BRPI1001827A2 - processo de revestimento refratário para fornos de cozimento de anodos - Google Patents

Abstract

processo de revestimento refratário para fornos de cozimento de anodos, a invenção provê um processo que utiliza peças refratárias moldadas com formatos, dimensões e encaixes variados, adequados a cada local de aplicação nos fornos (1) de cozimento de anodos, visando à melhoria da qualidade do revestimento e à racionalização da operação de montagem das peças; assim, segundo a invenção, o piso (10) do referido forno (1) é montado com concreto (16) e tijolos paralelos isolantes (17), definindo a soleira (7) do poço de anodo (3); a parede cabeceira (5) apresenta peças de amarração (18) com macho transversal, peças de composição da parede (19), peça da torre de exaustão (20) , além do topo da parede cabeceira (14) e bloco de exaustão (11); o condutor (4), devidamente ancorado às paredes cabeceiras (5), é constituído de peça base (23), peça lateral do condutor (21) peça de travamento (22), peça de apoio (24) e peça para fechamento do conduto (25) , sendo o seu acabamento superior feito com a peça topo do conduto (13) ; a parede externa (15) possui o acabamento superior realizado pelo topo da parede externa (12); as peças moldadas possuem encaixes típicos em forma de meia cana e/ou tronco de cone, nas versões macho e fêmea e de forma simétrica ou não, conforme a característica e função da peça, possibilitando assim versatilidade na montagem.

Description

"PROCESSO DE REVESTIMENTO REFRATÁRIO PARA FORNOS DE COZIMENTO DE ANODOS" O presente relatório descritivo trata de uma .Patente de Invenção que propõe um processo de revestimento refratãrio para fornos e, mais particularmente, um processo de revestimento refratário para fornos de cozimento de anodos. Estes anodos são utilizados na produção industrial de alumínio metálico via redução eletrolítica da alumina. O processo proposto lança mão de peças refratãrias moldadas com dimensões, formatos e encaixes caracter!sticos, adequados a cada local de aplicação nos fornos. Os objetivos principais da invenção são melhorar a qualidade do revestimento e facilitar- e racionalizar a operação de montagem das peças refratãrias.

Como é do conhecimento geral, os anodos são utilizados na produção industrial de alumínio metálico via redução eletrolítica da alumina, sendo que os referidos anodos são configurados como blocos fabricados a partir de uma mistura de coque e piche que, depois de devidamente prensados, são enfornados e cozidos em fornos especiais que utilizam o óleo pesado, gás e diesel como combus t £vei s.

Exemplo típico de um forno de cozimento de anodos com revestimento refratário realizado na forma tradicional está representado esquematicamente nas figuras 1 e 2 que ilustram a presente Patente de Invenção, nas quais podem ser vistos os seguintes componentes ou partes principais tais como: forno, indicado pela referência numérica 1; câmara de combustão, indicada pela referência numérica 2; poço de anodo, indicado pela referência numérica 3; parede condutora, indicada pela referência numérica 4; parede cabeceira, indicada pela referência numérica 5; anodo, indicado pela referência numérica 6; soleira, indicada pela referência numérica 7,- injetor, indicado pela referência numérica 8.

Com relação ao forno para cozimento de anodos pertencente ao estado da técnica, este é construído dentro de uma estrutura sólida, onde as paredes condutoras 4 , as paredes cabeceiras 5 e a soleira 7 são basicamente de refratários com amarração típica, tal como o ilustrado nas- figuras 1 e 2. A composição dos condutos 4 ao longo das paredes cabeceiras 5, que delimita a área útil do forno 1, determina uma seqüência de corredores paralelos denominados alternadamente de câmaras de combustão 2 e poços de anodos 3, conforme o ilustrado na figura 2 anexa. O combustível introduzido pelo injetor 8 na câmara de combustão 2 produz a energia térmica necessária para elevar a temperatura dos condutos 4 até à ordem de 1200°C, nestas condições sendo realizado o cozimento dos anodos 6.

