o último dispositivo de tratamento, de tal modo que, durante esse tempo, não são necessárias quaisquer transformações e medições e, com isso, menos manuseio. Uma vez que, em oposição às amostras apertadas, os portadores de amostra sempre têm a mesma forma, além disso, ocorre um manuseio mais fácil durante a transferência entre um dispositivo de transporte e o dispositivo de tratamento.
[0010] O laboratório de usina siderúrgica de acordo com a invenção para o manuseio de amostras de fundição prevê pelo menos um primeiro e um segundo dispositivo de tratamento para o processamento e/ou análise das amostras de fundição, bem como um dispositivo de transporte para o transporte das amostras de fundição entre os dispositivos de tratamento. Além disso, um portador de amostra com um primeiro dispositivo de aperto está previsto para o aperto da amostra de fundição, sendo que, o portador de amostra com uma amostra de fundição apertada é executado para o transporte no dispositivo de transporte. Além disso, na área das estações de tratamento está prevista uma unidade de transferência para a transferência do portador de amostra com a amostra de fundição apertada para o dispositivo de tratamento.
[0011] Outras formas de execução da invenção são objeto das reivindicações subordinadas.
[0012] De acordo com uma forma de execução da invenção, para o transporte entre os, pelo menos dois, dispositivos de tratamento o portador de amostra com a amostra de fundição apertada é posicionado em um dispositivo de transporte, que é formado, por exemplo, por uma esteira transportadora ou por um sistema de trilhos. No contexto da invenção, porém também é concebível que o transporte entre os dispositivos de tratamento ocorra por meio de robôs. Em uma outra forma de execução, o portador de amostra com a amostra de fundição apertada pode ser transferido entre o dispositivo de transporte e o, pelo menos um, dispositivo de tratamento, sendo que, também um posicionamento em uma posição girada (180º), por exemplo, acima da cabeça pode ser prevista na estação de tratamento. Isso pode então ser necessário se as análises ocorrem por baixo, e nesse caso, a amostra de fundição precisa ser mantida acima da cabeça.
[0013] Em determinados tratamentos da amostra também é de importância decisiva sua posição e altura no dispositivo de tratamento. Assim, por exemplo, no caso da espectrometria de emissão de centelhas (OES), a posição da amostra torna-se decisiva para a análise da amostra de fundição. Além disso, a superfície da amostra de fundição é analisada quanto a pontos defeituosos através da análise de imagem, sendo que, devido à posição inequívoca da amostra de fundição no portador de amostra, pode ser realizada uma análise na área “limpa” da superfície da amostra. Sobretudo a altura da amostra é decisiva para o processamento de fresagem em uma fresadora.
[0014] Por isso, em uma forma de execução preferida da invenção, antes do posicionamento da amostra de fundição em um dos dispositivos de tratamento, a amostra de fundição apertada no portador de amostra é medida quanto a sua posição e altura em relação ao portador de amostra em uma estação de medição, de tal modo que esses dados possam ser utilizados nos dispositivos de tratamento individuais de acordo com a necessidade. Assim, nos dispositivos de tratamento, nos quais o alinhamento exato é importante, não é mais necessária uma nova medição. Em uma outra forma de execução, os dados de medição podem ser transmitidos a pelo menos uma das estações de tratamento antes do processamento e/ou da análise da amostra de fundição.
[0015] Nos dispositivos de tratamento as amostras de fundição podem ser submetidas opcionalmente a um resfriamento e/ou a um tratamento superficial e/ou a uma análise de florescência de raios x e/ou a uma análise por meio de espectrometria de emissão de centelhas. Se for realizado um tratamento superficial da amostra de fundição, então o dispositivo de tratamento pode ser equipado com um dispositivo de aperto, que atua sobre o portador de amostra posicionado no dispositivo de tratamento, para o aumento da força de aperto que atua sobre a amostra de fundição. Uma força de aperto adicional desse tipo é vantajosa em particular, em uma fresadora.
[0016] As amostras de fundição e/ou o portador de amostra correspondente podem ser caracterizados para a identificação das amostras de fundição, sendo que, o portador de amostra correspondente também registra as informações do tratamento (por exemplo, os dados de medição) da amostra de fundição e transmite para os dispositivos de tratamento.
