BRPI0611519A2 - dispositivo tampão para controlar um fluxo de metal lìquido - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO TAMPãO PARA CONTROLAR UM FLUXO DE METAL LìQUIDO. A presente invenção refere-se a um dispositivo tampão para controlar o fluxo de um metal líquido na abertura de saída de um recipiente metalúrgico, o mencionado dispositivo compreendendo: a) um corpo como uma haste (12) com um eixo longitudinal (A) e feito de material cerâmico refratário, b)um furo alongado (14) estendendo-se de uma superfície superior do mencionado corpo (12) na direção de sua extremidade inferior oposta, onde c) o mencionado furo (14) é equipado, pelo menos em sua porção adjacente à extremidade inferior do corpo (12), com pelo menos um meio de fixação (16) adaptado para receber o correspondente meio de fixação (18) de uma peça de cerâmica refratária (20, 22, 38) a ser fixada na extremidade inferior do corpo (12).
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVOTAMPÃO PARA CONTROLAR UM FLUXO DE METAL LÍQUIDO".
Descrição
A presente invenção refere-se a um dispositivo tampão paracontrolar um fluxo de metal líquido em uma abertura de saída de um recipi-ente metalúrgico, tal como uma panela intermediária.
É bem-conhecido na moldagem de aço o emprego de tal com-porta, que é, em muitos casos, uma comporta de peça única, movida verti-calmente pelo uso de um mecanismo de elevação para variar a área da se-ção transversal de uma abertura de saída do recipiente metalúrgico corres-pondente.
As hastes dos tampões foram também usadas para introduzirum gás, tal como um gás inerte, por exemplo, argônio, no metal líquido pararemover inclusões não metálicas do metal líquido.
Em todos os casos o dispositivo deve resistir a horas submersoem metal líquido. Ele deve também ser capaz de suportar o duro choquetérmico encontrado na partida da moldagem e a quaisquer forças mecânicasimpostas a ela.
Até aqui muitas tentativas foram feitas para melhorar as proprie-dades mecânicas e térmicas de tal dispositivo tampão e melhorar seu com-portamento durante o uso.
Tipicamente uma haste de tampão tem uma assim chamadaporção de bico na sua extremidade inferior, que serve para selar a aberturade saída correspondente do recipiente metalúrgico quando a comporta esti-ver em sua posição mais baixa ou para abrir o bocal de saída após a com-porta ter sido verticalmente elevada.
Até aqui não é surpreendente que esta porção de bico definaaquela parte do dispositivo tampão com o maior grau de desgaste. Toda ahaste do tampão deve ser substituída após um certo tempo de uso, emboraapenas essa extremidade menor (a porção de bico) sendo desgastada atéum ponto que requeira substituição.
Tal substituição provoca os correspondentes tempo e custo desubstituição.
Foram feitas tentativas para fornecer uma haste do tampão comuma porção de bico de um material cerâmico de resistência ao desgaste me-lhorada. Na verdade tal haste do tampão monobloco feita de dois materiaiscerâmicos diferentes aumenta sua vida útil, mas provoca custos de produçãorelativamente altos e dificuldades técnicas em vista das diferentes expan-sões térmicas durante o tratamento sob diferentes temperaturas no uso.
É, portanto, um objetivo da presente invenção fornecer um dis-positivo tampão para controle do fluxo do metal líquido de um recipiente, queevite as desvantagens acima mencionadas e reduza os custos de produçãodo aço.
A invenção começa a partir de uma haste do tampão convencio-nal tendo uma haste como corpo (com um eixo longitudinal A) e feita de ummaterial cerâmico refratário, que também compreende um furo alongado, seestendendo de uma superfície superior do mencionado corpo para sua ex-tremidade inferior. É convencional fornecer dentro do mencionado furo, prin-cipalmente no primeiro terço de seu comprimento (de cima para baixo) mei-os de fixação de uma extremidade de uma haste metálica correspondente,cuja outra extremidade é presa ao mecanismo de elevação. Construçõespossíveis de tais meios de fixação podem ser tiradas da técnica anterior, porexemplo, da EP 0 358 535 B2 e a técnica anterior mencionada na referidapatente, cuja descrição é tornada parte da descrição da presente apresentação.
A idéia da invenção se foca na porção da extremidade inferior dodispositivo comporta, que é submetida aos mais fortes ataques mecânicos etérmicos durante o uso.
A invenção não conserta a superfície e/ou o material da porçãoda extremidade inferior mas fornece dentro da porção da extremidade (infe-rior) do mencionado furo pelo menos um (outro) meio de fixação adaptadopara receber os correspondentes meios de fixação de uma peça cerâmicarefratária a ser fixada à extremidade inferior do corpo.