Os fornos para cozimento de anodos convencionais apresentam uma série de aspectos negativos, entre os quais podem ser citados: o fato de que a montagem dos mesmos exige mão-de-obra qualificada principalmente no tocante a montagem correta dos elementos refratários; as paredes de refratãrios erguidas pela técnica convencional permitem a propagação de trincas em função da continuidade das superfícies em contato; segundo a técnica de montagem convencional as paredes de cabeceira e as paredes condutoras apresentam medidas de espessura maior que o desejável incorrendo, por tal motivo, em uma menor eficiência térmica, sendo que essas maiores medidas de espessura influenciam negativamente também no tamanho da estrutura necessária para o cozimento de um determinado volume de anodos; as paredes . erguidas pela técnica convencional não apresentam travamento multidirecional no plano horizontal, impedindo assim a construção de paredes proporcionalmente mais delgadas; são comuns problemas -com a vedação entre a parede condutora e o poço do anodo.

Sabe-se que o cozimento dos anodos 6 é uma das etapas mais onerosas do processo de fabricação do alumínio metálico. Com isto, pode-se afirmar que um ganho qualquer nestes fornos 1, seja de ordem operacional, de manutenção ou de outra natureza, torna-se bastante impactante.

Neste sentido, verificam-se hoje, em diversas frentes, grandes esforços visando ao desenvolvimento de melhorias que passam pela adequada seleção de refratários, melhores práticas operacionais e de manutenção, aperfeiçoamento do projeto dos fornos, logística eficiente, etc.

Como parte dos mencionados esforços, a presente invenção propõe um processo para a realização do revestimento refratárío dos fornos, visando auferir substanciais ganhos na qualidade do revestimento e na operação de montagem das peças refratárias. A matéria abordada pela presente Patente de Invenção será pormenorizadamente descrita com referência às figuras abaixo relacionadas, nas quais: as figuras 1 e 2 ilustram fornos para cozimento de anodos pertencentes ao estado da técnica atual; a figura 3 ilustra uma vista esquemãtica parcial de um forno de cozimento de anodo revestido segundo o processo da invenção; e as figuras 4 e 5 ilustram desenhos esquemãticos de arranjos típicos de montagem com as peças refratárias utilizadas no processo da invenção.

De conformidade com o quanto ilustram as figuras acima relacionadas, o processo de revestimento refratárío para fornos de cozimento de anodos objeto desta Patente de Invenção parte do estado da técnica que contempla os fornos de cozimento de anodo tal como o ilustrado nas figuras 1 e 2. A presente patente propõe um forno 1 de cozimento de anodos 6, definindo as câmaras de combustão e poços de anodos 3, conforme a figura 3, sendo que o forno 1 é esquemãticamente indicado através de linha tracei ada no âmbito da referida figura 3. A variedade possível de combinações entre dimensões e formas das peças tratadas nesta Patente de Invenção possibilita a montagem dos condutos 4 e das paredes cabeceiras 5 com espessuras delgadas e resistência mecânica apropriada.

Dentro do contexto da matéria tratada na presente patente, o concreto 16 serve de base para o assentamento dos tijolos paralelos 17, conforme o retratado na figura 4. Este arranjo, devidamente dimensionado, confere ao piso isolado 10 e à soleira 7 característica específica para que suportem todas as cargas térmica e mecânica direcionadas para baixo e que são inerentes ao processo de cozimento dos anodos 6 .

De acordo com as figuras 3 e 5, as paredes cabeceiras 5 são montadas a partir de um arranjo combinado de peças de amarração 18, peças de composição da parede. ,19 e peças da torre de'exaustão 20, sendo finalizada com a peça topo da parede cabeceira 14 e bloco de exaustão 11 .

