BRPI0813524B1

BRPI0813524B1 - Dispositivo rotativo, rotor, unidade de tratamento de metal, e, método para tratar metal em fusão

Info

Publication number: BRPI0813524B1
Application number: BRPI0813524-0A
Authority: BR
Inventors: Schmeisser Dirk
Original assignee: Foseco International Limited
Priority date: 2007-07-05
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2018-04-24
Also published as: PT2017560E; US8281964B2; EA201070103A1; AU2008270072A1; WO2009004283A1; WO2009004283A9; CA2691591C; KR20100041779A; CA2691591A1; ATE450767T1; JP2010532427A; MX2009013968A; SI2017560T1; DE602007003586D1; BRPI0813524A2; CN101730828B; EA016954B1; ES2337515T3; PL2017560T3; DK2017560T3

Description

(54) Título: DISPOSITIVO ROTATIVO, ROTOR, UNIDADE DE TRATAMENTO DE METAL, E, MÉTODO PARA TRATAR METAL EM FUSÃO (51) Int.CI.: B01F 3/04; C22B 21/06; C22B 9/05 (30) Prioridade Unionista: 05/07/2007 EP 07252705.4 (73) Titular(es): FOSECO INTERNATIONAL LIMITED (72) Inventor(es): DIRK SCHMEISSER “DISPOSITIVO ROTATIVO, ROTOR, UNIDADE DE TRATAMENTO DE METAL, E, MÉTODO PARA TRATAR METAL EM FUSÃO”

A presente invenção diz respeito a um dispositivo de agitação rotativo para tratar um metal em fusão, e a um equipamento de tratamento de metal compreendendo um dispositivo como este.

É bem sabido que metal em fusão, em particular metais em fusão não ferrosos, tais como ligas de alumínio, têm que ser tratados antes do lingotamento, tipicamente por um ou mais processos seguintes com a finalidade de:

i) desgaseificação - a presença de gás dissolvido no metal em «

fusão pode introduzir defeitos no produto solidificado e pofie deteriorar suas propriedades mecânicas. Por exemplo, defeitos são introduzidos em peças fundidas e produtos brutos fabricados de alumínio ou suas ligas. Hidrogênio tem uma alta solubilidade em alumínio líquido, que aumenta com a temperatura do banho, mas a solubilidade no alumínio sólido é muito baixa, de forma que, à medida que o alumínio solidifica, gás hidrogênio é expelido, causando poros de gás na peça fundida. A taxa de solidificação afeta a quantidade e tamanho das bolhas, e, em certas aplicações, a porosidade de microbolhas pode afetar seriamente a resistência mecânica e a compacidade da peça fundida de metal. Gás pode também resultar na formação de microbolhas durante a produção da chapa grossa, chapa fina ou tira de alumínio;

ii) refino de grão - as propriedades mecânicas da peça fundida podem ser melhoradas controlando-se o tamanho de grão do metal na solidificação. O tamanho de grão de uma liga em fusão depende do número de núcleos presentes no metal líquido à medida que ele começa solidificar e da taxa de resfriamento. Uma taxa de resfriamento mais alta em geral promove um menor tamanho de grão, e adições de certos elementos no banho pode fornecer núcleos para o crescimento de grão.

iii) modificação - a microestrutura e propriedades de ligas podem ser melhoradas pela adição de pequenas quantidades de certos elementos modificadores tais como sódio ou estrôncio. Modificação aumenta a resistência a trincas a quente e melhora as características de alimentação da liga, reduzindo a porosidade pela contração.

iv) limpeza e remoção alcalina - certos níveis de elementos alcalinos podem ter efeitos adversos nas propriedades da liga e, portanto, eles precisam ser removidos/reduzidos. A presença de cálcio em ligas em fusão interfere em outros processos, tal como modificação, ao passo que sódio tem um efeito deletério nas propriedades de ductilidade de ligas de alumínio brutas. A presença de inclusões não metálicas, tais como óxidos, carbonetos e boretos, aprisionadas no metal solidificado afeta adversamente as propriedades físicas e mecânicas do metal, e portanto elas precisam ser removidas.

Essas ações podem ser realizadas individualmente, ou juntas, por uma variedade de métodos e equipamento. Uma abordagem para adicionar substâncias de tratamento de metal é adicioná-las diretamente no metal em fusão como pó ou grânulos, ou encapsuladas em uma lata de metal (alumínio ou cobre), ao mesmo tempo agitando mecanicamente o metal em fusão. Agentes de tratamento de metal particulado podem também ser introduzidos pelo uso de uma lança com uma descarga aberta colocada abaixo da superfície do metal em fusão. Aditivos pulverizados ou granulados são então injetados abaixo na lança sob pressão usando um gás carreador. A lança é tipicamente um tubo oco de grafite ou carboneto de silício com um tubo de inserto de aço de parede fina através do qual os aditivos e gás passam.

A desgaseificação de metal em fusão é tipicamente conduzida usando uma unidade de desgaseificação rotativa (RDU) para lavar o metal em fusão com finas bolhas de um gás inerte seco tal como cloro, argônio, nitrogênio ou uma mistura destes. Normalmente isto é realizado usando um eixo oco no qual um rotor é adicionado. Em uso, o eixo e o rotor são rotacionados e gás passa abaixo no eixo e é disperso no metal em fusão por meio do rotor. O uso de um rotor, em vez de uma lança, é mais eficiente, uma vez que gera um grande número de bolhas muito finas na base do banho. Essas bolhas sobem através do banho e hidrogênio difunde para elas antes de ser ejetado na atmosfera quando as bolhas chegam à superfície. As bolhas que sobem também coleta inclusões e carregam-nas para o topo do banho onde elas podem ser escumadas.

Além da introdução de gás para remover hidrogênio (e inclusões de óxido), a unidade de desgaseificação rotativa pode também ser usada para injetar substâncias de tratamento de metal (também conhecidas como agentes de tratamento) junto com o gás por meio do eixo no banho. Este método de injeção tem inconvenientes similares aos da injeção de lança, em que as substâncias de tratamento de metal são propensas à fusão parcial no eixo, causando entupimentos, particularmente quando se usa material pulverizado. A introdução e uso de fundentes granulares atenua muitas das dificuldades, tal como mudanças no desenho do equipamento.

Um tal exemplo de equipamento tanto para desgaseificação quanto para tratamento de metal é a Estação de Tratamento de Metal (Metal Treatment Station (MTS)) desenvolvida e comercializada com o mesmo nome comercial pela Foseco. A primeira unidade (MTS) incluía uma unidade de dosagem precisa para permitir que substâncias de tratamento fossem adicionadas por meio do eixo e então distribuídas por meio do rotor através do banho.

Como uma alternativa ao uso do eixo para introduzir os agentes de tratamento de metal, equipamento posterior (a unidade MTS 1500 vendida pela Foseco) adiciona as substâncias de tratamento diretamente na superfície do banho, e não através do eixo e do rotor. Na MTS 1500, a rotação do rotor e do eixo, dentro de certos parâmetros, é usada para formar um vórtice em tomo do eixo. Os agentes de tratamento de metal são então adicionados no vórtice e facilmente dispersos em todo o banho. Qualquer turbulência no banho levará a introdução de ar, e subsequentemente levará à formação de óxidos no metal. Portanto, o vórtice é somente empregado para uma pequena parte do ciclo de tratamento e, uma vez que o estágio de mistura esteja completado, ele é interrompido (por exemplo, pela aplicação de uma chapa defletora). Um rotor eficiente criará um vórtice e dispersará os agentes de tratamento o mais rapidamente possível a fim de manter a turbulência no banho ao mínimo. Desgaseificação e remoção dos produtos da reação do banho são então realizadas. A ação de intensa mistura do vórtice inicial seguida pela parte quiescente do ciclo (por exemplo, depois que a chapa defletora tiver sido abaixada) leva ao uso eficiente dos agentes de tratamento e qualidade do banho ideal.

Um exemplo de um dispositivo rotativo para uso na unidade de desgaseificação rotativa tanto com quanto sem um estágio de processo adicional tal como em uma Estação de Tratamento de Metal é o rotor XSR (rotor 1 da técnica anterior) descrito em W02004/057045 (cuja revelação na íntegra está aqui incluída pela referência) e mostrado na figura 1. O dispositivo rotativo 2 compreende um eixo 4 com um furo 4a através dele conectado em uma extremidade a um rotor 6 por meio de uma peça de conexão tubular (não mostrada). O rotor 6 tem forma geral de disco e compreende uma parte superior anular (topo 8) e espaçada dela uma parte inferior anular (base 10). Uma câmara aberta 12 é provida centralmente na base 10 e estende-se para cima até o topo 8. O topo 8 e a base 10 são conectados por quatro divisores 14 que estendem-se para fora da periferia da câmara 12 até a periferia do rotor 6. Um compartimento 16 é definido entre cada parte de divisores adjacentes 14, o topo 8 e a base 10. A borda periférica 8a do topo 8 é provida com uma pluralidade (oito nesta modalidade) de recortes de parte de círculo 18. Cada recorte 18 serve como uma segunda saída para seu respectivo compartimento 16.

Um rotor da técnica anterior é o rotor vendido basicamente para desgaseificação apenas pela Vesuvius com o nome comercial Diamant™ (rotor 2 da técnica anterior) e mostrado em vista plana na figura 2. Ele tem forma geral de disco e compreende quatro furos radiais 22 espaçados equiangularmente em tomo do rotor 20. Cada furo 22 estende-se da superfície interna do rotor 20 até sua superfície periférica 20a, provendo assim uma saída 24 para o gás. O rotor tem quatro recortes 26 que estendem-se para dentro da superfície periférica 20a do rotor. Cada recorte 26 fica localizado em uma saída 24 e estende-se para baixo por toda a profundidade do rotor 20. Não existe câmara para a mistura de gás e metal em fusão. Em uso, o rotor é anexado a um eixo oco (não mostrado).