Enquanto os meios de fixação na parte superior do furo servempara segurar a haste metálica correspondente, as funções dos meios de fi-xação na extremidade inferior do furo são completamente diferentes. Elessão projetados para se ajustarem a uma porção projetada correspondente-mente de uma peça cerâmica refratária que fornece a porção da extremida-de correspondente da haste de tampão, em muitos casos a porção de bico.
Existem várias linhas de configurações preenchendo os critériosmencionados acima:
Um primeiro grupo é caracterizado por uma extremidade inferioraberta do mencionado furo, conforme mostrado na figura anexa 1. A parteda extremidade inferior do furo é equipada com uma porção de parede ali-nhavada que se ajusta com uma porção externa alinhavada de extensão dotipo haste da mencionada porção de bico a ser montada. Conseqüentemen-te, a (substituição) porção de bico é simplesmente aparafusada na extremi-dade inferior do furo. Como será também explicado, em conexão com osdesenhos da porção de bico, deve ter uma forma externa que corresponda àforma externa do corpo da comporta cerâmica de modo a fornecer uma su-perfície lisa contínua por sobre todo o comprimento da haste do tampão.
Ao invés de fornecer as linhas correspondentes, outros meios defixação podem ser fornecidos ao longo do mencionado furo inferior e da par-te de substituição respectivamente. Por exemplo, a substituição da seçãobico pode ser fixada ao corpo do tampão pelo fornecimento dos furos cor-respondentes mais ou menos perpendiculares ao eixo longitudinal da hastedo tampão e um pino cerâmico correspondente correndo através dos men-cionados furos. Tal configuração é mostrada também nos desenhos anexos(Figura 2).
Quando a mencionada porção de bico separada deve ser substi-tuída (novamente), ela pode ser simplesmente despregada da comporta deoutro modo conforme descrito anteriormente e uma nova porção de bico po-de ser fixada ao tampão.
Se a porção de bico não puder mais ser despregada e/ou a ex-tremidade inferior adjacente do tampão tiver que ser também substituída, ainvenção fornece a possibilidade de simplesmente cortar a parte inferior(desgastada) do bastão, possivelmente junto com a porção de bico integradausada. Obviamente a haste é cortada ao longo da seção, compreendendo osmeios de fixação, de forma que os meios de fixação estando presentes naparte remanescente a ser novamente usada.
Isto torna o tampão mais curta. Para evitar o abaixamento domecanismo de elevação, o que não é sempre facilmente possível, a outraporção de bico de substituição pode então ter um comprimento maior do quea substituída. Esta operação de substituição pode ser executada em suamelhor forma se a nova porção de bico tiver um comprimento que fornece,juntamente com o corpo do tampão cortado remanescente, um comprimentototal idêntico ao comprimento do dispositivo do tampão original.
O segundo grupo de configurações compreende hastes de tam-pão com um furo central terminando a uma distância da seção de superfíciemais inferior da extremidade inferior da haste do tampão (isto é, a extremi-dade inferior da porção de bico). Tal haste do tampão pode ser usada noestado em que se encontra. Após um certo grau de desgaste ter sido obser-vado ao longo da porção de bico, essa porção de bico desgastada é cortadaem um comprimento axial da comporta para fornecer uma extremidade infe-rior aberta do furo central. Novamente essa linha de corte é escolhida de talforma que o furo seja fornecido nesta área com o mencionado meio de fixa-ção adaptado para receber os correspondentes meios de fixação de umapeça de cerâmica refratária a ser fixada nessa extremidade inferior do corpoagora fornecida. Após a porção de bico desgastada ter sido cortada, o proje-to desse dessa comporta é similar ao projeto da comporta conforme a pri-meira configuração mencionada acima. Também os cortes e substituiçõespodem ser efetuados conforme descrito acima.
É possível fazer-se toda a comporta de um material refratáriocerâmico. É também possível usar-se diferentes materiais para as peças desubstituição (porções de bico) e para o corpo do tampão remanescente. Étambém possível fornecer meios de impermeabilização entre as superfíciesinferiores da comporta e as superfícies correspondentes das peças de subs-tituição. Tais meios de impermeabilização devem suportar as altas tempera-turas que são efetivas nesta área. Meios de impermeabilização de grafitesão adequados a esse respeito.
Os meios de fixação na extremidade inferior do furo pode se es-tender até cerca de Vz do comprimento total do dispositivo de comporta maseles podem também ser fornecidos ao longo do comprimento total do furo.
Se o furo terminar pouco antes da extremidade inferior livre docorpo, a haste de tampão pode ser usada sem quaisquer outras manipula-ções. A parte inferior fechada da haste do tampão fornece a assim chamadaporção de bico. Pode ser possível fornecer a mencionada porção de bicocom pelo menos um canal de gás, uma extremidade do qual se abre na cor-respondente extremidade inferior do furo e a outra extremidade do qualsubmerge em uma porção de superfície mais inferior da extremidade inferiordo corpo.
