BRPI1102228A2

BRPI1102228A2 - lanca para injecao de topo em vasos metalurgicos e metodo para fabricacao dessa lanca

Info

Publication number: BRPI1102228A2
Application number: BRPI1102228-0A2A
Authority: BR
Inventors: Rubens Alves Freire; Leonardo Cruz Arantes Campos; Siqueira Jorge Lima De; Vitor Guarnier Domiciano
Original assignee: Magnesita Refratarios S A
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2013-06-25
Also published as: KR20140053018A; EP2712938A4; US20150315664A1; EP2712938A1; AR086404A1; WO2012155225A1; CA2839175A1

Abstract

LANÇA PARA INJEÇçO DE TOPO EM VASOS METALéRGICOS E MÉTODO PARA FABRICAÇçO DESSA LANÇA. A presente invenção refere-se a uma lança para injeção de topo em vasos metalúrgicos, empregada essencial mente para o processo de refino na produção de gusa e aço. A lança (11) apresenta pelo menos um tubo interno (13) e uma cobertura de concreto refratário (16), sendo que o perfil externo da cobertura de concreto refratário (16) é poligonal. Descreve-se ainda um método para a fabricação dessa lança (11).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "LANÇA PA- RA INJEÇÃO DE TOPO EM VASOS METALÚRGICOS E MÉTODO PARA FABRICAÇÃO DESSA LANÇA".

A presente invenção refere-se a uma lança para injeção de topo em vasos metalúrgicos, empregada essencialmente para o processo de refi- no na produção de ferro gusa e aço. Trata também de um método para a fabricação de uma lança de injeção.

Descrição do estado da técnica

Lanças refratárias de sopro são empregadas para o refino dos banhos de ferro gusa ou aço em processos metalúrgicos, sendo que são inseridas de cima para baixo verticalmente ou em um determinado ângulo com a vertical no vaso metalúrgico. Essas lanças são compostas usualmen- te por um tubo interno de injeção de gases enriquecidos ou não por uma combinação de pós, e por um revestimento de concreto refratário ao redor do tubo. As lanças para injeção em vasos metalúrgicos podem também a- presentar uma camisa de refrigeração composta de um tubo metálico inter- mediário para alimentação de fluido de resfriamento e um tubo externo para o retorno do fluído de resfriamento, além da camada externa de revestimen- to refratário. Em regra, o tubo interno da lança apresenta formato cilíndrico, sendo que há exceções como as mostradas no documento JP8157928 onde o formato do duto interno da lança pode ser poligonal, por exemplo, hexago- nal ou triangular. Em todo caso o formato da camada externa de concreto refratário é sempre cilíndrico.

Esse formato externo cilíndrico da camada de concreto refratário representa, contudo, uma dificuldade no processo de fabricação da lança, impondo limitações que contribuem para a redução da sua vida útil e aumen- to da instabilidade de desempenho da mesma.

O desempenho, ou seja, a vida útil dos concretos refratários, e, consequentemente, das lanças de injeção, depende muito de suas proprieda- des físicas como porosidade e densidade, que, por sua vez, estão intimamente ligadas à qualidade de moldagem, por exemplo, o tempo de vibração e enchi- mento, que deve ser suficiente para a acomodação correta do material. Para a etapa de aplicação de concreto refratário ao tubo interno de uma lança de injeção é posicionada uma forma ao redor do mesmo, que é então preenchida. A abertura para o preenchimento da massa de concreto deve ser a menor possível para evitar a perda de espessura no ponto de enchimento. Deve esta abertura, por outro lado, ser grande o suficiente para permitir o enchimento de concreto em um tempo razoável e, assim, impedir a segregação do material e fibras metálicas que apresentam granulometria muito diversa e compõe a formulação do produto. Cabe observar que em função da pior qualidade do concreto na região de alimentação, causada por uma dificuldade de enchimento em uma abertura estreita, pode ocorrer uma maior incidência de trincas e lascamentos.

Breve descrição da invenção

Para solucionar o problema do estado da técnica, que é o de preencher uma forma com concreto refratário, que envolve o tubo interno de metal em uma lança de injeção, em um tempo razoável e, assim, reduzir o tempo necessário de vibração da forma, reduzir o tempo de mão de obra, reduzir a tendência à de separação de fases com segregação de fibras e grãos dentro da massa de concreto e, por fim, melhorar a sua distribuição granulométrica, a abertura de alimentação deve ser aumentada sem com- prometer a espessura do revestimento refratário na região do enchimento. Tal compromisso é solucionado dotando a superfície externa da camada de concreto refratário na lança de injeção de uma seção poligonal.

A abertura de alimentação de massa de concreto refratário na forma de uma lança de injeção com a superfície externa poligonal passa a ser feita em uma das faces do polígono. Dessa forma obtêm-se uma largura de abertura maior, que permite um enchimento mais rápido, resultando nu- ma considerável melhoria em relação ao estado da técnica.

