BRPI9909842B1 - processo para produção contínua de corpos de carbono alongados - Google Patents

Abstract

"processo para produção contínua de corpos de carbono alongados". a presente invenção é relativa a um processo para produção contínua de corpos de carbono alongados e especificamente eletrodos de carbono, os quais são produzidos em relação direta com o forno de fusão no qual os eletrodos são consumidos, onde uma carcaça metálica que contém pasta de eletrodo de carbono não cozida compreende um material sólido particulado e um ligante de carbono é continuamente ou substancialmente continuamente abaixado através de um forno de cozimento que é aquecido até uma temperatura entre 500 e 1200 °c, pelo que a pasta de eletrodo não cozida é cozida para um corpo de carbono sólido e onde a carcaça é estendida unindo novas seções de carcaça no topo da carcaça quando a carcaça é abaixada através do forno de cozimento, onde a parte inferior de cada seção de carcaça tem um diâmetro externo que é igual a, ou menor do que o diâmetro interno da parte superior de cada seção de carcaça, dito processo sendo que cada nova seção de carcaça é montada sobre a seção de carcaça abaixo, de tal maneira que a parte inferior da nova seção de carcaça é posicionada no interior da carcaça na parte superior da seção de carcaça situada abaixo da nova seção de carcaça e o comprimento da parte de inferior de cada seção de carcaça tem uma tal extensão que a nova seção de carcaça durante cozimento livremente pode deslizar para baixo em relação à seção de carcaça situada abaixo da nova seção de carcaça por uma distância que no mínimo compensa o encolhimento da pasta de eletrodo contida na carcaça durante o cozimento do corpo de carbono no forno de cozimento.

Description

"PROCESSO PARA PRODUÇÃO CONTÍNUA DE CORPOS DE CARBONO ALONGADOS".

Campo da invenção A presente invenção é relativa a um processo para produção contínua de corpos de carbono alongados e, mais especificamente, a eletrodos de carbono, os quais são produzidos em relação direta com um forno de fundição no qual os eletrodos são utilizados, onde uma carcaça metálica que contém pasta de eletrodo de carbono não cozida que consiste de um material carbono particulado e um ligante de carbono está sendo cozida para um corpo de carbono sólido abaixando a carcaça metálica que contém a pasta de eletrodo de carbono para baixo através de um fomo de cozimento. Fundamento da técnica Da patente NO 154.860 é conhecido um processo para a produção de maneira contínua de corpos de carbono alongados, no qual uma carcaça metálica perfurada que contém pasta de eletrodo de carbono não cozida que consiste de um material carbono sólido particulado e um ligante de carbono, continuamente ou substancialmente continuamente é abaixada através de um forno de cozimento que é aquecido até uma temperatura entre 500 e 1300 °C. A pasta de eletrodo de carbono não cozida é, nesta temperatura, cozida para um corpo de carbono sólido. Quando a carcaça está sendo abaixada através do fomo de cozimento, novas seções de carcaça são soldadas ao topo da carcaça metálica e pasta de eletrodo de carbono não cozida adicional está sendo enchida para o interior da carcaça. O processo descrito acima pode ou ser utilizado para a produção contínua de corpos de carbono alongados os quais depois de serem cozidos no fomo de cozimento são cortados em comprimentos adequados e que podem ser utilizados como blocos de revestimento para formas de fundição, blocos de fundo para cátodos em células eletrolíticas para a produção de alumínio e ou similar; ou o processo pode ser utilizado para a produção de eletrodos de carbono contínuos, em relação direta com o forno de fundição no qual os eletrodos são utilizados. No último caso mencionado, o forno de cozimento é arranjado acima do forno de fundição, de tal maneira que os eletrodos produzidos se estendem para o interior do forno de fundição onde eles são consumidos. Os corpos de carbono alongados produzidos podem ter qualquer seção transversal adequada. Eletrodos de carbono que são produzidos em relação direta com fomos de fundição, usualmente têm uma seção transversal circular.

Por meio do processo conhecido, novas seções de carcaça são, como mencionado acima, soldadas ao topo da carcaça. Isto é uma operação de mão-de-obra intensiva. Além disto, quando os eletrodos são produzidos em relação direta com forno de fundição onde os eletrodos são consumidos, a operação de soldagem tem lugar em uma atmosfera quente e muitas vezes de gás poluído. Para eletrodos onde a carcaça é removida quando os eletrodos foram cozidos, a soldagem das seções da carcaça uma à outra significa que a carcaça deve ser cortada horizontalmente para tê-la removida.

