PT1573077E - Dispositivo de agitação rotativa para o tratamento de um metal derretido - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO

"DISPOSITIVO DE AGITAÇÃO ROTATIVA PARA O TRATAMENTO DE UM METAL DERRETIDO" 0 presente invento diz respeito a um dispositivo rotativo para tratar um metal derretido. É bem sabido que a presença de gases dissolvidos num metal derretido pode introduzir defeitos no produto solidificado. Por exemplo, são introduzidos defeitos em vazados e em produtos fabricados por forjamento em alumínio ou nas suas ligas devido à porosidade que surge como resultado da presença de hidrogénio em gás. Por exemplo, o hidrogénio em gás difundido em ocos e descontinuidades (e.g. inclusões de óxidos) pode resultar na formação de chochos de fundição durante a produção de placas, chapas e bandas em ligas de alumínio. Outros defeitos tais como a porosidade em vazados podem também estar associados à presença do hidrogénio em gás. É uma prática comum tratar o alumínio derretido e as suas ligas a fim de remover o hidrogénio e as impurezas sólidas por meio de uma limpeza com um jacto de gás tal como o cloro, o árgon, o azoto ou uma mistura desses gases, processo que é comummente referido como "desgasificação". Um meio de executar a desgasificação consiste em utilizar 2 PE1573077 uma haste oca à qual se fixa um rotor. Em utilização a haste e o rotor são postos a rodar e o gás passa descendo pela haste e é disperso no metal derretido através do rotor. Um exemplo de tal conjunto é descrito na EP 0332292 (cuja divulgação na sua totalidade é aqui incluída como referência) e ele mostra-se na Figura la. O rotor 2 compreende um certo número de compartimentos C cada um dos quais tem uma entrada 9 e uma saída 10, sendo os compartimentos adjacentes separados pelas pás 11. O rotor é caracterizado por ter uma câmara aberta M na sua base e por ter as saídas maiores do que as entradas. O rotor está ligado a uma haste oca através de uma peça tubular de ligação.

Um rotor de uma outra técnica anterior mostra-se na Figura lb. Neste caso, proporciona-se um certo número de canais paralelos semi-circulares ou ranhuras na superfície cilíndrica periférica do rotor. Os canais passam diagonalmente para baixo a partir do topo do rotor até à sua base. Em utilização, o gás passa através de um orifício que atravessa na vertical através do centro do rotor, saindo pela base do rotor antes de ser disperso por meio da rotação do rotor à medida que o gás surge. A EP0183402 divulga um dispositivo rotativo para dispersar um gás num metal derretido o qual compreende uma haste oca e um rotor fixamente agarrado à haste. O rotor é oco e está dividido numa multiplicidade de compartimentos por meio de uma multiplicidade de pás que se estendem a 3 PE 15 73 Ο 7 7 partir da haste. O rotor tem pelo menos uma abertura na sua superfície periférica e pelo menos uma abertura no seu topo ou no seu fundo. Em utilização, o metal derretido entra nos compartimentos através da abertura no topo ou no fundo e flúi para fora através da abertura periférica. Adicionalmente proporciona-se uma conduta a partir do interior oco da haste para cada um dos compartimentos a fim de permitir a passagem do gás da haste para dentro dos compartimentos. 0 gás e o metal derretido misturam-se entre si dentro do rotor sendo o gás disperso através do corpo do metal derretido quando emerge do rotor. A WO 02/22900 divulga um dispositivo rotativo que inclui uma haste oca que tem um rotor com uma abertura axial fixada à extremidade de descarga da haste. O rotor está sob a forma de um prato anular com uma multiplicidade de lâminas montadas dirigidas radialmente para cima que se projectam do topo da face do prato anular e uma multiplicidade de lâminas montadas dirigidas radialmente para baixo as quais se projectam a partir da face inferior do prato anular. Num modelo de realização preferido, uma segunda placa anelar está montada directamente por baixo das lâminas mais baixas, criando passagens em forma de segmentos entre as placas e entre as lâminas de corte adjacentes montadas radialmente. É um objectivo do presente invento proporcionar um dispositivo rotativo melhorado que de preferência oferece uma ou mais das seguintes vantagens em relação aos 4 PE 15 73 Ο 7 7 dispositivos conhecidos: (i) maior durabilidade e consequentemente mais tempo de vida, (ii) desgasificação mais rápida, e (iii) remoção mais eficiente das impurezas sólidas tais como inclusões de óxidos.

