BRPI0922703B1 - Impact block, impact block component, and, assembly of a distributor with an impact block. - Google Patents

Description

“BLOCO DE IMPACTO, COMPONENTE DE BLOCO DE IMPACTO, E, CONJUNTO DE UM DISTRIBUIDOR COM UM BLOCO DE IMPACTO” A presente invenção se refere geralmente ao lingotamento contínuo de metal em fusão e, em particular, ao lingotamento contínuo de metal em fusão. Em particular, a presente invenção diz respeito a vasos de distribuidor e, mais particularmente, os blocos de impacto de distribuidor projetados para inibir ou reduzir o fluxo turbulento do metal em fusão dentro do distribuidor.

Um processo para o lingotamento contínuo de metal em fusão é bem conhecido na tecnologia. Este processo será agora descrito com referência ao aço, mas deve-se entender que a presente invenção não está limitada ao lingotamento contínuo de aço em fusão. Em particular, a presente invenção pode também ser usada com outras ligas ou metais em fusão, tal como ferro, ou mesmo com metais não ferrosos. Neste processo conhecido, aço em fusão é despejado em uma caçamba de transporte que transfere o metal em fusão para a máquina de lingotamento. A caçamba é provida com um orifício de descarga na sua parede inferior. Geralmente, uma válvula gaveta arranjada logo abaixo do orifício de descarga é usada para controlar o fluxo de aço em fusão em direção a um distribuidor. Para impedir a oxidação do aço em fusão descarregado da caçamba no distribuidor, uma barragem da caçamba é geralmente conectada na válvula gaveta para transferir o aço em fusão abrigado da atmosfera em volta. A extremidade inferior da barragem da caçamba é normalmente imersa no banho de aço do distribuidor. O distribuidor é um vaso metalúrgico intermediário que recebe o aço em fusão descarregado da caçamba de despejamento. Por sua vez, o distribuidor distribui o aço em fusão em um ou mais moldes de lingotamento contínuo arranjados abaixo do distribuidor. O distribuidor é usado para separar escórias e outros contaminantes do aço em fusão. O aço em fusão escoa ao longo do distribuidor em direção a uma ou mais saídas que descarregam o aço em fusão nos ditos um ou mais moldes de lingotamento. O comprimento do distribuidor é selecionado para prover um tempo de permanência do metal no distribuidor suficiente para permitir a separação das inclusões da camada de escória flutuante. O fluxo de aço em fusão descarregado do distribuidor é geralmente controlado, mais frequentemente com um tampão, e, como para o aço descarregado da caçamba, ele é geralmente protegido com uma válvula que cobre o aço em fusão do distribuidor para o molde de lingotamento. A presente invenção é de valor particular para um desenho de distribuidor específico, em que a corrente de aço em fusão é introduzida no distribuidor em uma área de despejamento consistindo em uma extensão lateral do corpo principal do distribuidor. Esta extensão lateral fica em comunicação fluídica com o corpo principal do distribuidor. Um distribuidor como este é geralmente denominado distribuidor em forma de T (quando visto em planta, a barra transversal ou topo do "T" corresponde ao corpo principal do distribuidor e assim tem maior comprimento do que a cauda ou vertical do "T"). A área dentro do distribuidor na região da causa do "T" (a extensão lateral) é normalmente uma área de despejamento onde aço em fusão é introduzido no distribuidor. Esta região, portanto, normalmente tem um bloco de impacto resistente a erosão especial no piso. Em uma variante do distribuidor em forma de T (algumas vezes denominado distribuidor em forma de H), a cauda ou área de despejamento fica arranjada obliquamente (ou mesmo paralela) com relação ao corpo principal do distribuidor. No contexto da presente invenção, qualquer tal distribuidor será designado como distribuidor em forma de T.

Este tipo de distribuidor é geralmente provido com um número par de saídas que são arranjadas simetricamente no piso inferior do distribuidor com relação ao centro do distribuidor. Por exemplo, no caso de uma máquina de lingotamento de tarugos, quatro a seis saídas são geralmente providas no piso do distribuidor.