A US 6.056.803 revela um injetor para injetar gás no metal em fusão. O injetor consiste em um rotor de face lisa anexado na extremidade inferior de um eixo cilíndrico. O rotor é na forma de uma parte cilíndrica inferior vertical e uma parte cônica superior. A parte cilíndrica inferior é provida com uma cavidade localizada centralmente da qual diversas passagens estendem-se radialmente. Passagens de gás introduzem gás nas passagens, mas não têm comunicação direta com a cavidade.

A DE 103 01 561 revela uma cabeça de rotor com uma forma de tronco de cone com um furo central. O lado da cabeça do rotor é contornado pela presença de entalhes laterais e o lado de baixo compreende canais extensivos radialmente.

A US 5.160.593 revela uma cabeça de propulsor de múltiplas paletas que é adaptado para montagem em um eixo do propulsor oco e é usado para tratar metal em fusão. A cabeça do propulsor tem um cubo com um furo axial central e diversas paletas são fixadas no cubo, e estendem-se além dele. As paletas criam turbulência para melhorar a interação da interfase líquido e gás.

E um objetivo da presente invenção prover um dispositivo rotativo e equipamento de tratamento de metal melhorados (para desgaseificação e/ou para adição de agentes de tratamento de metal) compreendendo um dispositivo como este que preferivelmente oferece uma ou mais das vantagens seguintes em relação aos dispositivos conhecidos:

(i) benefícios metalúrgicos tais como rápida desgaseificação e/ou mistura mais rápida e/ou efetiva de agentes de tratamento;

(ii) benefícios econômicos tais como maior durabilidade e vida do equipamento, custos de tratamento mais baixos e menores perdas;

(ii) benefícios de saúde e segurança tais como menor contato entre as substâncias de tratamento e a atmosfera, levando a menores emissões de particulados gasosos;

(iv) benefícios ambientais, por exemplo, por meio de uma redução na quantidade de substâncias de tratamento exigidas, menor consumo de energia por causa dos menores tempos de tratamento e menores perdas.

De acordo com a presente invenção, é provido um dispositivo rotativo para tratar metal em fusão, o dito dispositivo compreendendo um eixo oco em uma extremidade do qual fica um rotor, o dito rotor tendo:

um topo e uma base, os ditos topo e a base sendo espaçados e conectados por uma pluralidade de divisores;

uma passagem sendo definida entre cada par adjacente de divisores e o topo e a base, cada passagem tendo uma entrada em uma superfície interna do rotor e uma saída em uma superfície periférica do rotor, cada saída tendo uma área seccional transversal maior do que a respectiva entrada e sendo disposta radialmente para fora da mesma;

um trajeto de fluxo sendo definido através do eixo até as entradas das passagens e para fora das saídas; e uma câmara na qual a mistura do metal em fusão e gás pode ocorrer;

em que uma pluralidade de primeiros recortes é provida no topo e uma pluralidade de segundos recortes é provida na base, cada dos primeiros e segundos recortes sendo contíguos com uma das passagens.

Surpreendentemente, os inventores observaram que a combinação de uma câmara, as saídas tendo uma maior seção transversal do que as entradas e os recortes no topo e na base, resulta tanto em melhor desgaseificação quanto melhor mistura do metal em fusão, de maneira tal que a velocidade de rotação pode ser reduzida, mantendo ainda a mesma eficiência de desgaseificação/mistura, estendendo assim a vida do eixo e do rotor, ou tempos de desgaseificação/mistura podem ser atingidos mais eficientemente na mesma velocidade do rotor, provendo uma oportunidade de reduzir o tempo de tratamento.

Em uma modalidade, o rotor é formado de um bloco sólido de material, o topo e a base sendo constituídos por regiões superior e inferior do bloco, respectivamente, uma região intermediária do bloco tendo furos/fendas nela que definem as passagens, cada divisor sendo definido pela região intermediária entre cada furo/fenda.

Em uma modalidade, cada primeiro recorte (no topo) estendese para dentro da superfície periférica externa do rotor, em cujo caso cada primeiro recorte será contíguo com uma saída. Em uma modalidade como esta, a extensão de cada primeiro recorte na superfície periférica não é mais do que a da saída correspondente, e possivelmente é menor. Convenientemente, cada primeiro recorte é em parte circular. Convenientemente, os primeiros recortes são arranjados simetricamente em tomo do rotor. Entretanto, certamente percebe-se que os primeiros recortes podem ser de qualquer forma e que um ou mais dos primeiros recortes poderíam altemativamente ser constituídos por um furo (de qualquer forma) através do topo até uma das passagens.

Os primeiros recortes podem ser da mesma forma e/ou tamanho, ou estes podem ser diferentes. Em uma modalidade, entretanto, todos os primeiros recortes têm a mesma forma e tamanho.

Em certas modalidades, cada segundo recorte (na base) é um recorte que estende-se para dentro da superfície periférica externa da base. Convenientemente, cada segundo recorte é em parte circular. Convenientemente, os segundos recortes são arranjados simetricamente em tomo do rotor. Entretanto, certamente percebe-se que os segundos recortes podem ser de qualquer forma e que um ou mais dos segundos recortes poderíam pelo menos ser constituídos por um furo (de qualquer forma) através da base até uma das passagens.

Cada um dos segundos recortes pode ter o tamanho e/ou forma igual ou diferente. Em uma modalidade, todos os segundos recortes têm o mesmo tamanho e forma.

Os segundos recortes podem ter o mesmo tamanho e/ou forma dos primeiros recortes, ou ter um tamanho e/ou forma diferente. Em uma modalidade, todos os primeiros e segundos recortes têm o mesmo tamanho e forma.

O número de primeiros recortes pode ser maior, menor ou igual ao número de segundos recortes. Em uma modalidade, o número de primeiros recortes é igual ao número de segundos recortes.

Em certas modalidades, o rotor tem três, quatro ou cinco passagens (definidas por três, quatro ou cinco divisores, respectivamente). Em uma modalidade particular, o rotor tem quatro passagens.

Em certas modalidades, o rotor tem pelo menos uma saída e pelo menos uma para cada um dos primeiros e segundos recortes por passagem. Em modalidades particulares, o rotor tem uma saída, dois primeiros recortes e dois segundos recortes por passagem. Também em uma modalidade adicional, o rotor tem uma saída e cada um dos primeiros e segundos recortes por passagem.

Em uma modalidade, cada primeiro recorte em uma passagem fica em registro pelo menos parcial com um segundo recorte correspondente. Em uma modalidade adicional, cada primeiro recorte em uma passagem fica em registro completo com um segundo recorte correspondente (ou seja, quando visto ao longo do eixo geométrico do eixo mecânico voltado para o rotor, cada primeiro recorte fica diretamente acima do segundo recorte correspondente).

Em uma série de modalidades, os primeiros e/ou segundos recortes estendem-se para dentro não mais que 50 %, ou não mais que 40 % do raio do rotor. Em algumas modalidades, os primeiros e/ou segundos recortes estendem-se para dentro não menos que 10 % ou não menos que 20 % do raio do rotor. Isto é um parâmetro particularmente útil quando os recortes fazem com que a parte (arco) da superfície periférica do rotor (topo ou base) removida seja reta, em parte circular ou arqueado em um plano ortogonal ao eixo geométrico do eixo mecânico. Em uma modalidade, a parte (arco) da superfície periférica do rotor (topo ou base) removida é em parte circular.

Em uma segunda série de modalidades na qual a superfície periférica do rotor em um plano ortogonal ao eixo geométrico do eixo mecânico é nominalmente um círculo, a razão do comprimento do arco da circunferência do círculo removida no topo pelo primeiro recorte, ou recortes, ou removidos na base pelo segundo recorte, ou recortes, contíguos com uma dada passagem multiplicado pelo número de passagens, para a circunferência do círculo é pelo menos 0,2, pelo menos 0,3, pelo menos 0,5 ou pelo menos 0,6. Em uma modalidade adicional, a razão não é mais que 0,9. Portanto, estende-se que, onde existe mais de um primeiro ou segundo recortes contíguos com uma dada passagem, a razão relevante é o comprimento total do arco da circunferência do círculo no topo ou base removido por todos os respectivos primeiros ou segundos recortes contíguos com uma dada passagem multiplicado pelo número de passagens, para a circunferência do círculo.

O rotor é provido com uma câmara na qual a mistura de metal em fusão e gás pode ocorrer. Em uma modalidade, a câmara fica localizada radialmente para dentro das entradas e tem uma abertura na base do rotor e fica no trajeto de fluxo entre o eixo mecânico e as entradas, de maneira tal que, em uso, quando o dispositivo gira, metal em fusão é puxado para a câmara através da base do rotor, onde ele é misturado com gás que passa do eixo mecânico para a câmara, a dispersão metal/gás sendo então bombeada para as passagens através das entradas antes de ser descarregado do rotor através das saídas.

Em uma modalidade, o eixo mecânico e o rotor são formados separadamente, os dois sendo anexados um no outro por dispositivo de fixação liberável. O eixo mecânico pode ser conectado diretamente no rotor (por exemplo, provendo-se roscas de parafuso casadas em cada um do eixo mecânico e do rotor), ou indiretamente, por exemplo, por meio de uma peça de conexão tubular rosqueada.