De acordo com o presente invento proporciona-se um dispositivo rotativo para dispersar um gás num metal derretido, compreendendo o referido dispositivo uma haste oca numa extremidade da qual há um rotor, tendo o referido rotor um tecto e uma base, estando o referido tecto e base afastados entre si mas ligados por uma multiplicidade de divisores, sendo definida uma passagem entre cada par adjacente de divisores, o tecto e a base, tendo cada passagem uma entrada e uma primeira saída, em que cada primeira saída está disposta radialmente para fora em relação à respectiva entrada e em utilização estando arranjada para dispersar o gás lateralmente em relação ao rotor, caracterizada por cada passagem em utilização também ter uma segunda saida que está disposta no tecto do rotor e disposta de modo a dispersar o gás para cima a partir do rotor, sendo definida uma passagem para o fluxo através da haste para dentro das entradas das passagens e para fora do primeira e segunda saídas, além disso é caracterizado por o rotor estar provido com uma câmara na qual a mistura do metal derretido e o gás pode ter lugar, estando a referida câmara localizada radialmente para dentro em relação às entradas e tendo uma abertura na base do rotor, de modo tal 5 PE1573077 que em utilização quando o dispositivo roda, o metal derretido é puxado para dentro da câmara através da base do rotor onde é misturado com o gás que passa para dentro da câmara a partir da haste, sendo a dispersão metal/gás em seguida bombeada para dentro das passagens através das entradas antes de serem descarregados a partir do rotor através da primeira e segunda saídas.

Surpreendentemente, os inventores descobriram que a combinação das saídas dirigidas lateralmente e dirigidas para cima permitem que sejam criadas bolhas de gás mais pequenas e mais numerosas o que resulta numa significativamente maior eficiência da desgasificação e limpeza quando comparada com a do dispositivo da EP 0332292 de modo a que a velocidade de rotação pode ser reduzida enquanto se mantém a mesma eficiência da desgasificação/limpeza, aumentando assim a vida da haste e do rotor, ou a desgasificação/limpeza podem ser alcançadas mais eficientemente com a mesma velocidade de rotação, proporcionando a oportunidade de reduzir o tempo do tratamento.

Num modelo de realização, o rotor é formado a partir de um bloco maciço de material, sendo o tecto e a base constituídos pelas partes superior e inferior do bloco respectivamente, uma parte intermédia do bloco tem nele orifícios os quais definem as passagens, sendo cada divisor definido pela parte intermédia entre cada orifício. 6 PE 15 73 Ο 7 7

No referido modelo de realização, cada orificio pode ter um diâmetro uniforme ou de forma afunilada (para dentro ou para fora). De preferência os referidos orifícios têm um diâmetro uniforme.

Num segundo modelo de realização, os divisores têm a forma de pás e cada passagem é um compartimento definido entre as pás adjacentes.

De preferência, cada segunda saída é um recorte que se estende para dentro a partir da periferia exterior do tecto. Convenientemente, os recortes são partes circulares ou semi-circulares e estão arranjadas de preferência simetricamente à volta do rotor. Sem dúvida que será apreciado que os recortes possam ter qualquer forma e que uma ou mais das segundas saídas podem em alternativa serem constituídas por orifícios (com qualquer forma) através do tecto para dentro de um dos compartimentos.

Em todos os casos, é preferível que as segundas saídas não se estendam para baixo até à base do rotor.

Num modelo de realização preferencial, o rotor tem quatro passagens ou compartimentos (divididos por quatro divisores ou pás) com oito segundas saídas sob a forma de recortes semi-circulares arranjados simetricamente em torno do rotor (i.e. dois por compartimento). Contudo, o número de saídas pode ser aumentado (e.g. para 12 ou 16) para rotores maiores e reduzido para rotores mais pequenos. 7 PE1573077

De preferência, as primeiras saidas têm a área da secção transversal maior do que a das entradas.

De preferência o rotor tem a secção transversal circular e mais preferencialmente é fixado à haste no seu centro, de modo a reduzir o arrastamento durante a rotação.