Um problema significativo geralmente encontrado com este tipo de distribuidor é a diferença da velocidade de fluxo das correntes descarregadas nas diferentes saídas. Em outras palavras, o tempo de permanência do aço em fusão no distribuidor é significativamente maior para as saídas mais afastadas do centro do distribuidor do que para as saídas que estão mais próximas do centro do distribuidor. Por sua vez, isto dar origem a problemas de qualidade do aço e, mais particularmente, a uma diferença significante de qualidade entre o aço descarregado pelas diferentes saídas.

Um outro problema é a velocidade da transição na troca de caçamba. Certamente, por causa das diferentes velocidades das correntes descarregadas através das diferentes saídas, a transição é muito mais demorada para as correntes externas do que para as correntes centrais.

Blocos de despejamento colocados dentro dos distribuidores têm sido amplamente usados para impedir danos nos revestimentos de funcionais e de segurança de um distribuidor pela força da corrente que chega de aço em fusão. A energia cinética da corrente que chega de metal em fusão também cria turbulência que pode espalhar por todo o distribuidor, se o fluxo de metal em fusão não for devidamente controlado. Muitas vezes, esta turbulência tem um efeito detrimental na qualidade de produtos lingotados formados de metal proveniente do distribuidor. Mais especificamente, fluxo turbulento e fluxo de alta velocidade dentro do distribuidor podem, por exemplo, ter os seguintes efeitos prejudiciais. 1. turbulência excessiva pode perturbar a superfície do aço e promover emulsificação da escória nas trocas de caçamba ou durante operação do distribuidor com nível relativamente baixo de metal em fusão; 2. altas velocidades produzidas pelo fluxo turbulento na área de despejamento podem causar erosão do revestimento operacional do distribuidor que tipicamente compreende um material refratário com uma densidade muito menor que os blocos de impacto; 3. fluxo altamente turbulento dentro do distribuidor pode impedir a separação de inclusões, especialmente inclusões de tamanhos menores que 50 mícrons, por causa da natureza flutuante de tais fluxos turbulentos; 4. altas velocidades de fluxo podem também aumentar a possibilidade de que escória seja direcionada para um molde através de um maior vórtice do metal em fusão no distribuidor, que arrasta escória para baixo em direção à saída; 5. fluxo turbulento dentro do distribuidor pode resultar em perturbação da interface escória/metal próxima do topo do banho metálico e assim promover aprisionamento de escória, bem como a possibilidade de abertura de um "olho" ou espaço dentro da camada de escória que pode ser uma fonte de reoxidação do metal em fusão; 6. altos níveis de turbulência no distribuidor podem ser carregados abaixo para a corrente de despejamento entre o distribuidor e o molde. Isto pode causar "ruptura" ou "fulgor" da corrente de despejamento, que por meio disto leva a dificuldades de lingotamento. 7. fluxo de alta velocidade no distribuidor tem sido também atribuído a uma condição conhecida como "curto circuito". Curto circuito refere-se a um caminho curto que uma corrente de metal em fusão pode adotar da caçamba para o bloco de impacto até a saída mais perto do distribuidor. Isto é indesejável, uma vez que reduz a quantidade de tempo que as inclusões têm, para se dissipar dentro do banho. Em vez disso, o fluxo de alta velocidade varre inclusões relativamente grandes abaixo para dentro molde, onde elas reduzem a quantidade dos produtos lingotados.