[0017] De acordo com uma forma de execução da invenção, o primeiro dispositivo de aperto do portador de amostra apresenta mordentes de aperto, que são equipados com um revestimento de micropartículas para o aumento do valor de fricção, a fim de garantir uma retenção segura da amostra. Também é concebível que o portador de amostra esteja equipado com um segundo dispositivo de aperto para o aperto de uma outra amostra de fundição, em consequência do que duas amostras de fundição podem ser transportadas juntas. Nesse caso, é particularmente vantajoso se uma amostra de fundição estiver disposta no lado superior e a outra amostra de fundição estiver disposta no lado inferior do portador de amostra, em consequência do que resulta uma forma relativamente compacta. Além disso, dessa forma o período de tempo para a preparação da amostra, o manuseio da amostra e a análise química pode ser reduzido. No total, para essas três etapas do processo totalmente automatizadas, inclusive do transporte da amostra para o laboratório, é almejado um período de tempo de somente 2 a 3 minutos.
[0018] Outras vantagens e formas de execução da invenção serão esclarecidas em detalhes com auxílio da descrição e do desenho a seguir.
[0019] No desenho são mostrados: Na fig. 1, um diagrama de blocos de um laboratório de usina siderúrgica de acordo com a invenção, Na fig. 2, uma representação tridimensional do portador de amostra com a amostra de fundição apertada, Na fig. 3, uma representação esquemática de um dispositivo de aperto e de medição para o aperto e a medição da amostra de fundição, Na fig. 4, uma representação esquemática do portador de amostra com a amostra de fundição apertada no dispositivo de transporte, Nas figuras 5a e 5b, uma vista de cima e uma representação tridimensional do dispositivo de aperto em um dispositivo de tratamento, Nas figuras de 6a a 6c, diversas vistas durante a transferência do portador de amostra do dispositivo de transporte para o dispositivo de tratamento e Na fig. 7, uma representação tridimensional de um portador de amostra para duas amostras de fundição.
[0020] A fig. 1 mostra um laboratório de usina siderúrgica para a preparação da amostra, para o manuseio da amostra e para a análise química de amostras de fundição da fabricação de aço. A retirada de amostra não representada em detalhes aqui ocorre por meio de imersão de sondas de retirada de amostra especiais na fundição. Dependendo da sonda é diferenciado entre amostras de pirulito, amostras de cone ou amostras de lingoteira,
amostras ovais e amostras de tala, sendo que, as amostras de pirulito e as amostras ovais são preferidas, uma vez que elas podem ser manuseadas automaticamente depois de separação da haste.
[0021] Perto dos pontos de retirada de amostra, as amostras de fundição 1 retiradas são transferidas para uma estação de correio tubular e são transportadas com uma caixa de correio tubular para o laboratório de usina siderúrgica. No laboratório de usina siderúrgica há pelo menos um receptor de correio tubular 2, que abre automaticamente a caixa de correio tubular e retira a amostra de fundição 1. A amostra de fundição 1 é transferida para uma estação de aperto e de medição 3, por exemplo, com um robô 4 (fig. 3). De acordo com a fig. 2 a amostra de fundição é apertada ali em um portador de amostra 5. Para isso o portador de amostra 5 apresenta um primeiro dispositivo de aperto 6, que nesse caso, é formado por um mordente de aperto estacionário 6a e por um mordente de aperto pré-carregado por mola 6b. Os dois mordentes de aperto 6a, 6b podem ser equipados com um revestimento de micropartículas para o aumento da força de retenção. Em seguida, a amostra de fundição 1 apertada no portador de amostra 5 é medida com pelo menos um dispositivo de medição 7, sendo que, em particular, a posição e a altura da amostra de fundição 1 são determinadas em relação ao portador de amostra 5. Os dados de medição ou são salvos no portador de amostra 5, por exemplo, com um sistema de RFID, ou são transmitidos diretamente aos dispositivos de tratamento. Em cada um ou as amostras de fundição e/ou os correspondentes portadores de amostra são caracterizados de forma apropriada para a identificação da amostra de fundição 1, de tal modo que cada amostra de fundição 1 pode ser identificada de modo inequívoco nos respectivos dispositivos de tratamento.
[0022] O portador de amostra 5 é colocado em um dispositivo de transporte 9 com a amostra de fundição 1 apertada por meio do robô 4 vindo da estação de aperto e de medição 3, a fim de transportar o portador de amostra 5 para uma primeira estação de tratamento 10 (fig. 4), que nesse caso, é executada como fresadora. A transferência do dispositivo de transporte 9 para a primeira estação de tratamento 10 ocorre por meio de um dispositivo de transferência apropriado, que é formado, por exemplo, por um segundo robô 11. Nesse caso, o portador de amostra 5 é transferido com a amostra de fundição 1 apertada para a máquina de fresagem.