De preferência, a haste e o rotor formam-se separadamente, sendo os dois fixados em conjunto com meios de fixação que permitem a sua libertação. A haste pode estar ligada directamente ao rotor (e.g. providos com roscas para o seu ajustamento tanto na haste como no rotor), ou indirectamente, e.g. através de uma peça tubular de ligação. O rotor é convenientemente formado a partir de um bloco de material maciço (de preferência grafite), sendo os compartimentos convenientemente formados por meio de uma operação de fresagem. A fim de evitar dúvidas, deverá ficar claro que o invento também consiste no rotor por si. O presente invento reside além do mais num método de tratamento do metal derretido compreendendo as fases de: (i) imergir o rotor e parte da haste do dispositivo do presente invento no metal derretido a ser tratado, (ii) fazer rodar a haste, e PE1573077 - 8 - (iii) fazer passar o gás e opcionalmente uma ou mais substâncias de tratamento que descem pela haste e para dentro do metal derretido através do rotor, a fim de desgaseificar o metal. A natureza do material derretido não é restrita. Contudo, os metais preferidos para o tratamento incluem o alumínio e as suas ligas (incluindo as ligas de baixo silício (4-6% Si) e.g. a liga LM4 da BS (Al-Si5Cu3); ligas com silício médio (7,5-9,5% Si) e.g. liga LM25 da BS (Al-Si7Mg) ligas eutéticas (10-13% Si) e.g. a liga LM6 da BS (A1-SÍ12); ligas hiper-eutéticas (>16% Si) e.g. liga LM30 da BS (Al-Sil7Cu4Mg)); ligas de alumínio e magnésio e.g. ligas LM5 da BS (Al-Mg5Sil; Al-Mg6), (magnésio e as suas ligas (liga AZ91 da BS (8,0-9,5% Al) ) e (a liga AZ81 da BS (7,5-9,0% Al)) e cobre e as suas ligas (incluindo cobre de alta condutividade, latão, bronze de estanho, bronze fosforoso, bronze de chumbo, bronze para canhões, bronze de alumínio e cobre-níquel).

De preferência o gás é um gás inerte (tal como o árgon ou o azoto) e está de preferência seco. Gases que não são tradicionalmente considerados como sendo inertes mas que não têm um efeito deletério no metal podem também ser utilizados tais como o cloro, ou um hidrocarboneto clorado. O gás pode ser uma mistura de dois ou mais dos gases anteriormente referidos. De um balanço entre os custos e a inércia dos gases, o preferido é o azoto seco. O método é particularmente útil para a remoção do hidrogénio em gás do 9 PE 15 73 Ο 7 7 alumínio derretido.

Compreender-se-á que para qualquer um dado rotor, a eficiência da desgasificação será determinada entre outras coisas pela velocidade da rotação, o caudal do gás e o tempo do tratamento. Uma velocidade de rotação preferida é de 550 rpm ou menos e mais preferencialmente 400 rpm ou menos, mais preferencialmente cerca de 350 rpm. Também se entenderá que para qualquer rotor dado, a dimensão e geometria do recipiente contentor que contiver o metal derretido influenciará a velocidade do rotor, óptima ou preferida.

Assim como a desgasif icação o tratamento pode também ser combinado com a injecção de substâncias que favorecem a fusão para dentro do metal derretido ao mesmo tempo do que gás inerte de purga. O tratamento é então uma combinação de desgasificação/refinação do grão e/ou modificação e/ou limpeza/tratamento de impurezas, caso em que a substância opcional de tratamento pode ser um granulado de limpeza/tratamento de impurezas, refinação do grão, modificação de espécies ou uma combinação destes (usualmente referido como "substância que favorecem a fusão". Tais substâncias que favorecem a fusão podem ser os sais de titânio e/ou de boro (e.g. ligas de AlTiB) para refinação do grão, e sais de sódio ou estrôncio (normalmente como uma liga principalmente de 5-10%) para a modificação das ligas de alumínio-silício. Tais processo são por si conhecidos dos técnicos especialistas em 10 PE 15 73 Ο 7 7 fundição . A dimensão requerida para o rotor, a velocidade de rotação, o caudal do gás e (opcionalmente) a quantidade da substância que favorece a fusão serão todos determinados pelo tratamento particular que se está a utilizar, tendo em conta a massa do metal a ser tratado, a dimensão e a geometria do recipiente que contém o metal derretido, o tempo de tratamento óptimo e conforme o processo é contínuo ou por fornadas.

Um modelo de realização do invento será agora descrito por meio de um só exemplo, fazendo referência aos desenhos que o acompanham nos quais: A Figura la é um alçado com um corte transversal ao longo de um dispositivo rotativo da técnica anterior descrito na EP0332292.

As Figuras lb e lc são uma vista em alçado e uma vista em planta, respectivamente de um outro rotor da técnica anterior.