Esse canal de gás pode estar presente também em qualqueruma das peças de substituição acima mencionadas, o que torna possívelusar-se continuamente a haste do bastão reconstruída para propósitos depurificação de gás.
Conforme descrito acima, a invenção também compreende umprocesso para reconstrução de um dispositivo tampão conforme descritoantes em duas diferentes configurações: se o dispositivo tampão for forneci-do com uma porção de bico em sua extremidade inferior, isto é, fechada emsua extremidade inferior, a reconstrução começa cortando-se a porção debico usada a uma distância da extremidade inferior livre do corpo de formaque pelo menos um meio de fixação permaneça ao longo da extremidadeinferior remanescente do furo e fixando-se uma nova porção de bico junta-mente com pelo menos um meio de fixação juntamente com a porção inferiorremanescente do furo.
Essa porção de bico substituída deve ter preferivelmente umcomprimento maior que a substituída para manter constante o comprimentode toda a haste do tampão.
Se for usado um dispositivo tampão ao qual nenhuma porção debico estiver ainda ajustada ou que estiver equipada com uma porção de bicoseparada em sua extremidade inferior e as etapas de reconstrução come-çam pela soltura da mencionada porção de bico usada a uma distância paraa extremidade inferior livre do corpo, de forma que pelo menos um meio defixação permaneça junto com a extremidade inferior remanescente do furo,antes de fixar-se uma nova porção de bico juntamente com pelo menos ummeio de fixação na extremidade inferior remanescente do furo.
Outras características da invenção estão descritas nas sub-reivindicações e em outros documentos do pedido.
A invenção será descrita agora em maiores detalhes em relaçãoàs figuras esquemáticas anexas, mostrando três diferentes configurações deuma comporta conforme a invenção.
A Figura 1 mostra a extremidade inferior (cerca de 20% do com-primento total) de uma comporta 10 que é caracterizada por um corpo decerâmica refratária 12 com uma forma de haste alongada, cujo eixo Iongitu-dinal é representado por A-A.
Um furo central 14 está correndo através do mencionado corpo12, coaxialmente ao mencionado eixo A-A.
A extremidade inferior do furo 14 é fornecida com uma porção deparede alinhavada 16. Uma linha correspondente 18 é fornecida na superfí-cie circunferencial externa de uma peça saliente 20 de uma porção de bicode cerâmica refratária 22 que pode ser aparafusada à mencionada porçãode parede alinhavada 16 para fornecer uma comporta para pronto uso.
Quando a porção de bico 22 é completamente aparafusada no furo 14, umressalto externo 24 da porção de bico 22 faz fronteira com a correspondenteporção de superfície inferior 26 do corpo 12. Entre essas duas superfíciescorrespondentes 24, 26, uma vedação refratária, feita de grafite, por exem-plo, pode ser colocada.
Na Figura 1 o projeto do conjunto comporta é representado porlinhas tracejadas.
Quando a porção de bico 22 sofreu sério desgaste e deve sersubstituída, ela deve ser aparafusada ou a haste do tampão pode ser corta-da a uma distância de sua extremidade inferior, mostrada esquematicamentena Figura 1 pela linha B-B. Posteriormente, uma nova porção 22 pode sercolocada com a porção de parede alinhavada remanescente 16 conformedescrito antes. Se o comprimento total da comporta tiver que ser o mesmoque antes, o nova porção de bico 22 deve ter um comprimento entre seuressalto 24 e seu ponto mais inferior (área de superfície) 28 da porção debico previamente substituída mais L, isto é, a distância entre a porção desuperfície 26 e a linha de corte B.
A modalidade mostrada na Figura 2 é similar àquela da Figura 1,mas a porção de bico 22 é fixada ao corpo do tampão 12 por um pino 32,que é alimentado nos furos correspondentes 34.1, 34.2, com o mencionadocorpo refratário 12 e 34.3 dentro da parte protuberante 20 da porção de bico 22.
Uma terceira modalidade é mostrada na Figura 3 que pareceaquela da Figura 1. Ao invés de uma parte protuberante 20 da porção debico 22 é fornecido com um recesso 36 de mesmo diâmetro que o furo 14.
Novamente a parede alinhavada do recesso 36 corresponde às paredes ali-nhavadas do orifício 14 de forma que a porção de bico possa ser fixada aocorpo do bastão 12 por meio de um pino intermediário 38 com uma linha ex-terna correspondente.
Uma quarta versão está representada na Figura 4. A haste dotampão mostrada é uma comporta para pronto uso, isto é, inclui uma porçãode bico 22 e é produzida como a haste do tampão monobloco.