[0023] A camada superior da amostra de fundição é caracterizada por oxidação e apresenta uma camada de carepa de cerca de 0,5 mm de espessura não representativa para a amostra de fundição. Abaixo dela se segue uma camada de alguns milímetros de espessura, apropriada para uma análise representativa. Por isso a camada de carepa na amostra de fundição 1 precisa ser removida de toda a superfície. Para isso tem-se estabelecido o uso de uma fresadora. Uma vez que, durante o processo de fresagem, forças elevadas atuam sobre a amostra de fundição 1, a primeira estação de tratamento 10 (fresadora) apresenta um dispositivo de aperto adicional, que com o portador de amostra 5 posicionado no primeiro dispositivo de tratamento 10 com o primeiro dispositivo de aperto 6 do portador de amostra 5 está em contato efetivo para o aumento da força de aperto que atua sobre a amostra de fundição 1 (figuras 5a, 5b). O dispositivo de aperto 12 do primeiro dispositivo de tratamento 10 é constituído de um mordente estacionário 12a e de um mordente móvel 12b, sendo que, o portador de amostra 5 é posicionado no dispositivo de aperto 12, de tal modo que o mordente de aperto estacionário 6a do portador de amostra 5 entra em contato efetivo com o mordente estacionário 12a e o mordente de aperto pré-carregado por mola 6b entra em contato efetivo com o mordente móvel 12b. Por meio da força adicional (seta 19) do mordente móvel 12b, toda a força de aperto que atua sobre a amostra de fundição e, desse modo também durante a fresagem pode ser assegurada uma retenção suficiente.
[0024] Após os trabalhos de fresagem, o portador de amostra 5 juntamente com a amostra de fundição 1 apertada pelo segundo robô 11 é colocado novamente no dispositivo de transporte 9, a fim de controlar o segundo dispositivo de tratamento 13. Nesse caso, trata-se, por exemplo, de um aparelho para a espectrometria de emissão de centelhas (OES), razão pela qual é possível uma rápida análise química da amostra de fundição 1 e uma representação do espectro de emissões de substâncias químicas. A análise de OES é determinada como a análise de RFA para a determinação qualitativa e quantitativa da composição elementar de uma amostra, sendo que, as diferenças estão na exatidão e na duração da análise. A transferência do dispositivo de transporte 9 para o segundo dispositivo de tratamento 13 está representada nas figuras de 6a a 6c e, nesse caso, ocorre através de um terceiro robô 14 com garras apropriadas 14a.
[0025] Como terceiro dispositivo de tratamento 15 está previsto um aparelho para a análise de florescência de raios x (RFA), que representa um método para a determinação qualitativa e quantitativa da composição elementar de uma amostra, e tem a vantagem que as amostras não são destruídas pela medição e não necessitam de quaisquer desintegrações. A transferência do portador de amostra 5 com a amostra de fundição 1 apertada, nesse caso, ocorre através de um quarto robô 16.
[0026] Depois que todas as análises foram realizadas na amostra de fundição 1, essa amostra consegue chegar, com auxílio de um quinto robô, em um depósito de amostras, onde a amostra de fundição será retirada do portador de amostra 5, de tal modo que o portador de amostra pode ser usado para uma nova amostra de fundição. Por isso, o sistema de transporte também é executado, de forma apropriada, como ciclo sem fim, de tal modo que o portador de amostra vazio em seguida consegue chegar novamente para a estação de aperto e medição 3.
[0027] O laboratório de usina siderúrgica representado na fig. 1 deve ser visto somente como um exemplo de execução concebível. No contexto da invenção, porém também são concebíveis outras formas de execução. Assim, em particular, em função do número das amostras de fundição a serem analisadas as estações de tratamento individuais também podem estar disponíveis várias vezes. Também é concebível que várias estações de tratamento sejam dispostas na área efetiva de um dispositivo de transferência individual (robô).
[0028] A fig. 7 mostra finalmente mais um segundo exemplo de execução para um portador de amostra 5`, que é executado, de tal modo que duas amostras de fundição 1`, 1`` podem ser registradas.
No exemplo de execução representado o portador de amostra 5` é formado, em essência, pelo fato de que dois portadores de amostra de acordo com a fig. 2 são ligados entre si em seu lado oposto à amostra de fundição apertada, de tal modo que uma primeira amostra de fundição 1` e uma segunda amostra de fundição 1`` podem ser apertadas acima e abaixo respectivamente com dispositivos de aperto 6`, 6`` separados.
Dessa forma, duas amostras de fundição podem ser transportadas ao mesmo tempo e também o tratamento nos dispositivos de tratamento pode ocorrer mais rápido, uma vez que os portadores de amostra 5` precisam ser simplesmente virados pelo dispositivo de transferência (robô).
