BRPI0502733B1 - recipiente para metal fundido - Google Patents

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Abstract

"recipiente para metal fundido, uso do recipiente e método para determinar uma camada de interface". a presente invenção refere-se a um recipiente para metal fundido com um dispositivo de medição de temperatura disposto em uma abertura de uma parede de recipiente, onde o dispositivo de medição de temperatura apresenta um revestimento protetor, que se projeta para dentro do recipiente e que é fechado em sua extremidade disposta no recipiente, e um elemento de medição de temperatura disposto em uma abertura do revestimento protetor, e consiste do fato de o revestimento protetor ser composto de óxido de metal resistente ao calor e grafite e de a extremidade fechada ser espaçada em pelo menos 50 mm a partir da parede do recipiente.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para RECIPIENTE PARA METAL FUNDIDO.
[001] A presente invenção refere-se a um recipiente para metais fundidos com um dispositivo de medição de temperatura disposto em uma abertura de uma parede de recipiente, onde o dispositivo de medição de temperatura apresenta um revestimento protetor, que se projeta para dentro do recipiente e que é fechado em sua extremidade disposta no recipiente, e um elemento de medição de temperatura disposto em uma abertura do revestimento protetor. Além disso, a invenção refere-se ao uso do recipiente, bem como a um método para determinar uma camada de interface entre dois materiais dispostos um acima do outro em um recipiente, particularmente entre uma camada de escória e materiais de corrida de aço subjacentes.
[002] Tais recipientes são conhecidos a partir da técnica anterior. Por exemplo, a partir do Modelo de Utilidade Alemão GM 7228088 é conhecido dispor um termoelemento em uma parede de uma panela de aço. O termoelemento é disposto em um tubo de aço, que é circundado por uma camada protetora de cerâmica. A Patente DE 1 054 735 descreve um cadinho de fundição para metais, em cuja parede lateral é inserido um sensor de temperatura. O sensor de temperatura apresenta um tubo protetor feito de um material de metal-cerâmica, tal como óxido de alumínio e molibdênio. O tubo protetor se projeta com sua ponta em aproximadamente 25 mm para o lado do espaço de fundição. A Patente norte-americana 3.610.045 descreve um cadinho de fundição para ferro fundido, em cuja parede lateral é disposto um termoelemento. O termoelemento é protegido por um revestimento protetor cônico feito de óxido de alumínio e óxido de silício. Um recipiente similar é conhecido a partir da Patente EP 314 807 B1. Também, neste recipiente, um termoelemento é conduzido através da parede para o interior do recipiente. O termoelemento é protegido por um tubo de
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2/7 óxido de alumínio, que, por sua vez, é circundado por um revestimento protetor de nitreto de boro no interior do recipiente.
[003] A partir da Patente norte-americana 6.309.442 B1, é conhecido um recipiente para metais fundidos em cujo lado interno são dispostos contatos, um acima do outro, formados de dióxido de zircônio ou dióxido de tório, a fim de medir o nível da camada de interface entre o metal fundido e a escória.
[004] A invenção se baseia no problema de aperfeiçoar um recipiente para metais fundidos, de tal modo que a temperatura do material de corrida localizado no mesmo possa ser medida tão precisamente quanto possível sobre um período de tempo mais longo. A invenção se baseia adicionalmente no problema de adicionalmente aperfeiçoar o método conhecido para determinar a camada de interface.