O rotor é convenientemente formado de um bloco sólido de material (tal como grafite), as passagens sendo convenientemente formadas por uma operação de usinagem. O rotor pode também ser produzido por prensagem ou fundição isostática de um material adequado (por exemplo, alumina-grafite) na forma exigida (opcionalmente usinando uma forma quase final para dar as dimensões finais) e então queimando para gerar o produto final.

Para evitar dúvida, deve ficar claro que a invenção consiste também no rotor per se e em uma unidade de tratamento de metal para desgaseificação (RDU) e/ou para adição de substâncias de tratamento de metal (por exemplo, uma unidade MTS) compreendendo um dispositivo rotativo da invenção.

A presente invenção consiste adicionaimente em um método para tratar metal em fusão compreendendo as etapas de:

(i) imergir o rotor e parte do eixo mecânico do dispositivo da presente invenção no metal em fusão a ser tratado;

(ii) girar o eixo mecânico; e (iii) passar gás e/ou uma ou mais substâncias de tratamento abaixo no eixo mecânico e até o metal em fusão por meio do rotor e/ou passar uma ou mais substâncias de tratamento diretamente até o metal em fusão, por meio do que se trata o metal.

A natureza do metal em fusão não é restrita. Entretanto, metais adequados para o tratamento incluem alumínio e suas ligas (incluindo ligas baixo silício (4-6 % Si), por exemplo, liga LM4 BS (Al-Si5Cu3); ligas médio silício (7,5-9,5 % Si), por exemplo, liga LM25 BS (Al-Si7Mg); ligas eutéticas (10-13 % Si), por exemplo, liga LM6 BS (A1-SÍ12); ligas hipereutéticas (> 16 %Si), por exemplo, ligas LM30BS (Al-Sil7Cu4Mg); ligas de alumínio magnésio, por exemplo, liga LM5 BS (Al-Mg5Sil; Al-Mg6)), magnésio e suas ligas (por exemplo, liga AZ91 BS (8,0-9,5 % Al) e liga AZ81 BS (7,59,0 % Al)) e cobre e suas ligas (incluindo cobres de alta condutividade, latões, bronzes de estanho, bronzes de fósforo, bronzes de chumbo, bronze de canhão, bronzes de alumínio e cobre-níquel.

O gás pode ser um gás inerte (tal como argônio ou nitrogênio) e é normalmente seco. Gases não tradicionalmente considerados inertes, mas que não têm efeito deletério no metal, podem também ser usados, tal como cloro, ou um hidrocarboneto clorado. O gás pode ser uma mistura de dois ou mais dos gases referidos. A partir de um equilíbrio de custo e inércia do gás, nitrogênio seco é mais comumente usado. O método é particularmente usado para a remoção de gás hidrogênio de alumínio em fusão.

Entende-se que, para qualquer dado rotor, a eficiência de desgaseificação será determinada pela velocidade de rotação, vazão de gás e tempo de tratamento. Uma velocidade de rotação adequada é 550 rpm ou menos, 400 rpm ou menos, ou cerca de 350 rpm.

Quando desgaseificação é combinada com a adição de substâncias de tratamento (também conhecidas como agentes de tratamento), tais substâncias de tratamento podem ser introduzidas no banho antes da desgaseificação, adicionadas durante o estágio de desgaseificação inicial junto com o gás de purga inerte, ou adicionados depois do estágio de desgaseificação. O tratamento é então um tratamento de desgaseificação/refino de grão e/ou modificação e/ou limpeza/escumação combinado. Quer usada em conjunto com desgaseificação quer de outra forma, a substância do tratamento pode ser espécies de limpeza/escumação, refino de grão, modificação, ou uma combinação destas (geralmente referida como fundente ou fundentes). Esses fundentes podem ser em várias formas físicas (por exemplo, pó, grânulos, tabletes, pelotas, etc.) e o tipo químico (por exemplo, sais inorgânicos, ligas metálicas, etc.). Fundentes químicos incluem misturas de haletos de metal alcalino e terra alcalina para limpeza e escumação. Outros fundentes podem ser ligas de titânio e/ou boro (por exemplo, liga AlTiB) para refino de grão, e sais de sódio ou estrôncio (normalmente como liga mestre 5-10 %) para modificação de ligas de alumínio-silício. Tais processos são per se bem conhecidos pelos especialistas em fundição.

O tamanho exigido do rotor, velocidade de rotação, vazão de gás e/ou quantidade de substância de tratamento serão todos determinados pelo tratamento particular que está sendo realizado, levando-se em conta a massa de metal que está sendo tratada, o tempo de tratamento ideal e se o processo é um processo contínuo ou em lotes.

Modalidades da invenção serão agora descritas a título de exemplo apenas com referência aos desenhos anexos, em que:

A figura 1 mostra um rotor XSR (técnica anterior);

A figura 2 mostra uma vista plana de um rotor DIAMANT™ (técnica anterior).

A figura 3a mostra uma vista lateral de um dispositivo rotativo 5 com um primeiro rotor de acordo com a invenção. A figura 3b mostra uma vista plana do rotor da figura 3 a.

As figuras 4a e 4b mostram uma vista lateral e plana, respectivamente, de um segundo rotor de acordo com a invenção.

As figuras 5a e 5b mostram uma vista lateral e plana, respectivamente, de um terceiro rotor de acordo com a invenção.

As figuras 6a e 6b mostram uma vista lateral e plana, respectivamente, de um quarto rotor de acordo com a invenção.

As figuras 7a e 7b mostram uma vista lateral e plana, respectivamente, de um quinto rotor de acordo com a invenção.

As figuras 8sa e 8b mostram uma vista lateral e plana, respectivamente, do sexto rotor de acordo com a invenção.

As figuras 9a e 9b mostram uma vista lateral e plana, respectivamente, do sétimo rotor de acordo com a invenção.

As figuras 10a e 10b mostram uma vista lateral e plana, respectivamente, de um oitavo rotor de acordo com a invenção.

As figuras 11a e 11b mostram uma vista lateral e plana, respectivamente, de um nono rotor de acordo com a invenção.

As figuras 12a e 12b mostram uma vista lateral e plana, respectivamente, de um décimo rotor de acordo com a invenção.

As figuras 13a e 13b mostram uma vista lateral e plana, respectivamente, de um décimo primeiro rotor de acordo com a invenção.

As figuras 14a e 14b mostram uma vista lateral e plana, respectivamente, de um décimo segundo rotor de acordo com a invenção.

A figura 15 mostra uma representação esquemática de uma unidade de tratamento de metal de acordo com a invenção.

As figuras 16 e 18 a 22 mostram gráficos de redução na concentração de hidrogênio de um banho durante o uso de dispositivos rotativos da presente invenção, dispositivos rotativos da técnica anterior e também dispositivos rotativos que se enquadram no escopo da presente invenção.

As figuras 17a e 17b mostram uma vista lateral e plana, respectivamente, de um rotor SPR (técnica anterior).

Exemplo 1

Referindo-se à figura 3a, um dispositivo rotativo para dispersar gás e/ou outras substâncias de tratamento em metal em fusão de acordo com a invenção está mostrado em vista plana. O dispositivo compreende um eixo mecânico 30 e um rotor 40 conectado de forma liberável nele. O rotor 40 está mostrado em vista plana na figura 3b. O rotor é feito de grafite e é de construção unitária. O rotor 40 tem forma geral de disco e compreende uma parte superior anular (topo 42) e espaçado dela uma parte inferior anular (base 44). Existe um furo passante rosqueado 46 no topo 42 que anexa o rotor 40 no eixo 30 por meio de uma peça de conexão tubular rosqueada (não mostrada). Uma câmara aberta 48 é provida centralmente na base 44 do rotor 40. A câmara 48 estende-se para cima do topo 42 e é contínua com o furo passante 46 no topo 42, o furo passante 46 e a câmara 48 definindo assim uma passagem contínua verticalmente através do rotor 40. A câmara 48 estende-se radialmente para fora ainda mais que o furo passante 46. O topo 42 e a base 44 são conectados por divisores 50 que são equiangularmente espaçados em tomo do rotor 40 e dispostos entre o topo 42 e a base 44. Os divisores 50 estendem-se para fora da periferia da câmara 48 até a superfície periférica 40a do rotor 40. Uma passagem 52 é definida entre cada par de divisores adjacentes 50, o topo 42 e a base 44. Cada passagem 52 tem uma entrada 54 a partir da câmara 48 e uma saída 56 na superfície periférica 40a do rotor 40 na forma de uma fenda alongada. Cada saída 56 tem uma área seccional transversal maior do que a entrada correspondente 54. As superfícies periféricas do topo 42 e da base 44 são cada qual providas com quarto recortes de parte de círculo 58a, b (primeiro e segundo recortes, respectivamente). Fica claro que um trajeto de fluxo contínuo existe da fonte do gás, através do furo do eixo mecânico 30 e da peça de conexão (não mostrada), através do topo 42 do rotor 40 até a câmara 48, através das entradas 54 até as passagens 52 e para fora do rotor 40 através da saída 56.

Os recortes 58a,b no topo 42 e na base 44 estão em registro, isto é, quando vistos na figura 3b, eles coincidem. O rotor 40 é nominalmente circular (baseado em um círculo C) na seção transversal (isto é, ortogonal ao eixo geométrico do eixo mecânico). Cada um dos recortes 58a,b estende-se para dentro a uma distância máxima z das superfícies periféricas do topo 42 e da base 44. Quando o rotor 40 é baseado em um círculo C com um raio (r) de 110 mm, z - 32,45 mm. Portanto, os recortes 58a,b estendem-se para dentro

29,5 % do raio do rotor 40.

