PT1850081E - Método para a remoção de uma porção principal de metal fundido de um recipiente de fusão de metal através de uma abertura de saída de fluxo concretizada na superfície inferior do mesmo, um recipiente de fusão de metal e um fluxograma das operações pr - Google Patents

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ΕΡ 1 850 0 81/PT DESCRIÇÃO "Método para a remoção de uma porção principal de metal fundido de um recipiente de fusão de metal através de uma abertura de saida de fluxo concretizada na superfície inferior do mesmo, um recipiente de fusão de metal e um fluxograma das operações principais para a realização do dito método" 0 invento refere-se ao fabrico de metal na metalurgia ferrosa e não ferrosa e é representado pelo exemplo da produção de aço em fornos de arco de fundição de aço (ASF). A etapa final do fabrico do metal na câmara de fundição apresenta o descarregamento do metal fundido da câmara. Esta operação pode ser realizada de variadas maneiras, sendo o método mais vulgarmente utilizado especialmente em ASF o vazamento vertical de metal através da saida no fundo da câmara. Tal como aplicado recentemente a ASF tornou-se amplamente difundido esvaziar a câmara de fundição da maior parte do metal fundido e reservar a menor parte do metal no interior da câmara (por exemplo, ver a revista "Electrometallurgy", N° 1, 2000, p. 46). A formação de escória que desempenha um papel muito importante no fabrico de metal com uma dada composição química é uma parte integrante do processo de produção de metal fundido. A escória tem a densidade mais baixa do que o metal fundido e está disposta na parte superior do banho de metal. A exclusão máxima de ingresso de escória do forno para dentro do balde revela o importante problema de engenharia. A decisão bem sucedida deste problema depende consideravelmente do método seleccionado de descarregamento de metal da câmara de fundição, da própria concretização da câmara especialmente na parte de provisão de vazamento de metal.

Existe um processo conhecido de esvaziamento de metal fundido da câmara de fundição através da janela de transbordamento (ver a patente RF N° 2025499 C21C 5/52; F27B 3/14, publicada no boletim N° 24, 30.12.94). 2 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ

Características básicas defeituosas deste processo são em primeiro lugar o dispêndio de tempo considerável no esvaziamento da câmara e em segundo lugar a impossibilidade de exclusão do ingresso de escória do forno para dentro do balde juntamente com metal.

Existe um processo conhecido de esvaziamento de metal fundido da câmara de fundição através da passagem inferior que inclui a utilização de saída excêntrica por baixo da câmara (tecnologia TDN, por exemplo ver "Metallurgical plant and technology", MRT - 11, traduzida em Russo 2002, Stephan Lemke, Peter Meyerling, Peter Monheim e outros "Technical decisions for steelmaking", p. 26).

Este processo conhecido de descarregamento de metal fundido da câmara de fundição tornou-se amplamente distribuído para os fornos de arco de fundição de aço (ASF). O método conhecido possui as seguintes características defeituosas: 1. O problema de engenharia de formação de vórtices (redemoinho de fluxo de metal) não é resolvido. Dificulta a separação de escória do metal fundido durante o processo de esvaziamento da câmara. 2. O metal fundido próximo da saída excêntrica tem a temperatura mais baixa e isso prolonga a duração do calor porque requer o aquecimento do metal.

Existe um processo conhecido de esvaziamento de aço fundido da câmara de fundição com o auxílio do sistema intrusor de infravermelhos (radiação infravermelha) (por exemplo, ver a revista "Steel", N° 11, 2004, p. 36). A característica básica defeituosa do método conhecido consiste na penetração de escória no metal fundido do balde durante o processo de vazamento (esta característica é lá indicada).

Existe um processo conhecido de esvaziamento da maior parte do metal fundido da câmara de fundição que inclui a descida dos fluxos de metal que saem da câmara mais baixo do que o nível da sua entrada para a saída até à superfície 3 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ inferior nesta parte da câmara, seguindo-se o deslocamento ao longo da superfície inferior e ascensão destes fluxos de metal até e acima do nível de entrada para a saída e vazamento do metal através desta saída, em que os fluxos de metal descendente e ascendente são separados pela parede entre a extremidade de topo da qual e a superfície inferior da câmara existe uma folga que liga os fluxos de metal descendente e ascendente (ver por exemplo a patente internacional WO 00/60297 F27D 3/14, F27B 3/19 datada de 12.10.2000, com prioridade a partir de 01.04.1999. O resumo "Development prospects for steelmaking technology in arc furnaces by 2010" na revista "Foreign news of ferrous metallurgy", N° 1, 2001, p. 40 apresenta as vantagens deste processo conhecido e esquematiza a sua realização. O sistema é abreviado como "FAST").