Um bloco de impacto plano típico faz com que uma corrente da caçamba que chega impacte o topo do bloco e desloque rapidamente para o lado ou paredes de extremidade do distribuidor. Quando a corrente atinge o lado e/ou paredes de extremidade, ela ricocheteia na superfície do distribuidor onde ela muda de direção para o centro do distribuidor ou, em outras palavras, em direção à corrente da caçamba que chega. Isto cria fluxos circulares direcionados para dentro indesejáveis no distribuidor. Os fluxos opostos em qualquer lado ou extremidade do distribuidor deslocam em direção ao centro do distribuidor e carregam com eles escória ou outras impurezas que flutuaram na superfície do banho dentro do distribuidor. Em decorrência disto, essas impurezas são arrastadas para a corrente da caçamba que chega e são então forçadas para baixo para o banho e em direção às saídas do distribuidor. Isto tende fazer com que a maior parte dessas impurezas saia do distribuidor para os moldes, diminuindo assim a qualidade dos produtos obtidos nos moldes. Além do mais, foi observado que para o distribuidor em forma de T, blocos de impacto planos causam um tempo de permanência muito menor do aço em fusão no distribuidor de forma que o distribuidor não pode desempenhar completamente sua função.

Embora inúmeros tipos de blocos de distribuidor tenham sido propostos e usados no passado, nenhuma deles abordou completamente todos problemas supranotados para o distribuidor em forma de T. Exemplos de blocos de distribuidor da tecnologia anterior são revelados nas patentes e pedidos de patente europeus seguintes: EP-B1-729393, EP-B1-790873, EP-Bl-847313, EP-B1-894035, EP-B 1-1198315, EP-B1-1490192 e EP-A1-1397221. Em particular, mesmo que o tempo de permanência do aço no distribuidor seja aumentado significativamente, curto circuito é observado e o aço descarregado pelas saídas centrais é significativamente mais rápido que de outras correntes de aço.

Portanto, o objetivo da presente invenção é melhorar a qualidade do aço em fusão lingotado por distribuidores em forma de T e, em particular, aumentar a homogeneidade do aço em fusão lingotado em diferentes saídas de um distribuidor em forma de T (qualidade no estado estacionário). Um outro objetivo da presente invenção é permitir um melhor controle das velocidades das correntes de aço no distribuidor, de forma a prover tempos de permanência iguais ou relativamente similares do aço em fusão descarregado através das diferentes saídas do distribuidor em forma de T. Também um outro objetivo é permitir uma transição rápida da qualidade de aço na troca de caçamba. Em particular, seria desejável que a transição na qualidade do aço ocorresse em um período de tempo muito curto entre os diferentes cordões. Seria também desejável prover essas vantagens, mantendo ainda as vantagens dos blocos de impacto convencionais (baixo nível de emulsificação de escória).

De acordo com a invenção, é provido um bloco de impacto, definida na reivindicação 1. EP-A1-847820 revela um bloco de impacto de acordo com o preâmbulo de acordo com a reivindicação 1. Este bloco de impacto deve ser usada em um distribuidor convencional com uma porção saliente. O aço em fusão é despejado em uma primeira região do bloco de impacto e escoa em direção a uma segunda região do bloco através de uma abertura em uma parede que separa as duas regiões. Então, o metal em fusão escoa de volta para a primeira região, correndo sobre a parede de separação. Assim, a energia da corrente é dissipada. A parede de separação é reta e no máximo tão alta quanto a parede lateral externa. Não existe indicação de que um bloco de impacto como esta possa ser modificado, ou que ele podería ser usado em um distribuidor em forma de T.

Observou-se que o bloco de impacto de acordo com a invenção soluciona a maioria dos problemas supramencionados. Em particular, alta qualidade em estado estacionário, transição rápida e baixa emulsificação de escória foram observados com este bloco de impacto. Adicionalmente, o bloco de impacto de acordo com a invenção provê uma melhor estratificação térmica. Isto se dá em virtude do fluxo muito mais rápido para os cordões externos, comparado com outros blocos de impacto.

De acordo com a invenção, a parede de separação estende-se para cima da altura da parede externa do bloco de impacto em pelo menos três vezes, preferivelmente pelo menos até uma altura correspondente à altura do nível de metal em fusão no distribuidor. Neste caso, é preferível prover a porção superior da parede com uma porção mais espessa em tomo do nível de metal em fusão no distribuidor, de maneira a aumentar a resistência da escória da parede de separação. Esta porção espessa ficará localizada na metade superior, preferivelmente, no quarto superior da parede de separação. A parede de separação é inclinada com relação à vertical, preferivelmente em um ângulo correspondente à inclinação das paredes do distribuidor no corpo principal do distribuidor. Por meio disto, o operador pode prover facilmente uma junta firme entre a parede de separação e as paredes do distribuidor durante a montagem do distribuidor. Ângulos típicos variam de 1 a 15°, digamos 6o.