As Figuras 2a e 2b são respectivamente uma vista em perspectiva e uma vista em alçado de um dispositivo rotativo de acordo com o presente invento. A Figura 3 é uma vista em planta do dispositivo rotativo das Figuras 2a e 2b. 11 PE 15 73 Ο 7 7

As Figuras 4 a 6 são gráficos que ilustram a redução do teor de gás da AISilOMg antes e depois da desgasificação com azoto utilizando um dispositivo rotativo de acordo com o presente invento e um dispositivo rotativo comparativo, e

As Figuras 7 a 9 são curvas do teste Prefil de um dispositivo rotativo de acordo com o presente invento e de dois dispositivos rotativos comparativos, respectivamente.

Fazendo referência às Figuras 2 e 3, mostra-se um dispositivo rotativo para dispersar o gás e/ou outras substâncias para o tratamento de um metal derretido. 0 dispositivo compreende uma haste 20 que tem um orifício 20a que a atravessa, um rotor e uma peça tubular de ligação 23. O rotor 22 é feito a partir de grafite e é constituído por uma construção unitária. O rotor 22 tem uma forma geral de disco e compreende uma parte superior anular (tecto 24) e afastado dele uma parte inferior anular a (base 26). Proporciona-se um furo central de atravessamento roscado 28 no tecto 24 do rotor 22 e que serve em utilização como um ponto de fixação da peça tubular de ligação 23 a qual é correspondente, roscada exteriormente. Proporciona-se centralmente uma câmara aberta 30 na base 26 do rotor 22. A câmara 30 estende-se para cima para o tecto 24 do rotor 22 e está na continuação do furo de atravessamento 28 no tecto 24, o furo de atravessamento 28 e a câmara 30 definindo assim uma passagem vertical 12 PE1573077 contínua através do rotor 22. A câmara 30 estende-se radialmente para fora para além do furo de atravessamento 28. O tecto 24 e a base 26 estão ligados pelas quatro pás 32 as quais estão dispostas entre o tecto 24 e a base 26 e as quais se estendem para fora a partir da periferia da câmara 30 para a periferia 22a do rotor 22. Um compartimento 34 é definido entre cada par de pás adjacentes 32, a câmara 30 e o tecto 24 e a base 26. Cada compartimento 34 tem uma abertura de entrada 36 da câmara 30 e uma primeira saída na periferia 22a do rotor 22 com a forma de uma ranhura alongada 38. A ranhura de saída 38 tem uma área da secção transversal maior do que a da abertura da entrada 36.

Tal como pode ser visto mais facilmente na Figura 3, o bordo periférico 22a do tecto 24 do rotor 22 proporciona-se com uma multiplicidade (oito neste modelo de realização) de partes circulares recortadas 40. Cada recorte 40 serve de uma segunda saída para os seus respectivos compartimentos 34 (neste caso proporcionam-se dois recortes 40 para cada compartimento 34).

Uma região apropriadamente roscada interiormente proporciona-se numa extremidade da haste 20 a fim de montar com segurança a haste 20 na peça de ligação 23. A extremidade oposta da haste 20 está ligada à extremidade inferior de uma haste de accionamento oca (não representada) cuja extremidade superior está ligada aos meios de accionamento (neste caso um motor eléctrico, não 13 PE 15 73 Ο 7 7 representado) e o orifício 20a da haste 20 está ligado através da haste de accionamento oca a uma fonte de gás (não representada). A partir da descrição acima, ficará claro que existe uma passagem contínua para o fluxo a partir da fonte do gás, através do orifício 20a da haste 20 e da peça de ligação 23, através do tecto 24 do rotor 22 para dentro da câmara 30 através das aberturas de entrada 36 para os compartimentos 34 e para fora do rotor 22 através da primeira e da segunda saídas 38, 40.

Em utilização, o conjunto do rotor e da haste é imerso no metal derretido a ser desgaseifiçado (em, por exemplo, uma colher revestida interiormente por refractário ou outro recipiente) e roda a uma velocidade pretendida por meio do accionamento do motor eléctrico. A fonte de gás é aberta e ajustada para o caudal desejado e a desgasificação é levada a cabo com uma duração predeterminada.