[005] Portanto, devido ao fato do recipiente caracterizado acima apresentar um revestimento protetor feito de um óxido de metal resistente ao calor e grafite, e da extremidade fechada do revestimento protetor ser espaçada em pelo menos 50 mm, preferivelmente em aproximadamente de 75 a 200 mm, a partir da parede do recipiente, a temperatura real do metal fundido pode ser medida sem efeitos de esfriamento, possivelmente originários da parede do cadinho influenciando os valores de medição. Ao mesmo tempo, o revestimento protetor é suficientemente resistente ao metal fundido agressivo, particularmente aço fundido, sendo assim adequado para uso de longo prazo. O elemento de medição de temperatura com o revestimento protetor pode preferivelmente ser disposto na base (piso) do recipiente, de modo que ele possa também ser usado para medições com baixos níveis de enchimento. O revestimento protetor preferivelmente consiste essencialmente de óxido de alumínio e grafite, onde o óxido de alumínio pode compreender particularmente uma porção de aproximadamente 20 a aproximadamente 80 por cento em peso, e o grafite uma porção de
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3/7 aproximadamente 5 a aproximadamente 60 por cento em peso. O revestimento protetor pode também conter carbono em uma forma diferente do grafite e/ou de outros óxidos refratários. Dentro do revestimento protetor, será benéfico se o elemento de medição de temperatura, preferivelmente um termoelemento, for circundado por um tubo protetor, que é preferivelmente formado de óxido de alumínio. Será benéfico, se o diâmetro externo do tubo protetor for de aproximadamente 0,1 a 1 mm menor que o diâmetro interno da abertura do revestimento protetor. O revestimento protetor pode ter, pelo menos em uma parte de seu comprimento, uma forma cônica externa com um diâmetro que se torna menor na direção do interior do recipiente, a fim de permitir a montagem segura na parede do recipiente e estabilidade suficiente do revestimento protetor. Adicionalmente, pode ser benéfico que um sensor que se projeta para o interior do recipiente seja disposto no revestimento protetor para determinar uma mudança no material ou uma mudança das propriedades do material, particularmente, um sensor eletroquímico, eletromagnético ou óptico ou um sensor para detectar uma tensão elétrica e/ou uma corrente elétrica e/ou uma resistência elétrica, uma vez que, desta maneira, as medições da camada de interface se tornam possíveis entre o metal fundido, particularmente, o aço fundido e a escória disposta acima. Tão logo o sensor toque a camada de interface, o sinal captado pelo sensor será mudado, indicando assim que a camada de interface foi atingida. Adicionalmente, pode ser vantajoso se uma bucha feita de material refratário, preferivelmente feita de mulita, for disposta na abertura da parede do recipiente entre a parede do recipiente e o revestimento protetor, onde a bucha pode ter uma forma cônica com um diâmetro se tornando menor na direção do interior do recipiente.
[006] De acordo com a invenção, o recipiente pode ser usado como uma panela de fundição, particularmente para aço fundido. O
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4/7 metal fundido está sempre se movendo em uma panela de fundição, uma panela intermediária assim denominada, de modo que uma estabilidade particularmente alta seja exigida para o dispositivo de medição que se projeta relativamente longe no recipiente. A panela de fundição é tipicamente preaquecida, de modo que o dispositivo de medição fique também preaquecido. Isto leva a tempos de reação muito curtos, de modo que o dispositivo de medição de temperatura alcança muito rapidamente sua temperatura de equilíbrio com o material de corrida, podendo a medição ser executada muito rapidamente.
[007] O problema é solucionado para o método caracterizado no início, pelo fato de um sensor para determinar uma mudança no material ou uma mudança das propriedades do material, particularmente, um sensor eletroquímico, eletromagnético ou óptico ou um sensor para detectar uma tensão elétrica e/ou uma corrente elétrica e/ou uma resistência elétrica, ser disposto dentro do material inferior disposto no recipiente, e pelo fato de o sinal de medição do sensor eletroquímico ser medido durante o vazamento ou o escoamento do recipiente [material] originário do recipiente, e de uma mudança no sinal vir a ser estabelecida, quando o sensor entrar em contato com a camada de interface entre os materiais. Preferivelmente, a mudança de sinal é associada com a distância da camada de interface a partir do piso do recipiente. Além disso, poderá ser benéfico se o processo de vazamento ou escoamento for terminado quando da mudança do sinal. Para esta finalidade, o sinal de medição é simultaneamente usado para enviar um sinal para o dispositivo que controla o processo de vazamento e escoamento, com base no qual é terminado o processo de vazamento ou escoamento.