Todavia, ela é de construção completamente diferente se com-parada com a comporta comum uma vez que o furo 14 é fornecido na ex-tremidade inferior 141 com uma porção de parede alinhavada 16 se esten-dendo até, ou até mesmo para dentro da porção de bico 22.
De acordo com a técnica anterior, uma haste do tampão tinhaque ser descartada e substituída por um dispositivo completamente novomesmo em casos onde apenas a porção de bico 22 tivesse sido desgastadaaté certo ponto.
Agora a porção de bico 22 pode ser cortada, conforme explicadoem conexão com a figura 1 e uma nova porção de bico 22 como aquela daFigura 1 pode ser anexada ao corpo do tampão remanescente.
Tipicamente o comprimento axial da porção de bico - de acordocom a técnica anterior - está entre 80 e 120 mm. Seu diâmetro externo serátipicamente 100 a 150 mm. Os meios de fixação podem se estender pelomenos ao longo de 20% do comprimento total do eixo do furo.
Claims (11)
1. Dispositivo tampão para controlar um fluxo de um metal líqui-do em uma abertura de saída de um recipiente metalúrgico, o mencionadodispositivo compreendendo:a) um corpo em forma de haste (12) com um eixo longitudinal (A)e feito de um material cerâmico refratário,b) um furo alongado (14) se estendendo desde uma superfíciesuperior do mencionado corpo (12) na direção de sua extremidade opostainferior, ondec) o mencionado furo (14) é equipado, pelo menos na sua por-ção adjacente à extremidade inferior do corpo (12), com pelo menos ummeio de fixação (16) adaptado para receber os meios de fixação correspon-dentes (18) de uma peça refratária cerâmica (20, 22, 38) a ser fixada à ex-tremidade inferior do corpo (12).
2. Dispositivo tampão de acordo com a reivindicação 1, compre-endendo meios de fixação (16) na extremidade inferior do furo (14) adaptadopara receber uma porção alinhavada (18) da peça (20) a ser fixada ou umparafuso alinhavado (38) interconectando o corpo (12) e a peça (22) a serfixada.
3. Dispositivo tampão de acordo com a reivindicação 1, onde osmencionados meios de fixação (16) na extremidade inferior do furo (14) sãofornecidos por uma porca alinhavada do mencionado furo (14).
4. Dispositivo tampão de acordo com a reivindicação 1, onde osmencionados meios de fixação (16) na extremidade inferior do furo (14) seestendem até cerca de menos de 1/3 do comprimento total do dispositivo decomporta.
5. Dispositivo tampão de acordo com a reivindicação 1, onde omencionado furo (14) termina pouco antes da extremidade inferior livre (28)do corpo (12).
6. Dispositivo tampão de acordo com a reivindicação 1, onde omencionado furo (14) se estende em uma porção de bico (22), fornecendo aextremidade inferior do corpo (12).
7. Dispositivo tampão de acordo com a reivindicação 1, onde amencionada extremidade inferior do mencionado corpo (12) é fornecida compelo menos um canal de gás, do qual uma extremidade se abre na extremida-de inferior correspondente do fruo (14) e cuja outra extremidade submerge emuma porção de superfície inferior (28) da extremidade inferior do corpo (12).
8. Dispositivo tampão de acordo com a reivindicação 1, onde apela de cerâmica refratária (22) a ser fixada à extremidade inferior do corpo(12) é uma porção de bico do mencionado dispositivo tampão.
9. Processo para reconstrução de um dispositivo tampão de a-cordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8 após o uso, cujo dispositi-vo de comporta é fornecido com uma porção de bico ma sua extremidadeinferior, compreendendo as seguintes etapas:a) corte da porção de bico usada a uma distância para a extre-midade inferior livre do corpo, de forma que pelo menos um meio de fixaçãopermaneça juntamente com a extremidade inferior remanescente do furo,b) fixação de uma nova porção de bico juntamente com pelo me-nos um meio de fixação na extremidade inferior aberta remanescente do furo.
10. Processo de acordo com a reivindicação 9, onde é usadauma nova porção de bico que tenha um comprimento axial de forma que ocomprimento total do dispositivo dé comporta reconstruído permaneça semmodificação até seu comprimento original.
11. Processo para reconstrução de um dispositivo tampão deacordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, após o uso, esse dispo-sitivo tampão sendo equipado com uma porção de bico separada em suaextremidade inferior, compreendendo as seguintes etapas:a) soltura da mencionada porção de bico usada do corpo re-manescente, oub) corte da porção de bico usada a uma distância da extremidadeinferior livre do corpo, de forma que pelo menos um meio de fixação permaneçajuntamente com a extremidade inferior aberta remanescente do furo, ec) fixar a nova porção de bico juntamente com o (pelo menosum) meio de fixação na extremidade aberta remanescente do furo.
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