Durante a desgasificação, os gases passam para baixo pela haste 20 para dentro da câmara 30 do rotor, onde se misturam com o metal derretido, o qual é puxado para cima, para dentro da câmara 30. A dispersão dos fluxos de gás/metal flúi para dentro dos compartimentos 34 através das entradas 36 e saem do rotor 22, lateralmente, através das primeiras saídas 38 e para cima através das segundas saídas 40. 14 PE 15 73 Ο 7 7

Exemplos 1 a 3

Um rotor tal como se descreveu acima tem um diâmetro de 190 mm foi utilizado para desgaseificar 200 kg de uma liga AISilOMg mantida a 720°C. O gás utilizado foi o azoto seco com um caudal de 15 1/min. A velocidade de rotação foi de 450 rpm e a desgasificação foi levada a cabo durante mais de 5 minutos (Exemplo 1). A eficiência do rotor foi conseguida por meio da determinação do índice de Densidade (do inglês "Density Index" - Dl) do metal, antes e depois do tratamento. O Dl foi calculado utilizando a fórmula ___ Datm - D80mbar

Dl = -xlUU

Datm onde Datm é a densidade de uma amostra de metal que foi possível solidificar sob a pressão atmosférica e D80mbar é a densidade de uma amostra que foi possível solidificar sob vácuo de 80mbar. Quanto mais elevado for o Dl da amostra, maior será o teor do hidrogénio em gás no metal.

Os Exemplos 2 e 3 foram executados como o Exemplo 1, excepto em que a velocidade de rotação utilizada foi de 350 rpm (no Exemplo 2: tempo de tratamento de 5 minutos, 2 processamentos, no Exemplo 3: tempo de tratamento 3 minutos, 2 processamentos). 15 PE1573077

Exemplos Comparativos 1 a 3

Para comparação, a desgasificação foi levada a cabo em condições idênticas às do Exemplo correspondente, utilizando um rotor idêntico ao do Exemplo 1, excepto que o tecto do rotor não foi proporcionado com quaisquer recortes.

RESULTADOS

Os resultados em termos da redução do indice de densidade (Dl) são abaixo apresentados numa tabela e representados graficamente nas Figuras 3 a 5 (Exemplos/Exemplos Comparativos 1 a 3) . No entanto apreciar-se-á que duas fornadas de metal derretido não tenham exactamente o mesmo Dl de inicio, é facilmente aparente que o rotor do presente invento oferece uma melhoria significativa em relação a um rotor comparável que tenha os recortes omitidos. Por exemplo, da Tabela 2 e na Figura 3, pode-se ver que o Dl do Exemplo 2 (ambos os processamentos) é metade daquele do Exemplo comparativo 2 após o tratamento, mesmo quando o Dl inicial é mais elevado (processamento 2). 16 PE 15 73 Ο 7 7

Tabela 1: DI(%) (desgasificação a 450 rpm, 15 1/min durante 5 minutos)

Exemplo 1 Exemplo Comparativo 1 Antes 8,43 10,15 Depois 0,38 0, 76

Tabela 2: DI(%) (desgasificação a 350 rpm, 15 1/min durante 5 minutos)

Exemplo 2 Exemplo Processamento 1 Processamento 2 Comparativo 2 Antes 4,58 6,92 5,34 Depois 0,38 0,38 0, 76

Tabela 3: DI(%) (desgasificação a 350 rpm, 15 1/min durante 3 minutos)

Exemplo 3 Exemplo Comparativo 3 Processamen Processamen Processamen Processamen to 1 to 2 to 1 to 2 Antes 6,08 2,66 4, 98 7, 66 Depois 0 0,38 1, 15 1, 89

Quando o tempo de desgasificação é reduzido a eficiência do rotor comparativo deteriora-se (exemplo comparativo 3), enquanto que o rotor do presente invento mantém a elevada redução do Dl (Exemplo 3). 17 PE 15 73 Ο 7 7

Exemplo 4 e Exemplos Comparativos 4 e 5

Um metal derretido com 250 kg de LM25 foi feito fora do forno numa carga aquecida a gás. A carga compreende uma mistura de um novo lingote e o processamento de sucata. Cada rotor sob investigação foi posto a rodar numa máquina capaz de controlar a velocidade de rotação da lança e a pressão de injecção do gás inerte. A velocidade de rotação foi estabelecida a 350 rpm no Exemplo 4 e no Exemplo Comparativo 4, e de 550 rpm no Exemplo Comparativo 5 (a velocidade de rotação recomendada pelos fabricantes). Foi utilizado o azoto como gás inerte e a pressão de injecção foi mantida constante durante o ensaio.