Descrição resumida dos desenhos

A presente invenção será mais detalhadamente descrita, a se- guir, com base em um exemplo de concretização representado nos dese- nhos. As figuras mostram:

Figura 1 - é uma vista em corte da seção de alimentação de uma forma de lança de injeção do estado da técnica;

Figura 2 - é uma vista superior da abertura de alimentação de uma forma para uma lança de injeção do estado da técnica;

Figura 3 - é uma vista superior da abertura de alimentação de uma forma para uma lança de injeção da presente invenção;

Figura 4 - é uma vista em perspectiva superior da seção da ali- mentação de uma forma para uma lança de injeção da presente invenção;

Figura 5 - é uma vista em perspectiva superior da seção de ali- mentação de uma forma para uma lança de injeção da presente invenção completamente preenchida;

Figura 6 - é uma vista em perspectiva da lança de injeção da presente invenção; e

Figura 7 - é um seção em corte de uma lança de injeção da pre- sente invenção.

Descrição detalhada das figuras

Como já mencionado a presente invenção traz como melhoria em relação ao estado da técnica uma seção transversal poligonal na cama- da externa de concreto refratário para lanças de injeção, objetivando com isso a redução da diferença das propriedades físicas, como porosidade e densidade, em determinadas regiões do material refratário devido à maior homogeneidade obtida pela redução do tempo e intensidade de vibração no processo de fabricação. Esse menor tempo de enchimento e vibração reduz a tendência à segregação de partículas menores e mais leves para a região superior da peça, ou seja o ponto de alimentação. Tais ganhos devem-se ao fato de que o formato poligonal oferece maior espessura da região de en- chimento da forma se comparado com o formato cilíndrico do estado da téc- nica. Além dos ganhos no processo produtivo, a maior homogeneidade da matriz refratária reduz a probabilidade de desgaste acelerado da região de fechamento da forma, contribuindo assim para o aumento da vida útil da lan- ça de injeção.

Como pode ser visto a partir da figura 1, que apresenta uma vis- ta em corte da seção de alimentação de uma forma de uma lança de injeção 1 do estado da técnica, para que haja uma abertura de alimentação 2 da forma 4 é necessário a perda de uma seção de arco circular de material re- fratário, que acarreta uma diminuição de espessura de material refratário 5 neste ponto. Para que a perda de material refratário 5 e a correspondente perda de espessura do revestimento até o tubo interno 3 seja a menor pos- sível, a abertura de alimentação 2 deve ser a mais estrita possível. Com uma abertura de alimentação 2 estreita o tempo de enchimento é necessariamen- te longo, o que resulta na segregação do material e fibras que compõe o concreto refratário. Em função disso, a porosidade aparente do refratário na base e no meio da peça moldada é menor do que no topo. Essa distribuição heterogênea de porosidade é prejudicial para a vida útil da lança de injeção 1.

Na figura 2 é mostrada uma vista superior da abertura de ali- mentação 2 de uma forma 4 para uma lança de injeção 1 do estado da téc- nica. Pela abertura de alimentação pode ser visto no interior o tubo interno 3 que será revestido com concreto refratário. Como pode ser visto, em função da necessidade de limitação da perda de espessura na região da abertura de alimentação 2 a sua largura é consideravelmente estreita. Em um exem- plo de concretização da invenção para uma lança de 250 mm de diâmetro externo a largura da abertura da forma é de apenas 50 mm. Por sua vez na figura 3, que mostra uma vista superior da abertura de alimentação 12 de uma forma 14 para uma lança de injeção 11 da presente invenção, fica evi- dente que o formato poligonal externo da forma 14 permite que a abertura de alimentação 12 seja posicionada ocupando completamente uma face do po- lígono. Em um exemplo de concretização da invenção onde a lança de inje- ção 11 possui um diâmetro externo de 250 mm a abertura de alimentação 12 da forma possui uma largura de 150 mm, ou seja, três vezes a largura de uma abertura em forma de lança equivalente do estado da técnica, conforme figura 2. Pela abertura 12 da forma 14 pode ser facilmente visualizado o tubo interno 13 com os elementos de ancoragem 15 para fixação da massa de concreto refratário no tubo interno 13.

Na figura 4, que é uma vista em perspectiva superior da seção da abertura de alimentação 12 de uma forma 14 para uma lança de injeção 11 da presente invenção, pode ser facilmente verificado que a textura da massa de concreto refratário 16 no momento da alimentação é tal que exige necessariamente uma etapa de vibração para sua acomodação no interior da forma 14. O comprimento total da forma 14 corresponde ao comprimento total revestido com concreto refratário 16 da lança de injeção 11.

A forma 14 de formato poligonal e a respectiva lança de injeção 11 produzida apresentam preferencialmente um número par de lados para facilitar o apoio da forma 14 em uma base vibratória.