As peças da torre de exaustão 20 permitem a comunicação das câmaras de combustão 2 com o bloco de exaustão 11, montado sobre a peça de apoio 24, dito bloco de exaustão 11 complementando o acabamento superior da parede cabeceira 5, parcialmente realizado pelo topo da parede cabeceira 14 . O acabamento superior da parede externa 15 é realizado pela peça topo da parede externa 12, e se encontra fixado ao conduto 4 localizada nas laterais do forno 1.

Conforme o retratado na figura 5, os condutos 4, amarrados às paredes cabeceiras 5, são montados a partir de um arranjo combinado de peças com encaixe tipo meia cana e/ou tronco de cone, onde as peças laterais do conduto 21, responsáveis pela condução do calor e pela vedação entre a câmara de combustão 2 e o poço de anodo 3 são estrategicamente unidas pela peça de travamento 22, pela peça de apoio 24 e pela peça de fechamento do conduto 25. O acabamento superior dos condutos 4 é realizado pelo topo do conduto 13 e o seu fechamento inferior feito pela peça base 23 , conforme o demonstrado nas figuras 3 e 4.

Tal como deve ter restado evidente a partir da descrição acima, o processo de revestimento refratário para fornos de cozimento de anodos objeto desta. Patente de Invenção apresenta uma série de vantagens sobre o processo convencional de revestimento, valendo destacar, dentre as quais pòdem ser destacadas: a) permite utilizar mão-de-obra menos qualificada na montagem do revestimento, uma vez que os encaixes centralizam as peças entre si; b) a seqüência pré-estabelecida de montagem racionaliza esta operação. Esta seqüência é obtida por meio de empadiolamento especial que permite pré-montagem dos condutos com economia de tempo e mão de obra,- c) evita o surgimento e a propagação de trincas pela descontinuidade das superfícies em contato; d) possibilita a montagem das ----Π . --‘ ^ /1 /O ΟΠ ΎΌ C? delgadas, obtendo-se uma maior- eficiência térmica pela redução da massa de material refratário e, consequentemente, do espaço construído para um mesmo volume de anodos 6 a serem cozidos; e) garante uma boa estabilidade pelo travamento multidirecional no plano horizontal, permitindo trabalhar com paredes delgadas,- f) perfeita vedação à passagem de gases e líquidos entre o conduto 4 e o poço de anodo 3, assegurando a estanqueídade necessária pela utilização de peças com macho e fêmea; e g) flexibilidade de montagem em duas posições devido à simetria dos encaixes.

REIVINDICAÇÃO

Claims (2)

1.

"PROCESSO DE REVESTIMENTO REFRATÁRIO PARA FORNOS DE COZIMENTO DE ANODOS" , que visa melhorar a qualidade do revestimento, além de racionalizar e facilitar a operação de montagem dos refratários, processo este que se baseia na utilização de peças refratãrias moldadas com formatos, dimensões e encaixes adequados a cada local de aplicação nos fornos (1), caracterizado por prever a utilização no piso isolado (10) de concreto (16) e da soleira (7), em tijolos paralelos isolantes (17), que constitui a base de apoio dos anodos (6) a serem recozidos e a ancoragem para os condutos (4) e paredes cabeceira (5) , paredes estas que são montadas a partir de um arranjo combinado de peças de composição da parede (19) , peças de amarração (18) e peças da torre de exaustão (20) , que possibilita a comunicação entre a câmara de combustão (2) e a exaustão-, o -acabamento superior' destas paredes (5) sendo feito com as peças topo da parede cabeceira (14) e bloco de exaustão (11) , este montado sobre a peça de apoio (24) componente do conduto (4) , enquanto o acabamento superior da parede externa (15) é realizado pela peça topo da parede externa (12) e se encontra fixada à parede cabeceira (5) localizada nas laterais do forno (1) ; já as paredes condutoras (4) , amarradas às paredes cabeceiras (5) , encontrando-se montadas a partir de um arranjo combinado de peça base (23) , peças laterais do conduto (21) , peça travamento (22) , peça de apoio (24) e peça de fechamento do conduto (25) , sendo o acabamento superior do condutor (4) realizado pelo topo da parede condutora (13).