Cada um dos recortes 58a no topo estende-se por toda a distância entre cada par de divisores adjacentes 50 e remove um arco y do círculo C (referido como a extensão do recorte na superfície periférica). A parte restante do círculo C entre cada par de recortes adjacentes 58a é rotulada x. Uma vez que o rotor 40 tem 4 recortes 58a no topo 42 a circunferência total do círculo C é 4(x + y).

Portanto, a razão do comprimento do arco da circunferência do círculo removido pelos primeiros recortes contíguos com uma dada passagem (y) multiplicada pelo número de passagens (4), para a circunferência do círculo (4(4 + y) é:

y/(x + y)

Quando o rotor 40 é baseado em um círculo C com um raio de 110 mm, x=24,96 mm e y = 147,83 mm e, portanto, y/(x + y) é 0,856. Neste exemplo, os recortes no topo e na base estão em registro de maneira que os valores derivados anteriormente aplicam-se igualmente à base e seus recortes. Percebe-se que, em outras modalidades, x e y e, conseqüentemente, Y/(x + y) podem ser diferentes para a base e o topo.

Exemplos 2 a 6

Referindo-se às figuras 4a a 8a e às figuras 4b a 8b, os rotores (exemplo 2), 70 (exemplo 3) e 80 (exemplo 4), 90 (exemplo 5) e 100 (exemplo 6) para dispersar gás e/ou outras substâncias de tratamento em metal em fusão estão mostrados em vista lateral e plana, respectivamente. Os rotores 60, 70, 80, 90 e 100 são idênticos ao rotor 40, exceto que os recortes de parte de círculo 62a,b, 72a,b, 82a,b 92a,b e 102a,b, respectivamente, que são dispostos no topo 42 e na base 44 (designador a usado para recortes no topo e b para recortes na base) são de tamanho e forma diferentes para cada um dos rotores.

Cada um dos recortes 58, 62, 72 e 82 nos rotores 40, 60, 70 e estende-se para dentro das superfícies periféricas do topo 42 e da base 44 a uma distância similar (valores z similares), mas eles removem cada qual um comprimento diferente de arco (valores y diferentes) do círculo nominal C no qual eles são baseados. O comprimento do arco (y) removido para cada um dos rotores diminui na ordem de 40, 60, 70 e 80.

Os rotores 90 e 100 têm recortes de parte de círculo 92 e 102, respectivamente, no topo 42 e na base 44. Os recortes 92, 102 estendem-se para dentro a uma distância similar de maneira que os rotores 90 e 100 têm valores z similares, mas eles removem diferentes comprimentos de arco y do círculo C no qual eles são nominalmente baseados. Os recortes 92 removem um arco y que estende-se por toda a distância entre divisores adjacentes 50, ao passo que os recortes 102 remove um arco menor e, conseqüentemente, têm um menor valor y.

Os valores x, y e z para os rotores 40, 60, 70, 80, 90 e 100 com um raio de 110 mm estão dados na tabela 1 a seguir.

Tabela 1

	x(nun)	y(mm)	z(mm)	z/r (%)	y/(x+y)
Ex. 1 (rotor 40)	24,96	147,83	32,45	29,5	0,856
Ex. 2 (rotor 60)	49,92	122,87	32,45	29,5	0,711
Ex. 3 (rotor 70)	107,50	65,28	32,77	29,8	0,378
Ex. 4 (rotor 80)	135,27	37,52	33,76	30,7	0,217
Ex. 5 (rotor 90)	24,96	147,83	42,17	38,3	0,856
Ex. 6 (rotor 100)	49,92	122,87	42,52	38,7	0,711

Exemplo 7

Referindo-se às figuras 9a e 9b, um rotor 110 (exemplo 7) para dispersar gás e/ou outras substâncias de tratamento em metal em fusão está mostrado em vista lateral e plana, respectivamente. O rotor 110 é feito de grafite e é de construção unitária. O rotor 110 é similar ao rotor 40, com um tento 42, uma base 44, um furo passante 46, uma câmara 48, quatro divisores 50, quatro passagens 52, quatro entradas 54 e quatro fendas de saída 56, todas previamente descritas. O rotor 110 tem recortes 112a,b dispostos no topo 42 e na base, respectivamente, 44 e os recortes 112a no topo e os recortes 112b na base estão em registro (isto é, eles coincidem em vista plana). Os recortes 112 têm uma borda reta e assim o rotor 110 quando visto por cima tem a aparência de um quadrado com bordas redondas, a despeito de ser nominalmente circular (com base em um círculo C). Os recortes 112 estendem-se para dentro das superfícies periféricas do topo e da base a uma distância z e removem um arco Y do círculo C.

Exemplo 8

Referindo-se às figuras 10a 3 10b, um rotor 120 para dispersar gás e/ou outra substância de tratamento em metal em fusão está mostrado em vista lateral e plana, respectivamente. O rotor 120 é similar ao rotor 110 e tem recortes retos 122a,b de forma que ele também tem a aparência de um quadro com bordas redondas quando visto por cima. Os recortes 122 estendem-se por toda a distância entre divisores adjacentes 50 e assim o rotor 120 tem um maior valor y do que o rotor 110. Os recortes 122 estendem-se para dentro das superfícies periféricas do topo 42 e da base 44, respectivamente, a uma distância z.

Exemplo 9

Referindo-se às figuras 1 la e 11b, um rotor 130 para dispersar gás e/ou outras substâncias de tratamento em metal em fusão está mostrado em vista lateral e plana, respectivamente. O rotor 130 é similar aos rotores 110 e 120 e tem recortes 132a,b que têm bordas retas. Quando visto de cima, o rotor 130 tem uma forma quadrada em virtude de os recortes 132 estenderem-se até os divisores 50. No entanto, o rotor 130 pode ainda ser visto como nominalmente circular (com base no círculo C) na seção transversal. Os recortes 132 estendem-se para dentro das superfícies periféricas do topo 42 e da base 44 a uma distância z e em virtude de não haver distância entre recortes adjacentes 132, o valor x é zero.

Os valores x, y e z para os rotores 11, 120 e 130 com um raio de 110 mm estão dados na tabela 2 a seguir. Tabela 2

	x(mm)	y(mm)	z(mm)	z/r (%)	y/(x+y)
Ex. 7 (rotor 110)	49,92	122,87	16,81	15,3	0,711
Ex. 8 (rotor 120)	24,96	147,83	23,84	21,7	0,856
Ex. 9 (rotor 130)	0	172,79	32,22	29,3	1,000

Exemplo 10

Referindo-se às figuras 12a e 12b, um rotor 140 para dispersar gás e/ou outras substâncias de tratamento em metal em fusão está mostrado em vista lateral e plana, respectivamente. O rotor 140 é feito de grafite e é de construção unitária. O rotor 140 tem forma geral de disco e compreende uma parte superior anular (topo 42), uma parte inferior anular (base 44), um furo passante rosqueado 46 e uma câmara aberta 48, como previamente descrito. O topo 42 e a base 44 são conectados por três divisores 142 espaçados equiangularmente em tomo do rotor 140 e dispostos entre o topo 42 e a base

44. Os divisores 142 estendem-se para fora da periferia da câmara 48 até a superfície periférica do rotor 140a. Uma passagem 52 é definida entre cada par de divisores adjacentes 142, o topo 42 e a base 44, provendo assim um total de três passagens 52. Cada passagem 52 tem uma entrada 54 da câmara 48 e uma saída 56 na superfície periférica do rotor 140a. As superfícies periféricas do topo 42 e da base 44 são cada qual providas com três recortes de parte de círculo 144a,b (primeiros e segundos recortes, respectivamente). O rotor 140 é nominalmente circular (baseado no círculo C). Cada recorte 144 estende-se a uma distância z das superfícies periféricas do topo 42 e da base 44 e remove um arco y do círculo C.] Os valores de x, y e z para um rotor com um raio de 110 mm estão dados na tabela 3 a seguir.

Tabela 3

	x(mm)	y(nun)	z(mm)	z/r (%)	y/(x+y)
Ex. 10 (rotor 140)	92,4	137,98	39,02	35,5	0,599

Exemplo 11

Referindo-se às figuras 13a 3 13b, um rotor 150 para dispersar gás e/ou outras substâncias de tratamento em metal em fusão está mostrado em vista lateral e plana, respectivamente. O rotor 150 é feito de grafite e é de construção unitária. O rotor 150 tem forma geral de disco e compreende uma parte superior anular (topo 42), uma parte inferior anular (base 44), um furo passante rosqueado 46 e uma câmara aberta 48, previamente descritos. O topo 42 e a base 44 são conectados por cinco divisores 152 espaçados equiangularmente em tomo do rotor 150 e dispostos entre o topo 42 e a base 44. Os divisores 152 estendem-se para fora da periferia da câmara 48 até a superfície periférica do rotor 150a. Uma passagem 52 é definida entre cada par de divisores adjacentes 152, o topo 42 e a base 44, provendo assim um total de cinco passagens 52. Cada passagem 52 tem uma entrada 54 da câmara 48 e uma saída 56 na superfície periférica do rotor 150a. As superfícies periféricas do rotor 42 e da base 44 são cada qual providas com cinco recortes de parte de círculo 154a,b (primeiros e segundos recortes, respectivamente). O rotor 150 é nominalmente circular (baseado no círculo C). Cada recorte 154 estende-se a uma distância z das superfícies periféricas do topo 42 e da base e remove um arco y do círculo C. Os valores de x, y e z para um rotor 150 com um raio de 87,5 mm estão dados na tabela 4 a seguir.