De acordo com uma outra variante preferida, a parede de separação tem uma largura correspondente à largura da cauda do distribuidor na região da junção entre o corpo principal e a cauda do distribuidor.

De acordo com uma modalidade extremamente vantajosa da presente invenção, a parede de separação estende-se para cima pelo menos até uma altura correspondente à altura do nível do metal em fusão no distribuidor e a parede de separação tem uma largura correspondente à largura da cauda do distribuidor na região da junção entre o corpo principal e a cauda do distribuidor. Por meio disto, a parede de separação divide o distribuidor em uma cauda e um corpo principal que comunica principalmente por meio da passagem da parede de separação.

Deve-se entender que a passagem na parede de separação deveria preferivelmente constituir uma passagem principal para a passagem de metal em fusão da cauda em direção ao corpo principal do distribuidor. No entanto, a passagem de uma quantidade limitada (digamos, menos que 20 %) de metal em fusão em tomo ou acima da parede de separação também proveria efeitos benéficos. A base, parede externa e parede de separação podem ser integrais, mas, a fim de facilitar o transporte e montagem, é preferível prover separadamente a parede de separação em um lado e a base e parede externa no outro lado. Neste caso, é vantajoso prover a parede de separação com pelo menos uma fenda adaptada para engate em uma porção correspondente da parede externa. Similarmente, a parede externa pode ser provida com pelo menos uma fenda adaptada para receber pelo menos uma porção correspondente da parede de separação. Em uma variante, tanto a parede externa quando a parede de separação são providas com uma fenda adaptada para engate em uma porção correspondente, respectivamente, da parede de separação e da parede externa.

Quando a parede de separação por um lado e a parede externa por outro lado forem providas separadamente, pode ser vantajoso prover o componente da base e parede externa com pelo menos uma fenda inclinada adaptada para receber pelo menos uma porção correspondente de uma parede de separação.

De acordo com um outro de seus objetivos, a invenção diz respeito ao conjunto de um distribuidor em forma de T compreendendo um corpo principal e uma cauda com um bloco de impacto, como anteriormente descrito, em que o bloco de impacto tem uma parede de separação estendendo-se para cima pelo menos até a altura correspondente à altura do nível de metal em fusão no distribuidor e tendo uma largura correspondente à largura da cauda do distribuidor na região da junção entre o corpo principal e a cauda do distribuidor, a parede de separação dividindo o distribuidor em uma cauda e um corpo principal comunicando principalmente por meio da passagem da parede de separação. A invenção será agora descrita com base nas figuras anexas, em que: A figura 1 mostra uma vista de topo de um distribuidor em forma de T; A figura 2 mostra uma seção transversal do distribuidor da figura 1; A figura 3 representa o tempo de permanência mínimo do distribuidor para cada cordão em estado estacionário; A figura 4 representa o tempo de transição no distribuidor para cada cordão na troca de caçamba; A figura 5 mostra uma vista em perspectiva do bloco de impacto de acordo com a invenção; A figura 6 mostra uma seção transversal do bloco de impacto da figura 5 de acordo com a direção A-A; A figura 7 mostra uma seção transversal do bloco de impacto da figura 5 de acordo com a direção B-B; A figura 8 mostra uma vista de topo de um conjunto de acordo com a invenção; e A figura 9 mostra uma seção transversal do conjunto da figura 8.