As operações de desgasificação foram levadas a cabo para cada rotor. O nível de gás no metal foi artificialmente elevado no início de cada processamento, mergulhando no metal derretido uma quantidade medida de uma pastilha para gaseificação de Foseco Hydral [TM]. Espera-se também que a turbulência criada por esta operação reduza a limpeza do metal, fazendo o recobrimento parcial nos óxidos a partir da superfície. A operação de desgasificação foi levada a cabo com incrementos de 5 minutos até um tempo total de 15 minutos de cada processamento. Foi utilizada uma Unidade da Densidade do Vácuo MK 3VT (do inglês "Vacuum Density Unit") (MK GmbH) a fim de proporcionar um valor do índice da densidade no início do processamento e no fim de cada 18 PE1573077 intervalo de 5 minutos. Foi também utilizado um analisador de hidrogénio Alscan [TM] em processamentos seleccionados a fim de proporcionar medições directas do teor de hidrogénio. A limpeza do metal foi medida no inicio e no fim de cada período de 15 minutos, utilizando Prefil. O teste Prefil dá uma medida da quantidade em linha das películas de óxido e outras inclusões. O caudal de metal derretido através de um micro filtro a temperatura e pressão constantes é monitorizado e utilizado para desenhar um gráfico de peso filtrado vs tempo. As inclusões no metal, tais como as películas de óxido amontoam-se rapidamente na superfície do filtro durante o teste, reduzindo o caudal através do filtro. Por isso, a inclinação e a forma geral da curva do peso filtrado vs tempo indica o nível de inclusões presentes no metal. As películas de óxido afectam a inclinação inicial da curva (20-30 segundos). Elas resultam em linhas rectas com uma inclinação que diminui à medida que o número de películas de óxido aumenta. Inclusões de pequenas partículas, tais como TiB2, pequenos carbonetos ou A1203 fazem com que a curva se desvie de uma linha recta no teste Perfil. A carga de pequenas partículas pode ser inferida a partir do ponto no qual a curva começa a desviar-se da inclinação inicial.

Além disso, a curva de filtração, as análises metalográficas do resíduo que é retido no filtro após o teste de Prefil permite a identificação e a quantificação dos tipos de inclusões presentes na amostra de metal que se 19 PE1573077 está a testar.

Exemplo 4 O rotor foi conforme o que se descreveu acima e semelhante ao do Exemplo 1 mas com um diâmetro menor de 140 mm.

Exemplo Comparativo 4 O rotor foi tal conforme o utilizado nos exemplos comparativos 1 a 3 mas com um diâmetro de 140 mm.

Exemplo Comparativo 5 0 rotor foi tal conforme se mostrou na Figura lb com um diâmetro de 140 mm. RESULTADOS índice de Densidade

Um exame dos valores do Dl na Tabela 4 indica que o Exemplo 4 do rotor é semelhante na eficiência da desgasificação à do rotor do Exemplo comparativo 5, ambos desgaseificam rapidamente o metal derretido nos primeiros 5 minutos de funcionamento com apenas ligeiras melhorias, se existirem algumas, ganhas continuando a desgaseificar por mais cinco minutos. Contudo, a velocidade de funcionamento mais baixa do rotor do Exemplo 4 terá um efeito benéfico na 20 PE 15 73 Ο 7 7 vida do rotor/lança. O rotor do Exemplo comparativo 4 é o menos eficiente a desgaseificar. Leva mais tempo para alcançar um indice da densidade comparável com os outros dois rotores e o valor mais baixo obtido de 2,5% após 15 minutos, é marcadamente mais elevada do que o que se pode alcançar com os outros dois rotores, <0,754% após 5 minutos.

Um teste a pressão reduzida é um teste simples que utiliza equipamento robusto para estabelecer a propensão de um metal derretido em ter porosidade com os gases. Contudo, ele não mede o teor de hidrogénio directamente e ele é sensível a variáveis que são difíceis de controlar; tais como as diferenças nos métodos de amostragem que variam de operador para operador, as variações na limpeza do metal (núcleo para a precipitação de gás) e mesmo as vibrações no chão da oficina. A Alscan dá uma medição directa do teor de hidrogénio e é independente daquelas variáveis. Havia uma boa correlação entre as medições Alscan em condições laboratoriais e o índice de densidade (dados que não se mostram). 21 PE 15 73 Ο 7 7

Tabela 4

Tempo Exemplo 4 Exemplo Exemplo Comparativo 4 Comparativo. 5 Dl Dl Dl Process 0 9,54 23,35 12,98 amento 5 2,26 10,65 1,51 1 10 0, 75 4, 89 0, 75 15 0, 75 3,01 0, 75 Process 0 8,37 11, 03 5, 68 amento 5 0, 76 5,66 0,38 2 10 0, 75 3, 75 0,38 15 0, 75 2,63 1, 13 Process 0 6,08 14, 83 4, 55 amento 5 0, 75 7, 92 1, 14 3 10 0, 75 2,55 0,38 15 0, 75 2,62 0,38