Tabela 4

	x(mm)	y(mm)	z(mm)	z/r (%)	y/(x+y)
Ex. 11 (rotor 150)	22,51	87,45	20,49	23,4	0,795

Exemplo 12

Referindo-se às figuras Mae 14b, um rotor 160 para dispersar gás e/ou outras substâncias de tratamento em metal em fusão é mostrado em vista lateral e plana, respectivamente. O rotor 160 é feito de grafite e é de construção unitária. O rotor 160 tem forma geral de disco e é similar ao rotor 40 (exemplo 1) em que ele compreende uma parte superior anular (topo 42), uma parte inferior anular (base 44), um furo passante 46, uma câmara 48, quatro divisores 50 e quatro passagens 52, cada qual com uma respectiva entrada 54 e saída 56. Diferente do rotor 40, o rotor 160 tem oito primeiros recortes 162a no topo 42 e oito segundos recortes 162b na base 44, existem dois primeiros recortes 162a e dois segundos recortes 162b por passagem 52. Os primeiros recortes 162a e os segundos recortes 162b estão em registro, isto é, quando vistos de cima, eles coincidem. Dentro de uma passagem 52 a distância entre primeiros recortes adjacentes 162a ou entre segundos recortes adjacentes 162b é rotulada xl. Através de um divisor 50, a distância entre primeiros recortes adjacentes 162a ou entre segundos recortes adjacentes 162b é rotulada x2.

A razão do comprimento do arco da circunferência do círculo removido pelos primeiros e segundos recortes contíguos com uma dada passagem (2y) multiplicado pelo número de passagens (4) para a circunferência do círculo (8y + 4x1 + 4x2) é dada por 2y(2y + xl + x2).

Os valores xl, x2, y e z para um rotor 160 com um raio de

87,5 mm são dados na tabela 5 a seguir. Tabela 5

	Xi(mm)	x₂ (mm)	y(mm)	z(mm)	z/r (%)	2y/(2y+xi+ x₂)
Ex. 12 (rotor 160)	11,60	35,50	45,17	16,77	19,2	0,657

Exemplo 13

Referindo-se à figura 15, está mostrada esquematicamente uma unidade de tratamento de metal 170 para desgaseificação (Unidade de Desgaseificação Rotativa, RDU) e/ou a adição de substâncias de tratamento de metal (Estação de Tratamento de Metal, MTS). A unidade compreende basicamente um cadinho 172 dentro do qual o metal a ser tratado é mantido, um rotor de grafite 174 encaixado de forma rosqueada em uma extremidade de um eixo de grafite 176 (como previamente descrito), um motor 178 e um eixo de acionamento 180, o eixo de acionamento 180 sendo conectado no eixo do rotor de grafite 176 dentro de um alojamento 182. A unidade também compreende uma tremonha 184 e tubo de distribuição 186 e uma chapa defletora retrátil 188. O resto da unidade 170 é verticalmente móvel em relação ao cadinho 172.

Em uso para desgaseificação, o motor 178 é ativado para girar o conjunto do eixo mecânico 180, 176 e o rotor 174 e o eixo de grafite 176 é abaixado até o cadinho 172 contendo o metal em fusão. Gás inerte é passado através do eixo de acionamento 180 e do eixo de grafite 176 e até o metal através do rotor 174 e é disperso dentro do metal em fusão. A chapa defletora 188 está na sua posição retraída de forma que ela se assenta acima do metal em fusão.

Quando usado como uma unidade de tratamento/desgaseificação de metal combinada, o rotor 174 e o eixo de grafite 176 são acionados de forma relativamente rápida de maneira a criar um vórtice no banho. As substâncias de tratamento de metal são então dosadas no banho pela tremonha 184. Depois de dar tempo suficiente para a mistura, a velocidade do rotor 174 é reduzida e a chapa defletora 188 abaixada no banho para parar o vórtice e reduzir a turbulência no banho (mostrado na figura 15). A desgaseificação então continua como previamente descrito.

METODOLOGIA

Dois testes foram desenvolvidos a fim de modelar as propriedades de dispositivos rotativos quando em uso para o tratamento de metal em fusão. O primeiro teste modela a eficiência de dispositivos rotativos para desgaseificar metal em fusão. O segundo teste, um modelo de água, demonstra a provável eficiência de dispositivos rotativos para distribuição de agentes de tratamento de metal através do banho.

1. DESGASEIFICAÇÃO

Rotores com um raio de 87,5 mm anexados a um eixo mecânico com um diâmetro de 75 mm foram usados para desgaseificar 280 kg de liga de alumínio (LM25: AÍSi7Mg) mantida a 720 °C. O gás usado foi nitrogênio seco a uma vazão de 15 L/minuto. A velocidade de rotação foi 320 rpm e a desgaseificação foi realizada por cerca de 4 minutos. A eficiência foi avaliada medindo-se a concentração de hidrogênio dissolvido no banho usando um sensor eletrônico ALSPEK H vendido pela Foseco, que deu uma medição direta do nível de hidrogênio no metal em fusão. O metal em fusão foi agitado usando o rotor (sem gás) e o sensor foi mantido no banho. Gás foi então introduzido abaixo no eixo mecânico do rotor e o nível de hidrogênio no banho foi medido e registrado em intervalos de 10 segundos.

2. MODELO DE ÁGUA

A adição de agentes de tratamento de metal a um banho foi simulada usando um modelo de água no qual pelotas de plástico leves foram usadas para absorver a formação de vórtice e corante colorido (corante de alimento) foi usado para observar a mistura. Rotores foram testados em uma Estação de Tratamento de Metal da Foseco (MTS1500 Mark 10) com um vaso transparente cilíndrico (650 mm de diâmetro, 900 mm de altura) usado no lugar de um cadinho. Cada rotor teve um raio de 100 mm e foi anexado a um eixo mecânico com um diâmetro de 75 mm e um comprimento de 1.000 mm.

2.1 Formação de vórtice

A primeira etapa para avaliar a eficiência do rotor foi determinar a velocidade de rotação para cada rotor que foi necessária para dar uma dimensão de vórtice equivalente padrão. Para conseguir isto, pelotas de plástico foram primeiramente adicionadas no vaso transparente que foi cheio com água a uma altura LI (735 mm, altura de banho normal). As pelotas de plástico flutuaram na superfície da água até que cada rotor fosse abaixado no banho e rotacionado para formar um vórtice. A velocidade de rotação foi então ajustada de forma que as pelotas de plástico tocassem o rotor, mas não dispersassem no cadinho. A altura da água foi medida quando o vórtice foi formado (L2, altura do banho com o vórtice formado) bem como o tempo exigido para este vórtice se formar.

Um fator de eficiência para formação de vórtice pode ser calculado usando a seguinte fórmula:

Fator de eficiência = {(L2 - L2)/L1} x tempo de formação do vórtice

Quanto menor o valor do fator de eficiência, tanto maior a eficiência do rotor para a formação do vórtice.

2.2 Determinação do tempo de mistura

Para determinar a eficiência, os rotores foram abaixados no vaso de plástico contendo água a uma altura de 755 mm. A altura do banho foi aumentada para um nível 20 mm acima daquele usado no estudo de formação de vórtice (seção 2.1 anterior). A altura do banho foi alterada para refletir a variabilidade natural da altura do banho em uso. Uma maior altura do banho foi escolhida, já que esta funciona os rotores mais de forma mais pesada e, pelo menos na teoria, provavelmente enfatizará as diferenças entre os rotores mais eficientes e ou menos eficientes. Um vórtice foi formado (sem pelotas de plástico) usando as velocidades rotacionais determinadas em 2.1. Uma vez que o vórtice estava estável, 3 mL de corante de alimento foram adicionados no vórtice e o tempo para o corante de alimento misturar uniformemente por todo o vaso foi medido.

ROTORES

Dez rotores de acordo com a invenção foram feitos e testados junto com seis outros com o propósito de comparação (quatro rotores da técnica anterior e dois rotores recém-projetados fora do escopo da invenção). Cada rotor foi feito em dois tamanhos - um rotor com um raio de 87,5 mm foi empregado nos experimentos de desgaseificação e uma versão maior, com um raio de 110 mm, foi empregada para o modelo de água. O uso de dois rotores de diâmetros ligeiramente diferentes para as experiências de modelamento e desgaseificação de água foi necessário por causa dos diferentes tamanhos de vasos usados. Os rotores de ambos os tamanhos foram anexados no eixo do mesmo diâmetro e, portanto, tiveram o mesmo tamanho de furo na superfície superior (para aceitar / anexar o eixo), ao passo que a câmara na base teve um diâmetro em proporção ao diâmetro geral de cada rotor. Por este motivo, a extensão para dentro dos recortes nos rotores de desgaseificação foi ligeiramente menor do que os rotores de modelamento de água correspondentes, resultando em uma razão z/r ligeiramente menor. Entretanto, as diferenças são triviais e não afetam as conclusões obtidas sobre a eficiência.

1. DESGASEIFICAÇÃO

Para cada um dos rotores, a concentração de hidrogênio dissolvido no banho, medida em intervalos de dez segundos, está mostrada na tabela 6 e o tempo que levou para atingir uma dada concentração de hidrogênio (estimado a partir de um gráfico de melhor ajuste e arredondado para 5 segundos) é dado na tabela 7.