As figuras 1 e 2 mostram um distribuidor em forma de T convencional T 10 compreendendo um corpo principal 11 e uma cauda 12. A corrente de aço em fusão é descarregada na cauda 12 do distribuidor 10 a partir de uma caçamba (não mostrada) através de uma barragem da caçamba 17. O distribuidor 10 é provido com quatro saídas (13-16) que são arranjadas simetricamente no piso inferior do distribuidor. As duas saídas 14 e 15 são mais próximas da barragem da caçamba 17 e assim mais próximas da corrente que chega. O fluxo de metal em fusão descarregado do distribuidor 10 é controlado com os tampões 103-106. A figura 3 mostra para cada uma das saídas 13-16 o tempo de permanência mínimo (em segundos) do metal em fusão medido em um distribuidor no estado estacionário sem nenhum bloco de impacto (A) para um distribuidor com um bloco de impacto convencional sem parede de separação (·) e para um distribuidor de acordo com a invenção (■). Este gráfico indica que o tempo de permanência mínimo é vantajosamente aumentado com a provisão de um bloco de impacto. Também, visível é o fato de que, quando um bloco de impacto de acordo com a presente invenção é usado, o tempo de permanência do aço em fusão lingotado através de todas as saídas é muito mais homogêneo; isto é, o tempo de permanência do aço em fusão descarregado pelas saídas externas (13, 16) é comparável com o tempo de permanência do aço em fusão descarregado pelas saídas centrais (14, 15) enquanto, nas mesmas condições, o tempo de permanência do aço em fusão descarregado pelas saídas externas é de 3 a 6 vezes maior que sem bloco de impacto, ou com um bloco de impacto convencional. A figura 4 mostra para cada uma das saídas 13-16 o tempo de transição (em segundos) do metal em fusão na troca de caçamba medido em um distribuidor sem nenhum bloco de impacto (A) e para um distribuidor com um bloco de impacto convencional sem parede de separação (·) e para um distribuidor de acordo com a invenção (■). Este gráfico mostra que, tanto para o distribuidor sem bloco de impacto quanto com um bloco de impacto de acordo com a invenção, os tempos de transição para as diferentes saídas (13-16) são equiparáveis, ao passo que, para um distribuidor provido com um bloco de impacto convencional, o tempo de transição para as saídas centrais (14, 15) é praticamente o dobro do tempo de transição para as saídas externas r (13, 16). E também visível que o tempo de transição para as diferentes saídas é geralmente menor que para um distribuidor provido com um bloco de impacto de acordo com a invenção.

As figuras 5 a 6 mostram o bloco de impacto 20 de acordo com a invenção que compreende uma base 21 e uma parede lateral externa 22 definindo um espaço interno com uma abertura superior 23. Nessas figuras, a parede lateral externa 22 é provida com uma saliência 23 que estende-se acima do espaço interno e a parede externa 22 é sem fim e contínua. Deve-se entender que esses recursos não são essenciais, isto é, a saliência pode estar ausente, ou ser de uma forma diferente e a parede externa pode ser provida com um ou mais orifícios para o aço em fusão. O espaço interno do bloco de impacto 20 é dividido em duas regiões 25a, 25b por uma parede de separação 26 provida com uma passagem 27 para a corrente de metal em fusão. Nessas figuras, a parede de separação estende-se para cima além da parede lateral externa (cerca de 4 vezes). A parede de separação 26 é também provida com uma porção mais espessa 28 em tomo do nível do metal em fusão no distribuidor (isto é, no quarto superior da parede de separação). Também visível na figura 7 está a inclinação da parede de separação 26 de um ângulo α com relação à vertical. Nesta figura, o ângulo α é cerca de 6 0 e corresponde à inclinação da parede do distribuidor. O bloco de impacto 20 e sua posição no distribuidor 10 são também visíveis no conjunto das figuras 8 e 9. Essas figuras mostram o bloco de impacto 20 arranjado com a parede de separação 26 estendendo-se para cima até uma altura correspondente à altura do nível de metal em fusão no distribuidor e tendo uma largura correspondente à largura da cauda 12 do distribuidor na região da junção entre o corpo principal 11 e a cauda 12 do distribuidor de forma que a parede de separação 26 divida o distribuidor em uma cauda 12 e um corpo principal 11 comunicando principalmente através da passagem 27.