Ao aquecer, a viscosidade da pasta de eletrodo é diminuída, pelo que, a pasta de eletrodo amolece durante aquecimento adicional até uma temperatura entre 500 e 1300 °C, a pasta de eletrodo é cozida para um corpo de carbono sólido. Durante o aquecimento a pasta de eletrodo encolhe e assim ocupa um volume menor. Por meio dos processos conhecidos onde são utilizadas seções de carcaça que são conectadas uma à outra por meio de soldagem, a pasta de eletrodo não terá um escoamento suficiente para baixo para compensar o encolhimento uma vez que a pasta de eletrodo irá colar na superfície interna da carcaça. Existe assim uma possibilidade que o corpo de carbono cozido venha a conter cavidades as quais irão aumentar a possibilidade de quebra de eletrodo quando o corpo de carbono é utilizado como um eletrodo. Além disto, durante o encolhimento da pasta de eletrodo que cola à superfície interna da carcaça, a carcaça pode ser deformada localmente. Isto será ainda aumentado uma vez que a carcaça durante aquecimento adicional no fomo de cozimento irá expandir em direção axial, pelo, que tensão de tração pode ser introduzida na pasta de eletrodo.

Da patente SE 112.236 é conhecido, em relação com eletrodos de alto cozimento convencionais para fomos de aço, um processo para a utilização de seções de carcaça que são preenchidas com pasta de eletrodo de carbono não cozida. De acordo com a patente SE, cada seção de carcaça é enchida com pasta de eletrodo antes da montagem das seções no topo da coluna de eletrodo. A parte inferior de cada seção de carcaça tem um diâmetro algo menor do que a parte restante da carcaça. Quando uma nova seção de carcaça é montada no topo da coluna de eletrodo, a parte inferior da nova seção é instalada de uma maneira telescópica na seção de carcaça situada abaixo da nova seção. Para unir a nova seção de carcaça à coluna de eletrodo, a área entre a parte inferior da nova seção de carcaça e a parte superior da coluna de eletrodo é aquecida, pelo que, a pasta de eletrodo nesta área derrete ou amolece, pelo que, a pasta de eletrodo na parte inferior da nova seção de carcaça escoa junto com a pasta de eletrodo no topo da coluna de eletrodo. Daí em diante, a nova seção de carcaça é soldada à carcaça abaixo. O cozimento do eletrodo tem lugar na área de suprimento de energia elétrica aos eletrodos, da mesma maneira que para eletrodos de alto cozimento convencionais. O processo divulgado na Patente Sueca No. 112.236 para unir seções de curas enchidas com pasta de eletrodo contudo, não resolve os problemas descritos acima em relação ao eletrodo produzido de acordo com a Patente Norueguesa No. 154.860. Assim, a utilização do processo para unir seções de carcaça de acordo com a Patente Sueca em relação com o processo divulgado na Patente Norueguesa No. 154.860 não irá resolver o problema de encolhimento da pasta de eletrodo durante o cozimento, ou o problema provocado pela expansão da carcaça quando a carcaça é aquecida no fomo de cozimento. Além disto, utilizando o processo divulgado na Patente Sueca será ainda necessário cortar a carcaça horizontalmente para remover a carcaça abaixo do forno de cozimento, uma vez que isto é um pré-requisito de acordo com a Patente Sueca que novas seções de carcaça sejam soldadas à carcaça abaixo da nova carcaça.

Divulgação da invenção É um objetivo da presente invenção fornecer um processo onde por meio da utilização do processo de acordo com a Patente Norueguesa No. 154.860 não seja necessário soldar novas seções de carcaça à carcaça abaixo da nova seção de carcaça e onde seja obtida uma compensação automática do encolhimento da pasta de eletrodo e para a extensão da carcaça durante o cozimento.