Tabela 6

Ex. Comp. B

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230

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Tabela 7

Tempo (s) para atingir n mL H/lOO g de banho	0,24	0,22	0,20	0,18	0,16	0,14	0,12
Ex. 1	45	60	80	100	130	170	230
Ex. 2	35	40	55	75	100	130	160
Ex. 3	75	90	110	130	170	200	240
Ex. 4	55	70	90	110	140	180	220
Ex. 5	85	95	110	140	165	200	n/a
Ex. 6	65	80	100	120	135	155	190
Ex. 7	75	100	125	155	205	235	n/a
Ex. 8	60	85	105	120	135	180	220
Ex. 9	65	80	100	115	135	170	230
Ex. 10	60	80	95	115	140	185	225
Arte Anterior 1	200	220	240	n/a	n/a	n/a	n/a
Arte Anterior 2	80	130	170	205	n/a	n/a	n/a
Arte Anterior 3	n/a	n/a	n/a	n/a	n/a	n/a	n/a
Arte Anterior 4	240	n/a	n/a	n/a	n/a	n/a	n/a,
Ex. Comp.A	80	90	105	120	175	210	240
Ex. Comp. B	65	90	110	130	165	205	230

Efeito de recortes no topo e na base (Exemplo 2 exemplo comparativo A)

A fim de investigar o efeito de ter recortes no topo e base, em vez de apenas no topo, dois novos rotores foram projetados, o rotor 60 (exemplo 2) supradescrito e exemplo comparativo A. O rotor do exemplo comparativo A é idêntico ao rotor 60 (tem o mesmo tamanho e forma dos recortes no topo) exceto que não tem recortes na base. Gráficos da redução na concentração de hidrogênio com o tempo foram traçados para ambos os rotores e estão mostrados na figura 16. Pode-se ver que, quando o rotor 60 é usado, a concentração de hidrogênio no banho cai muito rapidamente e eventualmente atinge uma concentração abaixo de 0,1 mL/100 g de banho. O tempo necessário para que a concentração de hidrogênio caia para 0,20 mL/100 g de banho é apenas 55 s para o rotor 60, ao passo que, para o exemplo comparativo A, o tempo necessário é 105 s. Portanto, a presença de recortes na base, bem como no topo, parece melhorar as propriedades de desgaseificação de um dispositivo rotativo.

Efeito da extensão de recortes de parte de círculo (rotor da técnica anterior 3 e exemplos 1 a 4)

Uma série de rotores foi projetada a fim de investigar o efeito da extensão dos recortes de parte de círculo na taxa de desgaseificação, exemplos 1 a 4. Cada um dos rotores 40, 60, 70 e 80 tem quatro recortes de parte de círculo em cada um do topo e da base que estendem-se para dentro a uma distância similar (valores z/r similares) mas a extensão dos recortes aumenta na ordem 80, 70, 60, 40. Esses rotores foram testados junto com o rotor 3 da técnica anterior, o SPR (Foseco), mostrado em vista lateral e plana nas figuras 17a e 17b, respectivamente. O rotor SPR 190 tem uma configuração substanciaímente similar aos rotores da invenção, tendo forma geral de disco com uma parte superior anular (topo 42) e uma parte inferior anular (base 44) espaçadas e conectadas por quatro divisores 50 equiangularmente espaçados em tomo do rotor 190. Uma passagem 52 é definida entre cada par de divisores 50 e o topo 42 e a base 44, cada passagem tendo uma entrada 54 em uma superfície interna do rotor e uma saída 56 em uma superfície periférica do rotor 190a. Cada saída 56 tem uma área seccional transversal maior do que a respectiva entrada 54 e é radialmente disposta para fora da mesma. Uma câmara aberta 48 é provida centralmente na base 44 e estende-se para cima até o topo 42. O rotor SPR não tem recortes e, portanto, tem valores de x, y e z zero. Os valores x, y e z e as razões correspondentes para rotores com um raio de 87,5 mm estão mostrados na tabela 8 a seguir.

Tabela 8

	x(mm)	y(mm)	z(mm)	z/r (%)	y/(x+y)
Arte Anterior rotor 3 (SPR)	0	0	0	0	0
Ex. 4 (rotor 80)	100,79	36,65	24,35	27,8	0,267
Ex. 3 (rotor 70)	87,05	50,40	24,76	28,3	0,367
Ex. 2 (rotor 60)	48,87	88,85	25,17	28,8	0,645
Ex. 1 (rotor 40)	24,43	113:01	24,22	27,7	0,822

Um gráfico de redução na concentração de hidrogênio com o tempo foi traçado para cada um desses rotores e está mostrado na figura 18. Fica imediatamente claro que todos os rotores da invenção (80, 70, 60 e 40) são superiores ao rotor da técnica anterior 3, SPR, para desgaseificação. O

SPR nunca atinge uma concentração de hidrogênio de 0,3 mL/100 g de banho, ao passo que os rotores 80, 70, 60 e 40 atingem uma concentração de hidrogênio de 0,2 mL/100 em 90, 100, 55 e 80 segundos, respectivamente. A partir de uma revisão do gráfico, parece que o rotor 60 (exemplo 2) é o rotor mais bem sucedido para desgaseificação com a menor concentração de hidrogênio para a maior parte do período de teste.

Efeito da extensão de recortes retos (exemplos 7, 8 e 9)

Uma série de rotores foi projetada a fim de investigar o efeito da extensão de recortes de aresta reta na taxa de desgaseificação, os rotores 110, 120 e 130 supradescritos. Esses rotores todos têm quatro recortes de aresta reta no topo e na base, com o comprimento do recorte (indicado pelo valor para y/(x = Y)) aumentando na ordem 110, 120, 130. Os valores x, y e z e razões correspondentes para os rotores com um raio de 87,5 mm estão mostrados na tabela 9 a seguir.

Tabela 9

	x(mm)	y(mm)	z(mm)	z/r (%)	y/(x+y)
Ex. 7 (rotor 110)	48,86	88,58	11,64	13,3	0,644
Ex. 8 (rotor 120)	24,43	113,01	17,62	20,1	0,822
Ex. 9 (rotor 130)	0	137,44	25,63	29,3	1,000

Um gráfico para mostrar a redução na concentração de hidrogênio com o tempo para cada um dos rotores foi traçado e está mostrado na figura 19. Os rotores 110, 120 e 130 todos parecem desgaseificar bem com 120 e 130, resultando em uma concentração final ligeiramente menor do que 110. Isto sugere que uma maior extensão de recorte (valor maior para y/(x + y)) resulta em um rotor mais bem sucedido para desgaseificação.

Efeito da profundidade dos recortes (exemplos 2, 6 e 7)

Uma série de rotores foi projetada a fim de investigar o efeito da profundidade dos recortes, isto é, a distância máxima que os recortes estendem-se para dentro a partir das superfícies periféricas do topo e da base do rotor, na taxa de desgaseificação. Os rotores 110, 60 e 100 estão descritos anteriormente. Os recortes no rotor 110 têm uma borda reta e aqueles nos rotores 60 e 110 são circulares em parte. Eles removem cada qual o mesmo comprimento de arco (mesmos valores y/(x + y)), mas variam de profundidade de recorte na ordem 110, 60, 100. Os valores de x, y e z para esses rotores estão listados na tabela 10 a seguir.

Tabela 10

	x(mm)	y(mm)	z(nun)	z/r (%)	y/(x+ y)
Ex. 7 (rotor 110)	48,86	88,58	11,73	13,3	0,644
Ex. 2 (rotor 60)	48,86	88,58	25,17	28,7	0,644
Ex. 6 (rotor 100)	48,86	88,58	38,89	44,5	0,644

Um gráfico foi traçado para mostrar a redução na concentração de hidrogênio com o tempo para cada um dos rotores e está mostrado na figura 20. Todos os rotores foram bem sucedidos na desgaseificação. O uso dos mesmos resulta em uma redução na concentração de hidrogênio para 0,2 mL/100 g em 25 s (110), 55s (60) e 100 s (100). Os rotores 60 e 100 são mais bem sucedidos, atingindo uma concentração de hidrogênio final de menos de 0,12 mL/100 g de banho. Isto indica que um recorte mais profundo (maior valor z/r) é usado durante a desgaseificação.

Efeito da câmara e da área seccional das saídas e entradas (exemplo 2 e exemplo comparativo B)

O exemplo comparativo B foi projetado para investigar o efeito de não se ter câmara e de se ter uma passagem de largura uniforme em virtude de ser definida por uma entrada e uma saída de área seccional transversal igual, comparado com os rotores da invenção, que têm uma câmara para a mistura de gás e metal em fusão, e em que a área seccional transversal da saída é maior que a área seccional transversal da respectiva entrada.

O exemplo comparativo B é similar ao rotor Diamant™ previamente descrito, tendo forma geral de disco e compreendendo quatro furos radiais equiagularmente espaçados em tomo do rotor. Cada furo estende-se da superfície interna do rotor até sua superfície periférica, provendo assim uma saída para gás. O exemplo comparativo B tem quatro recortes que estendem-se para dentro da superfície periférica do rotor. Cada recorte fica localizado em uma saída e estende-se para baixo por toda a profundidade do rotor. Não existe câmara para a mistura de gás e metal em fusão. Os recortes do exemplo comparativo B têm os mesmos tamanhos e formas dos recortes no rotor 60 (exemplo 2) e assim os valores x, y e z para os rotores são os mesmos.

Um gráfico foi traçado para mostrar a redução na concentração de hidrogênio com o tempo para cada rotor e está mostrado na figura 21. A concentração de hidrogênio diminui mais rapidamente quando o rotor 60 (exemplo 2) é usado do que quando o exemplo comparativo B é usado. A concentração de hidrogênio quando o rotor 60 (exemplo 2) é usado é menor que a concentração de hidrogênio quando o exemplo comparativo B é usado praticamente por toda a duração do teste. Isto indica que a presença de uma câmara e saídas com uma área seccional transversal maior do que as respectivas entradas provê um efeito benéfico para desgaseificação.