Limpeza do Metal

As curvas geradas para os rotores mostram-se nas Figuras 7 a 9. A curva do rotor do exemplo comparativo 5 (Figura 9) mostra que a limpeza do metal derretido fica consistentemente pior após uma operação de desgasificação de 15 minutos. 0 desvio da linha recta, à medida que as curvas se desenvolvem é indicativo de que os filtros começam a ficar bloqueados pelas películas de óxidos. Isto é consistente com a observação que se fez durante o ensaio 22 PE1573077 em que este rotor causava uma turbulência pronunciada e em que havia um recobrimento parcial na superfície do metal derretido no metal da fornada.

As curvas obtidas para o Exemplo 4 e Exemplo comparativo 4 (Fiquras 7 e 8, respectivamente) estão aqrupadas mais próximas entre si. Em algumas circunstâncias, a limpeza do metal foi melhorada como um resultado da desgasificação, noutras ela ficou ligeiramente pior. Contudo, é visível que as curvas obtidas para os dois rotores têm um gradeante mais abrupto do que aqueles que foram obtidos no Exemplo comparativo 5 e que eles não voltam para a mesma extensão, indicando um nível mais baixo de películas de óxido. Os resultados sugerem que o rotor do Exemplo 4 (e o Exemplo comparativo 4) não têm um efeito significativo (benéfico ou prejudicial) na limpeza do metal.

Foi efectuado um outro ensaio utilizando o rotor do Exemplo comparativo 5 com uma velocidade de rotação de 350 rpm. O padrão das bolhas de gás mudou completamente e apareceram grandes bolhas na superfície do metal, sendo o metal projectado para fora do forno para a área geral de vazamento. O ensaio foi abandonado por razões de segurança.

Lisboa, 6 de Março de 2006

Claims (20)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo rotativo para dispersar um gás num metal derretido, compreendendo o referido dispositivo uma haste oca (20) numa extremidade da qual está o rotor (22), tendo o referido rotor um tecto (24) e uma base (26), estando o referido tecto (24) e a referida base (26) afastados entre si e ligados por uma multiplicidade de divisores (32), sendo definida uma passagem (34) entre cada par de divisores adjacentes (32) por meio do tecto (24) e pela base (26), tendo cada passagem (34) uma entrada (36) e uma primeira saida, em que cada primeira saida (38) está disposta radialmente para fora da respectiva entrada (36) e arranjadas de modo a que em utilização dispersem lateralmente um gás em relação ao rotor (22); caracterizado por cada passagem também ter uma segunda saida (40), estando em utilização cada segunda saida, disposta no tecto (24) do rotor (22) e disposta para dispersar o gás para cima em relação ao rotor, sendo definidas passagens para o fluxo através da haste para dentro das entradas das passagens e para fora das primeira e segunda saídas; caracterizado além do mais por o rotor (22) estar provido com uma câmara (30) na qual pode ter lugar a mistura do metal derretido com o gás, estando a referida câmara (30) localizada radialmente para dentro em relação às entradas (36) e tendo uma abertura na base (26) do rotor (22), de modo tal que em utilização, quando o dispositivo roda, o metal derretido é puxado para dentro da câmara (30), 2 através da base (24) do rotor (22) onde é misturado com o gás que passa para dentro da câmara (30) a partir da haste (20), sendo então o metal/gás disperso bombeado para as passagens (34) através das entradas (36) antes de serem descarregados do rotor 22 através da primeira e segunda saídas.

2. Dispositivo tal como é reivindicado na reivindicação 1, em que o rotor (22) é formado a partir de um bloco maciço de material, sendo o tecto (24) e a base (26) constituídos respectivamente pelas partes superior e inferior do bloco, tendo uma região intermédia do bloco orifícios os quais definem as passagens 34, sendo cada divisor (32) definido pela parte intermédia entre cada orifício.

3. reivindicação uniforme. Dispositivo tal como é 2, em que cada orifício reivindicado na tem um diâmetro

4. Dispositivo tal como é reivindicado na reivindicação 1, em que os divisores (32) têm a forma de pás e cada passagem (34) é um compartimento definido entre as pás adjacentes.

5. Dispositivo tal como é reivindicado em qualquer uma das reivindicações precedentes, em que cada segunda saída (40) é um recorte que se estende para dentro a partir da periferia exterior no tecto (24). 3

6. Dispositivo tal como é reivindicado na reivindicação 5, em que os recortes são em parte circulares ou semi circulares e estão de preferência dispostos simetricamente em torno do rotor (22).