Claims (14)
1. Método para o manuseio de amostras de fundição (1) em um laboratório de usina siderúrgica, sendo que, a amostra de fundição (1) é processada e/ou analisada em pelo menos um primeiro dispositivo de tratamento (10), e em seguida, através de pelo menos uma primeira rota de transporte é transportada para pelo menos um segundo dispositivo de tratamento (13, 15), onde a amostra de fundição (1) é submetida a um outro processamento e/ou análise, caracterizado pelo fato de que a amostra de fundição (1) é apertada em um portador de amostra (5), e o portador de amostra (5) com a amostra de fundição apertada (1) é transportado entre os dispositivos de tratamento (10, 13, 15) e é posicionado nos dispositivos de tratamento (10, 13, 15) para o processamento e/ou análise.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que para o transporte entre pelo menos dois dispositivos de tratamento (10, 13, 15) o portador de amostra com uma amostra de fundição (1) apertada é posicionado em um dispositivo de transporte (9).
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o portador de amostra (5) com a amostra de fundição apertada (1) é transferido para o dispositivo de tratamento (10, 13, 15) em cada um dos dispositivos de tratamento (10, 13, 15) do dispositivo de transporte (9).
4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que, durante a transferência, o portador de amostra (5) com a amostra de fundição apertada (1) é posicionado entre o dispositivo de transporte (9) e pelo menos um dos dispositivos de tratamento (10, 13, 15) em uma posição girada na estação de tratamento (10, 13, 15).
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que antes do posicionamento da amostra de fundição apertada (1) em um dos dispositivos de tratamento (10, 13, 15), a amostra de fundição apertada (1) no portador de amostra (5) é medida quanto a sua posição e altura em relação ao portador de amostra (5), e os dados de medição são transmitidos a pelo menos um dos dispositivos de tratamento (10, 13, 15) antes do processamento e/ou da análise da amostra de fundição (1).
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as amostras de fundição (1) nos pelo menos dois dispositivos de tratamento (10, 13, 15) são submetidas opcionalmente a um resfriamento e/ou a um tratamento superficial e/ou a uma análise de florescência de raios x e/ou a uma análise por meio de espectrometria de emissão de centelhas.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que em pelo menos um dos dois dispositivos de tratamento (10) é realizado um tratamento superficial da amostra de fundição, sendo que, no dispositivo de tratamento (10) está previsto um dispositivo de aperto (12), que atua sobre o portador de amostra (5) para o aumento da força de aperto que atua sobre a amostra de fundição (1).
8. Método de acordo com a reivindicação 1,
caracterizado pelo fato de que as amostras de fundição (1) e/ou o portador de amostra (5) correspondente são caracterizados para a identificação das amostras de fundição.
9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o portador de amostra (5) correspondente também registra informações do tratamento para a amostra de fundição (1) e transmite para os dispositivos de tratamento (10, 13, 15).
10. Laboratório de usina siderúrgica para o manuseio de amostras de fundição (1) com pelo menos um primeiro e um segundo dispositivo de tratamento (10, 13, 15) para o processamento e/ou análise das amostras de fundição (1), bem como para um dispositivo de transporte (9) para o transporte das amostras de fundição (1) entre os dispositivos de tratamento (10, 13, 15), caracterizado pelo fato de que um portador de amostra (5) com um primeiro dispositivo de aperto (6) está previsto para o aperto da amostra de fundição (1) e o portador de amostra (5) com uma amostra de fundição apertada (1) é executado para o transporte no dispositivo de transporte (9), e que na área das estações de tratamento (10, 13, 15) está prevista uma unidade de transferência (11, 14, 15) para a transferência do portador de amostra (5) com a amostra de fundição apertada (1) para o dispositivo de tratamento (10, 13, 15).
11. Laboratório de usina siderúrgica de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os, pelo menos dois, dispositivos de tratamento (10, 13, 15) são formados opcionalmente por um dispositivo de resfriamento e/ou por um dispositivo de tratamento superficial e/ou por um dispositivo de análise de florescência de raios x e/ou por um espectrômetro de emissão de centelhas.
12. Laboratório de usina siderúrgica de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos dois dispositivos de tratamento (10) é formado por um dispositivo de tratamento superficial, que apresenta um dispositivo de aperto (12), que, no caso do portador de amostra (5), está em contato efetivo com o primeiro dispositivo de aperto (6) do portador de amostra (5) para o aumento da força de aperto que atua sobre a amostra de fundição (1).
13. Laboratório de usina siderúrgica de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o primeiro dispositivo de aperto (6) do portador de amostra (5) apresenta mordentes de aperto (6a, 6b) que são equipados com um revestimento de micropartículas para o aumento do valor de fricção.
14. Laboratório de usina siderúrgica de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o portador de amostra (5’) está equipado com um segundo dispositivo de aperto (6``) para o aperto de uma outra amostra de fundição (1``).
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