Consequentemente, a presente invenção é relativa a um processo para produção contínua de corpos de carbono alongados, especificamente eletrodos de carbono, os quais são produzidos em relação direta com o forno de fundição no qual os eletrodos são consumidos, onde uma carcaça metálica que contém pasta de eletrodo de carbono não cozida que compreende um material carbono sólido particulado e um ligante de carbono é continuamente ou substancialmente continuamente abaixada através de um forno de cozimento, o qual é aquecido até uma temperatura entre 500 e 1200 °C, pelo que, a pasta de eletrodo não cozida é cozida para um corpo de carbono sólido, e onde a carcaça é estendida unindo novas seções de carcaça no topo da carcaça quando a carcaça é abaixada através do forno de cozimento, onde a parte inferior de cada seção de carcaça tem um diâmetro externo que é igual a, ou menor do que, o diâmetro interno da parte superior de cada seção de carcaça, dito processo sendo caracterizado pelo fato de cada nova seção de carcaça ser montada sobre a seção de carcaça abaixo, de tal maneira que a parte inferior da nova seção de carcaça é posicionada dentro da carcaça da parte superior da seção de carcaça situado abaixo da nova seção de carcaça e onde o comprimento da parte inferior de cada seção de carcaça tem uma tal extensão que a nova seção de carcaça durante o cozimento, livremente pode deslizar para baixo em relação à seção de carcaça situada abaixo da nova seção de carcaça por uma distância que compensa no mínimo o encolhimento da pasta de eletrodo contida na carcaça durante cozimento do corpo de carbono no forno de cozimento.

De acordo com uma configuração preferencial, são utilizadas seções de carcaça que consistem de uma parte cilíndrica superior e uma parte cilíndrica inferior, onde o diâmetro externo da parte cilíndrica inferior é igual a, ou menor do que, o diâmetro interno da parte cilíndrica superior. t E preferido que a relação entre o comprimento da parte superior e da parte inferior da seção de carcaça esteja entre 1 : 1 até 1000 : 1 e, mais especificamente, entre 3 :1 e 12 : 1.

De acordo com uma outra configuração, são utilizadas seções de carcaça onde no mínimo a parte inferior de cada seção de carcaça tem uma forma cônica, de tal modo que o diâmetro externo da parte cônica da seção de carcaça é menor do que o diâmetro do topo da carcaça.

Por meio do processo da presente invenção, cada seção de carcaça não é assim fixada rigidamente à seção de carcaça abaixo, porém é somente colocada de maneira frouxa sobre o topo da seção de carcaça situada abaixo. Quando a pasta de eletrodo na seção abaixo da seção superior encolhe durante o cozimento, o peso da seção superior de carcaça irá fazer com que a seção de carcaça livremente deslize para baixo para o interior da carcaça na seção de carcaça situada abaixo. O encolhimento da pasta de eletrodo não irá causar assim deformação local da carcaça.

Por meio do processo da presente invenção, a remoção de seções de carcaça depois do cozimento do eletrodo no forno de cozimento é substancialmente simplificada, uma vez que se deve somente ter que cortar a carcaça verticalmente.

De acordo com uma outra configuração da presente invenção, cada seção de carcaça é enchida com pasta de eletrodo não cozida até um tal nível que a distância do nível da pasta de eletrodo até o topo de cada seção de carcaça é menor do que o comprimento da parte inferior da seção de carcaça. As seções de carcaça podem ser enchidas com pasta de eletrodo não cozida antes de, ou depois que, as seções são instaladas. Desta maneira a parte inferior das seções de carcaça irão, quando montadas, repousar sobre a pasta de eletrodo não cozida na seção de carcaça situada abaixo.

Breve descrição dos desenhos A Figura 1 mostra um corte vertical através de uma seção de carcaça para utilização no processo da presente invenção, A Figura 2 mostra um corte vertical através de uma coluna de eletrodo que se estende através de um forno de cozimento, com a seção superior de carcaça logo sendo montada, e onde, A Figura 3 mostra um corte vertical através de uma segunda configuração de uma seção de carcaça para utilização em relação com o processo da presente invenção.

Divulgação detalhada da invenção Na Figura 1 é mostrada uma seção de carcaça 1 que consiste de uma parte superior 2 e uma parte inferior 3. A parte superior 3 da seção de carcaça tem um diâmetro ligeiramente menor do que a parte superior 2 da seção de carcaça. O diâmetro externo da parte inferior 3 é igual a, ou ligeiramente menor do que, o diâmetro interno da parte superior 2. Ao instalar uma nova seção de carcaça, uma seção de carcaça que tem a forma como mostrada na Figura 1 é colocada telescopicamente para o interior da seção situada abaixo. A seção de carcaça 1 é preferivelmente enchida com pasta de eletrodo não cozida até um nível mostrado pelo numeral de referência 4 na Figura 1, de tal modo que a distância do nível 4 até o topo 4 da seção de carcaça é menor do que o comprimento da parte inferior 3 da seção de carcaça. Altemativamente, a seção de carcaça é enchida com pasta de eletrodo não cozida até o nível 4 depois que a seção de carcaça tenha sido colocada em conexão telescópica com a seção de carcaça situada abaixo.