Assim, o metal em fusão é descarregado da caçamba (não mostrada) através da barragem da caçamba 17 na região 25b do bloco de impacto posicionada na cauda do distribuidor 12. A corrente em fusão escoa através da passagem 27 da parede de separação 26 e chega primeiro à região 25a do bloco de impacto 20 posicionado no corpo principal do distribuidor 11 e é distribuída no corpo principal do distribuidor 11.0 aço em fusão é então descarregado pelas saídas 13-16.

Foi observado que o perfil de emulsificação de escória com um bloco de impacto de acordo com a invenção é muito mais favorável do que aquele observado sem nenhum bloco de impacto, e é mais favorável do que com um bloco de impacto convencional. A emulsificação da escória é observada pelo assim chamado teste de injeção de corante que não mostra cunhas nas quinas superiores externas do distribuidor que - tipicamente, para distribuidores multicordões - ficam claros por um tempo prolongado.

REIVINDICAÇÕES

Claims (9)

1. Bloco de impacto (20), para uso em um distribuidor em forma de T (10) compreendendo um corpo principal (11) e uma cauda (12), formado de uma composição refratãria capaz de suportar contato contínuo com metal em fusão, o bloco (20) compreendendo uma base (21) tendo uma superfície de impacto e uma parede lateral externa (22) se estendendo para cima da mesma e definindo um espaço interior com uma abertura superior (24) para receber uma corrente de metal em fusão, o espaço interior sendo dividido em duas regiões (25a, 25b) por uma parede de separação (26) provida com pelo menos uma passagem (27) para a corrente de metal em fusão, caracterizado pelo fato de que a parede de separação (26) é pelo menos três vezes mais alta que a parede lateral externa (22) e é inclinada com relação à vertical por um ângulo na faixa de 1 a 15°.

2. Bloco de impacto (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parede de separação (26) compreende uma porção mais espessa (28) arranjada na metade superior, preferivelmente, no quarto superior da parede de separação (26),

3. Bloco de impacto (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a parede de separação (26) é provida com pelo menos uma fenda adaptada para engate com uma porção correspondente da parede externa (22).

4. Bloco de impacto (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a parede externa (22) é provida com pelo menos uma fenda adaptada para receber pelo menos uma porção correspondente da parede de separação (26).

5. Bloco de impacto (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2 caracterizado pelo fato de que a base (21), a parede externa (22) e a parede de separação (26) são integrais.

6. Componente de bloco de impacto para uso em um bloco de impacto (20) como definido na reivindicação 1, compreendendo uma base (21) tendo uma superfície de impacto e uma parede lateral externa (22) estendendo-se para cima da mesma e definindo um espaço interno com uma abertura superior (24) para receber uma corrente de metal em fusão, caracterizado pelo fato de que a parede externa (22) é provida com pelo menos uma fenda inclinada adaptada para receber pelo menos uma porção correspondente de uma parede de separação (26) e para conferir à parede de separação (26) uma inclinação com relação à vertical de um ângulo na faixa de 1 a 15°.

7. Conjunto de um distribuidor com um bloco de impacto (20) como definido na reivindicação 1, o distribuidor sendo em forma de T (10) compreendendo um corpo principal (11) e uma cauda (12), caracterizado pelo fato de que o bloco de impacto (20) compreende uma parede de separação (26) se estendendo para cima pelo menos até uma altura correspondente à altura do nível de metal em fusão no distribuidor, a parede de separação (26) dividindo o distribuidor (10) em uma cauda (12) e um corpo principal (11) comunicando principalmente através de uma passagem (27) da parede de separação (26).

8. Conjunto de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a parede de separação (26) tem uma largura correspondente à largura da cauda (12) do distribuidor (10) na região da junção entre o corpo principal (11) e a cauda (12) do distribuidor.

9. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a parede de separação (26) é inclinada em um ângulo correspondente à inclinação das paredes do distribuidor no corpo principal (11) do distribuidor.