Efeito da câmara e saídas (rotor da técnica anterior 4 e exemplo 9)

O exemplo 9 é similar ao rotor da técnica anterior conhecido como Brick (vendido pela Pyrotek Inc.), exceto que o exemplo 9 tem saídas e uma câmara. O rotor Brick é simplesmente um bloco sólido de grafite sem entradas, saídas ou câmara. Ele é quadrado na seção transversal (ortogonal ao eixo geométrico do eixo mecânico), mas pode ser visto como baseado em um círculo com quatro recortes de aresta reta, da mesma maneira que o rotor 130 (exemplo 9). Os valores de x, y e z para o exemplo 9 e para o Brick são idênticos e estão mostrados na tabela 11a seguir para rotores com um diâmetro de 87,5 mm.

Tabela 11

	x(mm)	y(mm)	z(mm)	z/r (%)	y/(x+y)
Rotor 4 (Brick”) da Técnica Anterior	0	137,44	25,63	29,3	1,000
Ex. 9	0	137,44	25,63	29,3	1,000

Um gráfico foi traçado para mostrar a redução na concentração de hidrogênio com o tempo para cada rotor e está mostrado na figura 22. A concentração de hidrogênio diminui muito mais rapidamente e atinge um menor valor final quando o rotor 130 (exemplo 9) é usado do que quando o rotor da técnica anterior 4 (Brick) é usado. A concentração de hidrogênio é consistentemente menor quando o rotor da invenção é usado comparado com quando o rotor Brick da técnica anterior é usado, indicando que a presença de saídas e de uma câmara melhora as propriedades de desgaseificação de um rotor.

Todos os rotores da técnica anterior (SPR, XSR, Diamant™ e Brick) foram menos bem sucedidos do que os rotores da invenção para desgaseificação. O SPR, XSR e Brick não conseguiram atingir uma concentração de hidrogênio de 0,2 mL/100 g, embora o rotor Diamant™ atingisse 0,2 mL/100 g, ele levou 170 s para fazê-lo, consideravelmente mais do que qualquer dos rotores da invenção.

2. MODELO DE ÁGUA - formação de vórtice

Experimentos foram realizados da maneira supradescrita nos exemplos de rotor 1 a 10, rotores da técnica anterior e em dois novos rotores que não estão de acordo com o escopo da invenção. Um Fator de Eficiência (EF) para cada rotor foi calculado usando a fórmula anterior e os valores dados na tabela 12 a seguir.

Tabela 12

	LI (mm)	L2 (mm)	Tempo para formar vórtice (s)	Fator de eficiência (EF)
Arte Anterior 1	735	830	27 (apenas meio vórtice)	3.5
Arte Anterior 2	735	800	n/a vórtice inadequado	n/a
Arte Anterior 3	735	805	n/a vórtice inadequado	n/a
Arte Anterior 4	735	865	17	3.0
Ex. Comp. A	735	830	23	3.0
Ex. Comp. B	735	820	23	2.7
Ex. 1	735	820	22	2.5
Ex.2	735	830	20	2.6
Ex. 3	735	830	25	3.2
Ex.4	735	830	26	3.4
Ex. 5	735	820	22	2.5
Ex.6	735	820	19	2.2
Ex. 7	735	850	23	3.6
Ex. 8	735	820	28	3.2
Ex. 9	735	845	19	2.8
Ex. 10	735	820	23	2.7

Experimentos foram realizados da maneira supradescrita para determinar o tempo necessário para um corante colorido ser misturado uniformemente na água. Os tempos gastos e a velocidade de rotação usadas (determinados em 2.1) estão listados na tabela 13 a seguir.

Tabela 13

	Velocidade rotacional (rpm)	Tempo de mistura uniforme (s)
Arte Anterior 1	420 (meio vórtice)	8
Arte Anterior 2	500 (meio vórtice)	12
Arte Anterior 3	500 (vórtice inadequado)	10
Arte Anterior 4	305	7
Ex.Comp. A	350	7
Ex.Comp. B	390	5
Ex. 1	360	6
Ex. 2	350	4
Ex. 3	355	7
Ex.4	370	8
Ex. 5	290	4
Ex.6	330	4
Ex. 7	510	6
Ex. 8	410	5
Ex. 9	330	4
Ex. 10	330	6

Efeitos de recortes no topo e na base (exemplo 2 e exemplo comparativo A)

Como discutido anteriormente, o exemplo 2 e o exemplo comparativo A são idênticos, exceto que o exemplo A teve recortes no topo e o exemplo 2 tem recortes no topo e na base. Uma comparação da EF e tempos de mistura está mostrada a seguir na tabela 14.

Tabela 14

	Fator de eficiência (EF)	Tempo de mistura (s)
Ex. 2	2.6	4
Comp. Ex. A	3.0	7

O exemplo 2 tem uma menor EF e um menor tempo de mistura do que o exemplo comparativo A, indicando que a presença de recortes tanto no topo quanto na base melhora a formação de vórtice e também tem um efeito benéfico no tempo de mistura.

Efeito da extensão dos recortes de parte de círculo (rotor 1 da técnica anterior e exemplos 1 a 4)

Como discutido anteriormente, os exemplos 1 a 4 são 10 substancialmente os mesmos, exceto que a extensão dos recortes (indicada pelo valor para y/(x + y)) diminui na ordem do exemplo 1, exemplo 2, exemplo 3 e exemplo 4. Uma comparação da EF e tempos de mistura para esses exemplos está mostrada a seguir na tabela 15.

Tabela 15

	x(mm)	y(mm)	z(mm)	z/r (%)	y/(x+y)	E.F.	Tempo de mistura (s)
Arte Anterior rotor 3 (SPR)	0	0	0	0	0	n/a vórtice inadequado	10
Ex. 4 (rotor 80)	135,27	37,52	33,76	30,7	0,217	3,4	8
Ex. 3 (rotor 70)	107,50	65,28	32,77	29,8	0,378	3,2	7
Ex. 2 (rotor 60)	49,92	122,87	32,45	29,5	0,711	2,6	4
Ex. 1 (rotor 40)	24,96	147,83	32,45	29,5	0,856	2,5	6

Os valores de EF para os exemplos 1 a 4 diminuem à medida que a extensão do recorte aumenta. Por exemplo, o exemplo 1 tem recortes que estendem-se por toda a distância entre divisores adjacentes e tem o menor valor de EF de 2,5. Uma EF não foi medida para o rotor da técnica anterior 3 (SPR) em virtude de um vórtice suficiente não poder ser formado.

A presença de recortes parece ter um efeito benéfico nos tempos de mistura, em virtude de o rotor da técnica anterior (sem recortes) ter o maior tempo de mistura. O relacionamento entre a extensão do recorte e o tempo de mistura é menos claro do que com valores de EF, mas os dois exemplos com a maior extensão de recorte (exemplo 1 e exemplo 2) têm menores tempos de mistura do que aqueles com uma menor extensão de recorte (exemplo 3 e exemplo 4) e assim parecería que uma maior extensão de recorte tem um benefício geral no modelo de água.

Efeito da extensão de recortes retos (exemplos 7, 8 e 9)

Como previamente discutido, os exemplos 7, 8 e 9 são todos rotores quadrados com quatro recortes retos. A extensão dos recortes nos exemplos 7 a 9 aumenta na ordem do exemplo 7, exemplo 8 e exemplo 9. Os valores de EF e tempos de mistura estão mostrados na tabela 16 a seguir.

Tabela 16

	x(mm)	y(mm)	z(mm)	z/r (%)	y/(x+y)	E.F.	Tempo de mistura (s)
Ex. 7 (rotor 110)	45,81	91,63	11,73	13,4	0,667	3,6	6
Ex. 8 (rotor 120)	24,43	113,01	17,62	20,1	0,822	3,2	5
Ex. 9 (rotor 130)	0	137,44	25,63	29,3	1,00	2,8	4

Os valores de EF para os exemplos 7 a 9 diminuem à medida que a extensão do recorte aumenta. Os tempos de mistura diminuem à medida que a extensão do recorte aumenta, com o exemplo 9 atingindo mistura uniforme em apenas 4 segundos. Esses resultados corroboram os resultados da comparação para recortes de parte de círculo de que uma maior extensão de recorte resulta em melhor mistura.

Efeito da profundidade dos recortes (exemplos 2, 6 e 7)

Como discutido anteriormente, os exemplos 2, 6 e 7 todos têm recortes que têm uma extensão substancialmente similar (os recortes removem arcos similares de um círculo nominal C), mas os recortes estendem-se cada qual a uma distância máxima diferente das superfícies periféricas do topo e da base do rotor (a profundidade do recorte indicada pelo valor z/r). A profundidade de cada um dos recortes nos exemplos 2, 6 e 7 aumenta na ordem do exemplo 7, exemplo 2 e exemplo 6. Valores de EF e tempos de mistura para esses rotores estão mostrados na tabela 17 a seguir.

Tabela 17

	x(mm)	y(mm)	z(mm)	z/r (%)	y/(x+y)	E.F.	Tempo de mistura (s)
Ex. 7 (rotor 110)	49,92	122,87	16,81	15,3	0,711	3,6	6
Ex. 2 (rotor 60)	49,92	122,87	32,45	29,5	0,711	2,6	4
Ex. 6 (rotor 100)	49,92	122,87	45,52	38,65	0,711	2,2	6

Os valores de EF diminuem à medida que a profundidade dos recortes aumenta, com o exemplo 6 tendo um valor de EF muito baixo de 2,2. O relacionamento entre a profundidade do recorte e o tempo de mistura é menos claro com o exemplo 2, que tem uma profundidade intermediária de recorte, com o menor tempo de mistura.