As etapas para o método de confecção da lança de injeção 11 de acordo com a presente invenção são:

1 - preparação da forma 14 e a correspondente montagem do tubo interior 13 no seu interior,

2 - enchimento com concreto refratário 16 e aplicação de vibra- ção,

3 - cura do concreto refratário 16 dentro da forma 14,

4 - retirada da forma 14 liberando a lança de injeção 11 já em seu formato final, e

- queima da lança de injeção 11 em forno apropriado.

Em comparação com as etapas necessárias para a fabricação de uma lança de injeção do estado da técnica, na presente invenção o en- chimento da massa de concreto refratário 16 é realizado em um tempo signi- ficativamente menor, sendo que a vibração da forma 14 é necessária apenas na fase final do enchimento em função da facilidade de acesso.

Na figura 5 é ilustrada uma vista em perspectiva superior de uma seção de alimentação da forma 14 para uma lança de injeção 11 da presen- te invenção completamente preenchida com concreto refratário 16, tendo, assim, cumprido as etapas 1 e 2 mencionadas acima do método de confec- ção.

Pode ser visto que a face externa do concreto refratário aplicado 16 preenche completamente a abertura de enchimento 12 da forma 14.

Em um exemplo de concretização da invenção de uma lança com diâmetro externo de 250 mm e um comprimento éa lança de injeção 11 de 2400 mm, de acordo com a presente invenção, o peso de material de en- chimento é de 300 Kg1 o tempo de enchimento de 3 minutos e o tempo de vibração de 2 minutos.

Na figura 6, que mostra uma vista em perspectiva da lança de in-

jeção 11 da presente invenção, podem ser observadas as faces externas do polígono que compõe a superfície da massa de concreto refratário 16. Pode ser visto também a extremidade do tubo interno 13.

Outra vantagem da lança de injeção 11 da presente invenção é que os vértices do polígono atuam como material de sacrifício, uma vez que tendem a concentrar tensão e lascarem ou partirem em uso, reduzindo-se, assim, as solicitações mecânicas e termomecânicas na região cilíndrica ins- crita ao perfil radial poligonal.

Por fim, a figura 7 mostra uma seção em corte de uma lança de injeção 11 da presente invenção onde pode ser visto o tubo interno 13 e o concreto refratário 16 com um perfil externo poligonal.

No exemplo de concretização da presente invenção é apresen- tado um perfil externo hexagonal para o concreto refratário 16. Fica evidente para um técnico no assunto que o perfil poligonal pode ter forma quadrada, pentagonal, octogonal, decagonal, etc., além da hexagonal mostrada, sem- pre de acordo com o diâmetro da lança de injeção e a melhor relação de lar- gura da face para a abertura de alimentação 12. Além disso, a utilização desse perfil externo do concreto refratário 16 pode se dar em uma determi- nada região da lança de injeção 11 ou ao longo de todo o comprimento da cobertura de concreto refratário 16, como mostrado no exemplo de concreti- zação da invenção acima. Também fica claro que o perfil externo poligonal da cobertura de concreto refratário 16 pode ser empregado em qualquer tipo de lança para emprego em vasos metalúrgicos.

Tendo sido descrito um exemplo de concretização da invenção preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivin- dicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims

1. Lança para injeção de topo em vasos metalúrgicos, emprega- da essencialmente para o processo de refino na produção de gusa e aço, sendo que a lança (11) apresenta pelo menos um tubo interno (13) e uma cobertura de concreto refratário (16), caracterizado por o perfil externo da cobertura de concreto refratário (16) ser poligonal.

2. Lança para injeção de topo em vasos metalúrgicos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo perfil externo da cobertura de con- creto refratário (16) ser um polígono com número par de lados.

3. Lança para injeção de topo em vasos metalúrgicos de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo perfil externo da cobertura de con- creto refratário (16) ser um hexágono.

4. Lança para injeção de topo em vasos metalúrgicos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser fabricada em uma forma (14) de formato poligonal.

5. Lança para injeção de topo em vasos metalúrgicos de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela forma (14) apresentar uma abertu- ra de alimentação (12) posicionada em uma face do polígono.

6. Lança para injeção de topo em vasos metalúrgicos de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pela abertura de alimentação (12) ocu- par completamente largura da face externa poligonal da forma (14).

7. Método de fabricação de uma lança para injeção (11), como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, incluindo as etapas de, - preparação da forma (14) e a correspondente montagem pelo menos do tubo interior (13) no seu interior, - enchimento com concreto refratário (16) e correspondente vibração, - cura do concreto refratário (16) dentro da forma (14), - retirada da forma (14) liberando a lança de injeção (11) em seu formato final, e - queima da lança de injeção (11) em forno, caracterizado pela vibração da forma (14) ocorrer somente no fi- nal da etapa de enchimento.