Na Figura 2 é mostrado esquematicamente um forno de cozimento 6 que pode ser aquecido por meio de um meio de aquecimento adequado, tal como um aquecimento por resistência elétrica, aquecimento por indução, queimadores de gás, queimadores de óleo etc. Uma carcaça de eletrodo que consiste de uma quantidade de seções de carcaça arranjadas telescopicamente 1 tendo uma forma como mostrado na Figura 1 e que contém pasta de eletrodo não cozida é continuamente ou substancialmente continuamente abaixada através do forno de cozimento 6. No forno de cozimento 6 a pasta de eletrodo não cozida é cozida para um corpo de carbono sólido, mantendo uma temperatura entre 500 e 1300 °C no forno de cozimento. O limite entre a pasta de eletrodo não cozida e o corpo de carbono cozido está mostrado pelo numeral de referência 7 na Figura 2.

Ao montar uma nova seção de carcaça, a nova seção é colocada com a parte inferior 3 da carcaça dentro da carcaça abaixo. A aresta inferior da nova seção de carcaça irá com isto repousar sobre a pasta de eletrodo na seção de carcaça situada abaixo. Quando as seções de carcaça que contém pasta de eletrodo não cozida estão sendo abaixadas através do forno de cozimento, a pasta de eletrodo será aquecida e começa a amolecer e durante o cozimento a pasta de eletrodo irá encolher. Devido ao peso das seções de carcaça enchidas com pasta de eletrodo situadas acima do forno de cozimento, a pasta de eletrodo mole dentro do forno de cozimento será comprimida junto e a seção de carcaça irá deslizar para baixo em relação à carcaça abaixo. Quando a união entre duas seções de carcaça penetra no forno de cozimento, a conexão telescópica entre as seções de carcaça será vedada.

Por meio do processo da presente invenção as seções de carcaça não são unidas uma à outra por meio de solda ou por meio de qualquer outro tipo de conexões rígidas, porém, repousa livremente sobre a pasta de eletrodo na seção de carcaça abaixo.

Uma vez que as seções individuais de carcaça enchidas com pasta de eletrodo repousam na pasta de eletrodo na seção de carcaça abaixo, pasta de eletrodo não cozida estará sempre sob pressão, pelo que, qualquer cavidade será enchida com pasta de eletrodo quando a pasta amolece, e a redução em volume da pasta de eletrodo será automaticamente compensada uma vez que as seções de carcaça são livres para se moverem uma em relação à outra. Além disso, o alongamento da carcaça devido ao calor não será transferido para outra seção de carcaça uma vez que este alongamento é compensado pela conexão telescópica. O alongamento de uma seção de carcaça não irá portanto transferir quaisquer forças para as seções de carcaça acima ou abaixo de uma certa seção de carcaça.

Como é possível encher as seções de carcaça com pasta de eletrodo não cozida antes de montar as seções de carcaça, gases que expandem da pasta de eletrodo durante cozimento no fomo de cozimento não podem escapar através do topo da coluna de eletrodo uma vez que o topo da coluna de eletrodo sempre irá conter pasta de eletrodo fria.

Mesmo se o processo da invenção tenha sido descrito para configuração onde a parte inferior da seção de carcaça tem um diâmetro menor do que o topo da carcaça, está dentro do escopo da presente invenção montar as seções de carcaça com a parte superior para baixo. Neste caso, ter-se-á uma conexão telescópica entre seções de carcaça onde a parte da seção de carcaça que tem o diâmetro maior está montada de tal maneira que o diâmetro maior está colocado do lado de fora da carcaça abaixo.