[008] Apesar do comprimento relativamente grande pelo qual se projeta o revestimento protetor no material de corrida, o dispositivo apresenta estabilidade suficiente, de modo que sejam possíveis uma
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5/7 medição da temperatura do metal fundido e uma medição da posição da camada de interface entre o metal fundido e a escória disposta acima.
[009] A seguir, uma concretização da invenção é explicada com referência a um desenho. No desenho:
[0010] A Figura 1 é uma seção transversal através do dispositivo de medição de temperatura disposto na parede do recipiente.
[0011] E a Figura 2 é a extremidade fechada do dispositivo de medição de temperatura com o sensor eletroquímico.
[0012] O dispositivo de medição, de acordo com a invenção, apresenta uma bucha 1 feita de mulita. Esta é disposta no piso de uma panela de fundição para aço fundido, que não é mostrada por razões de clareza. Tais panelas de fundição são conhecidas em círculos especializados, por exemplo, a partir da Patente norte-americana já mencionada 6.309.442 B1 (cf. Figura 1, numeral 16). O revestimento protetor 2 é disposto na bucha 1.
[0013] O revestimento protetor 2 consiste essencialmente de uma mistura de óxido de alumínio e grafite. O revestimento protetor 2 apresenta um perfil cônico pelo menos na parte disposta na bucha 1. Isto permite uma remoção mais fácil da bucha 1 para a troca do revestimento protetor 2 com o elemento de medição de temperatura 3. O elemento de medição de temperatura 3 é circundado por um tubo de óxido de alumínio fechado 4 dentro do revestimento protetor 2.
[0014] O revestimento protetor 2 é fixado na bucha 1 por meio de cimento refratário 5. A ponta do revestimento protetor 2 se projeta aproximadamente 120 mm para dentro da panela de fundição, de modo que a medição executada na ponta do elemento de medição de temperatura 3 permaneça não-influenciada pelos efeitos de parede da panela de fundição. A extremidade do elemento de medição de temperatura 3 que está virada para longe do interior da panela de fundição
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6/7 apresenta um conector assim denominado 6, que serve como o contato mecânico e elétrico com o elemento de medição 3. Toda a disposição feita da mulita da bucha 1 e do revestimento protetor 2 fixado pelo cimento 5 compreende um material denso isento de pó, de modo que não exista vazamento no caso de ocorrer uma ruptura de uma parte da disposição e o metal fundido não possa escapar da panela de fundição.
[0015] A Figura 2 mostra a ponta do revestimento protetor 2, que se projeta para dentro da panela de fundição, com o elemento de medição de temperatura 3 e um sensor eletroquímico 7. O sensor eletroquímico 7 se projeta para fora do revestimento protetor 2 e é fixado com cimento refratário 8. O tubo de óxido de alumínio 4 é também fixado no cimento refratário 8. O sensor eletroquímico é um sensor eletroquímico típico que apresenta um tubo de dióxido de zircônio 9 como material de eletrólito sólido, no qual o eletrodo de referência 10 é disposto em um material de referência 11 e um material de enchimento 12. Tais sensores eletroquímicos são conhecidos, em princípio, por exemplo, a partir da Patente norte-americana 4.342.633.