Efeito da câmara e da área seccional transversal das saídas e entradas (exemplo 2 e exemplo comparativo B)

Como discutido antes, um novo rotor fora do escopo da 10 invenção (exemplo comparativo B foi projetado a fim de investigar o efeito de ter uma câmara e saídas e entradas onde a área seccional transversal da saída é maior que a das respectivas entradas e, portanto, os mesmos valores para x, y e z, mostrados na tabela 18a seguir para um rotor com um raio de

110 mm.

Tabela 18

	x(mm)	y(mm)	z(mm)	z/r (%)	y/(x+y)	E.F.	Tempo de mistura (s)
Ex. 2 (rotor 60)	49.92	122.87	32.45	29.5	0.711	2.6	4
Comp. Ex. B (rotor 160)	49.92	122.87	32.45	29.5	0.711	2.7	5

A despeito de ter recortes idênticos, o exemplo 2 apresenta uma ligeira vantagem em relação ao exemplo comparativo B em termos de formação de vórtice e tempo de mistura. Considerados em combinação com a melhor desgaseificação associada com o exemplo 2, isto indica que a presença de uma câmara e saídas que têm uma área seccional transversal maior do que as respectivas entradas provê um rotor melhorado para uso no tratamento de metal.

Efeito da câmara e saídas (rotor 4 da técnica anterior e exemplo 9)

Como discutido antes, o rotor da técnica anterior 4 (Brick) 5 não tem entradas, saídas ou uma câmara, mas pode-se considerar que tem quatro recortes retos como o exemplo 9. Os valores x, y e z para o rotor da técnica anterior 4 e exemplo 9 são idênticos e estão mostrados na tabela 19 a seguir para um rotor com um raio de 110 mm.

Tabela 19

	x(nun)	y(mm)	z(mm)	z/r (%)	y/(x+y)	E.F.	Tempo de mistura (s)
Arte Anterior rotor 4 (Brick)	0	172,79	32,22	29,3	1,000	3,0	7
Ex. 9 (rotor 130)	0	172,79	32,22	29,3	1,000	2,8	4

O rotor Brick tem uma maior EF e um maior tempo de mistura do que o rotor da invenção, indicando que a presença de entradas, saídas e de uma câmara é benéfica para a mistura de agentes de tratamento.

Todos os rotores da invenção têm tempos de mistura uniformes que são iguais ou menores que os dos rotores da técnica anterior

XSR, Diamant™ e SPR (8s, 12s e 1 Os).

Conclusões

Os dados apresentados demonstram que os rotores da presente invenção fornecem vantagens em termos de eficiência de mistura no tratamento e desgaseificação de metal.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo rotativo para tratar metal em fusão, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo compreende um eixo oco (30) em uma extremidade do qual fica um rotor (40), o dito rotor (40) tendo:

um topo (42) e uma base (44), os ditos topo (42) e base (44) sendo espaçados e conectados por uma pluralidade de divisores (50);

uma passagem (52) sendo definida entre cada par adjacente de divisores (50) e o topo (42) e a base (44), cada passagem (52) tendo uma entrada (54) em uma superfície interna do rotor (40) e uma saída (56) em uma superfície periférica do rotor (40), cada saída (56) tendo uma área seccional transversal maior do que a respectiva entrada (54) e sendo disposta radialmente para fora da mesma;

um trajeto de fluxo sendo definido através do eixo (30) para as entradas (54) das passagens (52) e para fora das saídas (56); e uma câmara (48) na qual a mistura do metal em fusão e gás pode ocorrer;

em que a câmara (48) é localizada radialmente para dentro das entradas (54) e tem uma abertura na base (44) do rotor (40) e está no trajeto de fluxo entre o eixo (30) e as entradas (54), de modo que em uso quando o dispositivo gira, metal fundido é retirado para dentro da câmara (48) através da base (44) do rotor (40) onde é misturado o gás que passa para dentro da câmara (48) a partir do eixo (30), a dispersão metal/gás então sendo bombeada para dentro das passagens (52) através das entradas (54) antes de ser descarregada do rotor (40) através das saídas (56);

em que uma pluralidade de primeiros recortes (58a) é provida no topo (42) e uma pluralidade de segundos recortes (58b) é provida na base (44), cada qual dos primeiros e segundos recortes (58a, 58b) sendo contíguo com uma das passagens (52).
2. Dispositivo rotativo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada primeiro recorte (58a) estende-se para dentro a partir da superfície periférica externa do rotor (40) e é contíguo com uma saída (56).
3. Dispositivo rotativo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a extensão de cada primeiro recorte (58a) na superfície periférica não é maior do que a da saída correspondente (56).
4. Dispositivo rotativo de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que cada primeiro recorte (58a) é em parte circular e os primeiros recortes (58a) são arranjados simetricamente em tomo do rotor (40).
5. Dispositivo rotativo de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que os segundos recortes (58b) têm o mesmo tamanho e forma dos primeiros recortes (58a).
6. Dispositivo rotativo de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que o número de primeiros recortes (58a) é igual ao número de segundos recortes (58b).
7. Dispositivo rotativo de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que o rotor (40) tem três, quatro ou cinco passagens (52).
8. Dispositivo rotativo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o rotor (40) tem quatro passagens (52).
9. Dispositivo rotativo de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que o rotor (40) tem exatamente uma saída (56) e exatamente um de cada dos primeiros e segundos recortes (58a, 58b) por passagem (52).
10. Dispositivo rotativo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o rotor (160) tem exatamente uma saída (56), e exatamente dois primeiros recortes (162a) e dois segundos recortes (162b) por passagem (52).
11. Dispositivo rotativo de acordo com qualquer reivindicação precedente, quando dependente da reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que cada primeiro recorte (58a) em uma passagem (52) fica em completo registro com o segundo recorte correspondente (58b).
12. Dispositivo rotativo de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que os primeiros e/ou segundos recortes (58a, 58b) estendem-se para dentro não mais que 50% e preferivelmente não mais que 40% do raio do rotor (40).
13. Dispositivo rotativo de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que os primeiros e/ou segundos recortes (58a, 58b) estendem-se para dentro não menos que 10% e preferivelmente não menos que 20% do raio do rotor (40).
14. Dispositivo rotativo de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que a superfície periférica do rotor (40) em um plano ortogonal ao eixo geométrico do eixo mecânico (30; 176) é nominalmente um círculo, e a razão do comprimento do arco da circunferência do círculo removido no topo (42) pelo primeiro recorte ou recortes (58a) ou removido na base (44) pelo segundo recorte ou recortes (58b) contíguos com uma dada passagem (52) multiplicado pelo número de passagens (52), para a circunferência do círculo é pelo menos 0,3, e preferivelmente pelo menos 0,6.
15. Dispositivo rotativo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a razão não é mais que 0,9.
16. Dispositivo rotativo de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que o eixo (30) e o rotor (40) são formados separadamente, os dois sendo anexados um no outro por dispositivos de fixação liberáveis.
17. Rotor para uso no dispositivo rotativo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de ter um topo (42) e uma base (44), os ditos topo (42) e base (44) sendo espaçados e conectados por uma pluralidade de divisores (50) uma passagem (52) sendo definida entre cada par adjacente de divisores (50) e o topo (42) e a base (44), cada passagem (52) tendo uma entrada (54) em uma superfície interna do

5 rotor (40) e uma saída (56) na superfície periférica do rotor (40), cada saída (56) tendo uma área seccional transversal maior do que a respectiva entrada (54) e sendo disposta radialmente para fora da mesma;

um trajeto de fluxo sendo definido através das entradas (54) das passagens (52) e para fora das saídas (56); e

10 uma câmara (48) na qual a mistura do metal em fusão e gás pode ocorrer;

em que a câmara (48) é localizada radialmente para dentro das entradas (54) e tem uma abertura na base (44) do rotor (40) e está no trajeto de fluxo entre o eixo (30) e as entradas (54), de modo que em uso quando o

15 dispositivo gira, metal fundido seja retirado para dentro da câmara (48) através da base (44) do rotor (40) onde é misturado o gás que passa para dentro da câmara (48) a partir do eixo (30), a dispersão metal/gás então sendo bombeada para dentro das passagens (52) através das entradas (54) antes de ser descarregada do rotor (40) através das saídas (56);

20 em que uma pluralidade of primeiros recortes (58a) é provida no topo (42) e uma pluralidade de segundos recortes (58b) é provida na base (44), cada um dos primeiros e segundos (58a) sendo contíguo com um das passagens (52).
18. Unidade de tratamento de metal (170), caracterizada pelo

25 fato de que é para desgaseificação e/ou para adição de substâncias de tratamento de metal compreendendo o dispositivo rotativo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 16.
19. Método para tratar metal em fusão, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

(i) imergir o rotor (40) e parte do eixo (30) do dispositivo rotativo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 16, no metal em fusão a ser tratado, (ii) girar o eixo (30), e

5 (iii) passar gás e/ou uma ou mais substâncias de tratamento abaixo no eixo (30) e no metal em fusão através do rotor (40) e/ou passar uma ou mais substâncias de tratamento diretamente no metal em fusão, por meio do que o metal é tratado.
20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado

10 pelo fato de que o metal que está sendo tratado é selecionado de alumínio e suas ligas, magnésio e suas ligas e cobre e suas ligas.
21. Método de acordo com a reivindicação 19 ou 20, caracterizado pelo fato de que o gás que passa na etapa (iii) é um gás inerte seco.

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