Na Figura 3 está mostrada uma outra configuração de uma seção de carcaça que pode ser utilizada em conexão com o processo da presente invenção. As partes na Figura três que correspondem a partes na Figura 1 tem numerais de referência idênticos. A seção de carcaça mostrada na Figura 3 têm uma parte superior cilíndrica 2 e uma parte cônica inferior 8 onde o diâmetro externo da parte cônica inferior 8 é menor do que o diâmetro interno da parte cilíndrica superior 2. Ao montar uma nova seção da carcaça, a seção de carcaça é colocada de tal maneira que a parte inferior cônica 8 se ajusta na seção de carcaça abaixo. A carcaça utilizada na presente invenção pode ser perfurada para permitir que gases que expandem durante o cozimento escoem para o interior do fomo de cozimento.

Uma vez que as seções de carcaça de acordo com o processo da presente invenção não são rigidamente fixadas uma à outra por meio de solda ou similar, é fácil remover a carcaça depois que o eletrodo tenha sido f cozido. E somente necessário cortar a carcaça verticalmente. O processo de acordo com a presente invenção fornece uma simplificação substancial do trabalho necessário para montar novas seções de carcaça, ao mesmo tempo que o ambiente para os operadores é melhorado substancialmente. Além disto, é obtida uma qualidade aperfeiçoada dos corpos de carbono produzidos, uma vez que a possibilidade de cavidades nos corpos de carbono cozidos é efetivamente eliminada.

REIVINDICAÇÕES

Claims (7)

1. Processo para produção contínua de corpos de carbono alongados, especificamente eletrodos de carbono que são produzidos em relação direta com o forno de fundição no qual os eletrodos são consumidos, onde uma carcaça metálica (1) que contém pasta de eletrodo de carbono não cozida que compreende um material carbono sólido particulado e um ligante de carbono é continuamente ou substancialmente continuamente abaixada através de um forno de cozimento (6) que é aquecido até uma temperatura entre 500 e 1200°C, pelo que, a pasta de eletrodo não cozida é cozida para um corpo de carbono sólido e onde a carcaça (1) é estendida unindo duas seções de carcaça no topo (5) da carcaça quando a carcaça (1) é abaixada através do forno de cozimento (6), onde a parte inferior (3) de cada seção de carcaça (1) tem um diâmetro externo que é igual a, ou menor do que, o diâmetro interno da parte superior de cada seção de carcaça, caracterizado por cada nova seção de carcaça ser montada sobre a seção de carcaça abaixo, de tal maneira que a parte inferior da nova seção de carcaça é posicionada dentro da carcaça da parte superior da seção de carcaça situada abaixo da nova seção de carcaça e onde o comprimento da parte inferior de cada seção de carcaça (1) tem uma tal extensão que a nova seção de carcaça durante o cozimento livremente pode deslizar para baixo em relação à seção de carcaça situada abaixo da nova seção de carcaça por uma distância que no mínimo compensa o encolhimento da pasta de eletrodo contida na carcaça durante o cozimento do corpo de carbono no fomo de cozimento (6).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada seção de carcaça antes da montagem ser enchida com pasta de eletrodo não cozida até um tal nível que a distância do nível (4) de pasta de eletrodo até o topo (5) de cada seção de carcaça é menor do que o comprimento da parte inferior das seções de carcaça, pelo que, a parte inferior das seções de carcaça irão, quando montadas, repousar sobre a pasta de eletrodo não cozida na seção de carcaça situada abaixo.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada seção de carcaça depois da montagem ser enchida com pasta de eletrodo não cozida até um tal nível que a distância do nível (4) da pasta de eletrodo até o topo (5) de cada seção de carcaça é menor do que o comprimento da parte inferior das seções de carcaça, pelo que, a parte inferior das seções de carcaça irão, quando montadas, repousar sobre a pasta de eletrodo não cozida na seção de carcaça situada abaixo.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por serem utilizadas seções de carcaça que consistem de uma parte cilíndrica superior e uma parte cilíndrica inferior, onde o diâmetro externo da parte cilíndrica inferior é igual a, ou menor do que, o diâmetro interno da parte de cilíndrica superior.

5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por serem utilizadas seções de carcaça onde no mínimo a parte inferior de cada seção de carcaça tem uma forma cônica, de tal modo que o diâmetro externo da parte de cônica da seção da carcaça é menor do que o diâmetro do topo da carcaça.

6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela relação entre o comprimento da parte superior e a parte inferior da seção de carcaça estar entre 1 :1 até 1000 :1.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela relação entre o comprimento da parte superior e a parte interna da seção de carcaça estar entre 3 :1 e 12 :1.