[0016] O elemento de medição de temperatura 3 é formado de um termoelemento, no qual o revestimento externo compreende óxido de alumínio, e um dos dois fios térmicos 13 se estende para dentro de um tubo de óxido de alumínio 14 que é aberto em ambos os lados. Todas as linhas elétricas conduzem através do tubo de óxido de alumínio 4 para o conector 6 e podem ser conectadas aí adicionalmente a um dispositivo de medição. A tensão gerada pelo sensor eletroquímico 7 essencialmente depende do ambiente de medição. Portanto, uma mudança na tensão ocorre imediatamente tão logo este ambiente mude. Este é o caso, por exemplo, quando o nível do líquido do aço fundido localizado na panela de fundição cai e o sensor eletroquímico 7 entra em contato com a camada de escória disposta acima do material de
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7/7 corrida. Por isso, é possível uma determinação exata da altura desta camada de interface entre o aço fundido e a escória acima do piso da panela de fundição. Tão logo o sensor eletroquímico 7 detecte a camada de interface, por exemplo, por meio de outro sinal, o escoamento do aço fundido proveniente da panela de fundição poderá ser terminado com o fechamento da saída. Fundamentalmente, também é possível dispor diversos sensores eletroquímicos 7 sobre a periferia do revestimento protetor 2 espaçado na direção longitudinal, de modo que a mudança do nível de banho do metal fundido possa também ser estabelecida. Em vez de um sensor eletroquímico, outros sensores poderão também ser usados para estabelecer a mudança das propriedades de material na região de interface do aço fundido e escória, particularmente sensores eletroquímicos, eletromagnéticos ou ópticos ou sensores para detectarem uma tensão elétrica e/ou corrente elétrica e/ou resistência elétrica.

Claims (5)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Recipiente para metal fundido, compreendendo, uma saída para a descarga do metal fundido do recipiente, a saída sendo localizada na porção de fundo recipiente;
    uma bucha (1) cônica fixada na parede do recipiente, a bucha (1) cônica sendo feita de material refratário e apresentando uma parede interna e uma parede externa, cada uma da parede interna e parede externa tendo uma forma cônica e um diâmetro que se reduz na direção do interior do recipiente; e um dispositivo de medição de temperatura disposto na bucha (1) cônica, o dispositivo de medição de temperatura compreendendo um revestimento protetor (2), que se projeta para dentro do recipiente e que é fechado em sua extremidade disposta no recipiente, o revestimento protetor (2) sendo cônico ao longo de parte de seu comprimento com o seu diâmetro diminuindo na direção do interior do recipiente, o revestimento protetor (2) consistindo de uma mistura resistente ao calor de refratário de óxido de metal e grafite e um comprimento do revestimento protetor (2) se estendendo ao longo de toda a espessura da parede do recipiente até sua extremidade fechada, a extremidade fechada do revestimento protetor (2) se estendendo para o interior do recipiente pelo menos em 50 mm da parede do recipiente, uma abertura se estendendo dentro do revestimento protetor (2) de uma extremidade oposta à extremidade fechada, um elemento de medição de temperatura (3) disposto em uma abertura do revestimento protetor (2) em uma montagem justa, o elemento de medição de temperatura (3) sendo inseparável do revestimento protetor (2), uma extremidade do elemento de medição de temperatura (3) voltada para longe do interior do recipiente tendo um conector, e um tubo protetor (4) disposto no revestimento protetor (2) e
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  2. 2/2 envolvendo o elemento de medição de temperatura (3), um diâmetro externo do tubo protetor (4) sendo menor que o diâmetro da abertura no revestimento protetor (2), o tubo protetor (4) sendo afastado do revestimento protetor (2) a uma distância de 0,1 a 1,0 mm, caracterizado pelo fato de que a bucha (1) cônica é fixada na parede do recipiente entre a parede do recipiente e o revestimento protetor (2), e onde o revestimento protetor (2) é fixado na bucha (1) cônica por um cimento refratário (5) isento de pó.
    2. Recipiente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de medição de temperatura ser disposto na parte da parede do recipiente formando o piso do recipiente.
  3. 3. Recipiente, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o revestimento protetor (2) consistir de óxido de alumínio, particularmente com uma porção de 20 a 80 por cento em peso, e de grafite com uma porção de 5 a 60 por cento em peso.
  4. 4. Recipiente, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o elemento de medição de temperatura (3) ser um termoelemento.
  5. 5. Recipiente, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de um sensor que se projeta para o interior do recipiente para determinar uma mudança no material, particularmente um sensor eletroquímico (7), eletromagnético ou óptico, ser disposto no revestimento protetor (2).
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