7. Dispositivo tal como é reivindicado em qualquer uma das reivindicações precedentes, em que as segundas saídas (40) só se estendem para baixo até à base (26) do rotor (22).

8. Dispositivo tal como é reivindicado em qualquer uma das reivindicações precedentes, em que o rotor (22) tem quatro passagens (34) definidas por quatro divisores (32) com oito segundas saídas (40) sob a forma de recortes semicirculares arranjados simetricamente em torno do rotor (22)

9. Dispositivo tal como é reivindicado em qualquer uma das reivindicações precedentes, em que as primeiras saídas (38) têm uma área da secção transversal maior do que a das entradas (36).

10. Dispositivo tal como é reivindicado em qualquer uma das reivindicações precedentes, em que o rotor (22) tem uma secção transversal circular e está de preferência agarrado à haste 20 pela sua parte central.

11. Dispositivo tal como é reivindicado em qualquer uma das reivindicações precedentes, em que a haste 4 (20) e o rotor (22) se formam separadamente, estando os dois agarrados em conjunto por meios de fixação que permitem a sua libertação.

12. Dispositivo tal como é reivindicado em qualquer uma das reivindicações precedentes, em que o rotor (22) é formado a partir de um bloco maciço de grafite.

13. Método para tratamento de metal derretido que compreende as fases de: (i) mergulhar o rotor (22) e uma parte da haste (20) do dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, no metal derretido a ser tratado, (ii) rodar a haste (20), e (iii) passar o gás e opcionalmente uma ou mais substâncias para tratamento que descem pela haste (20) para dentro do metal derretido através do rotor (22), de modo a desgaseificar o metal.

14 . Método tal como é reivindicado na reivindicação 13, em que o metal a ser tratado é seleccionado entre o alumínio, o magnésio, o cobre e as suas ligas.

15. Método tal como é reivindicado na reivindicação 13 ou 14, em que o gás utilizado na fase (iii) é seleccionado entre um ou mais gases como o cloro, um hidrocarboneto clorado, o azoto e o árgon. 5

16. Método tal como é reivindicado na reivindicação 15, em que o gás utilizado na fase (iii) é o azoto seco.

17. Método tal como é reivindicado em qualquer uma das reivindicações 13 a 16, em que o tratamento compreende um refinamento do grão e/ou modificações e/ou um tratamento de limpeza e a substância de tratamento opcional da fase (iii) é um granulado para limpar/retirar impurezas, refinação do grão e/ou modificação de espécie.

18. Método tal como é reivindicado na reivindicação 17, em que a substância de tratamento opcional é seleccionada entre um ou mais sais de titânio e/ou saias de boro, sais de sódio e a principal liga de estrôncio.

19. Método tal como é reivindicado nas reivindicações 13 a 18, em que a velocidade de rotação da fase (ii) é de 400 rpm ou menos.

20. Rotor (22) para ser utilizado no dispositivo rotativo de cada uma das reivindicações 1 a 12, em que o referido rotor (22) compreende um tecto (24) e uma base (26), que estão afastados entre si e ligados por uma multiplicidade de divisores (32), sendo definida uma passagem (34) entre cada par adjacente de divisores (32) e pelo tecto (24) e pela base (26), tendo cada passagem (34) uma entrada para o gás (36) e uma primeira saída (38) para 6 o gás, em que cada primeira saída (38) em utilização está disposta radialmente para fora em relação à respectiva entrada (36) e sendo arranjado de modo a dispersar o gás lateralmente em relação ao rotor (22); caracterizado por cada passagem também ter uma segunda saída (40) a qual em utilização está disposta no tecto (24) do rotor (22) e sendo arranjada para dispersar o gás para cima a partir do rotor (22); sendo além do mais caracterizado por o rotor (22) estar provido com uma câmara (30) na qual pode ter lugar a mistura do metal derretido com o gás, estando a referida câmara (30) localizada radialmente para dentro em relação às entradas (36) e tendo uma abertura na base (26) do rotor (22), de modo tal que em utilização quando o dispositivo roda, o metal derretido é puxado para dentro da câmara (30) através da base (24) do rotor (22) onde é misturado com o gás que passa para dentro de câmara (30) vindo da haste (20), sendo a dispersão metal/gás bombeada em seguida para dentro das passagens (34) através das entradas (36) antes de ser descarregada do rotor (22) através das primeira e segunda saídas (38, 40). Lisboa, 6 de Outubro de 2006