Características essenciais deste processo conhecido estão muito próximas do avançado, de modo que é tomado como um protótipo. O método conhecido possui as seguintes desvantagens essenciais excluindo a sua aplicação com êxito no esvaziamento de alto desempenho da maior parte do metal fundido da câmara de fundição com simultâneo trabalho no balde que influencia a composição química do aço: em primeiro lugar, a saída da maior parte do metal fundido ocorre fora dos limites da câmara de fundição e resulta automaticamente no arrefecimento do metal vazado e necessidade do seu aquecimento; em segundo lugar, a realização do método requer saída de câmara adicional para o esvaziamento completo do resto do metal fundido e escória da câmara, que é necessário, por exemplo, na falha da câmara; em terceiro lugar, o método não proporciona a adição de elementos que alteram as propriedades do metal durante a sua estadia no balde ao metal fundido que sai da câmara; em quarto lugar, a realização do método necessita de maior altura (cerca de 200 mm) do canal para o metal fundido se deslocar da câmara em direcção à entrada para a saída acima do nível do fundo da câmara. A última conduz automaticamente à necessidade de ascensão adicional do nível 4 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ de metal que entra na saída e isso reduz o volume de metal que é capaz de sair da câmara; em quinto lugar, a realização do método não permite ter em conta a influência da variação da espessura e densidade nas camadas de escória de fusão para fusão no processo de esvaziamento da câmara, uma vez que os elementos estruturais da câmara para a realização do método são feitos de modo fixo sem possível substituição operacional, enquanto a densidade da escória depende da sua composição química (por exemplo, V.I. Yavojskij e outros "Steel metallurgy", 1983, p. 51) e a espessura da camada de escória depende da tecnologia de fusão e qualidade do aço a ser produzido; em sexto lugar, não existe nenhum mecanismo de prevenção do ingresso de escória do forno para o metal no início do descarregamento da câmara (tendo ocorrido para o metal e entrado nos canais do vazamento de metal no início da liquefacção do lote). 0 método de descarregamento avançado da maior parte de metal fundido da câmara de fundição através da saída na superfície inferior da câmara está livre das desvantagens indicadas. Aqui o vazamento de metal é realizado directamente a partir da câmara de fundição do forno e isso exclui o sub-arrefecimento do metal vazado. Não é necessária a presença de salda adicional na câmara. Está prevista a adição de elementos que alteram as propriedades do metal durante a sua estadia no balde ao metal fundido que sai da câmara. A altura da folga que é necessária para o metal entrar na saída é consideravelmente reduzida. A realização do método permite a execução de acções correctivas dependendo da composição química assumida (densidade) e espessura da camada de escória. A obtenção dos resultados técnicos mencionados acima é proporcionada graças ao fato de que no processo conhecido de esvaziamento do metal fundido da câmara metálica isso incluir a descida dos fluxos de metal que saem da câmara mais baixo do que o nível da sua entrada para a saída até à superfície inferior nesta parte da câmara, seguindo-se o deslocamento ao longo da superfície inferior e ascensão destes fluxos de metal até e acima do nível de entrada para a saída e vazamento de metal através desta saída, em que os fluxos de 5 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ metal descendente e ascendente são separados pela parede entre a extremidade de topo da qual e a superfície inferior da câmara existe uma folga que liga os fluxos de metal descendente e ascendente, de acordo com o invento antes do início do descarregamento da câmara o nível do metal que entra na saída deve ascender acima da sua posição inicial na superfície inferior da câmara e esta posição de ascensão deve ser mantida até ao fim do esvaziamento da maior parte do metal da câmara, em que os fluxos de metal que saem devem ser separados dos fluxos de metal ascendentes pela parede cuja altura determina o valor de ascensão do nível de metal que entra na saída; logo que o processo de esvaziamento é interrompido a posição inicial do nível de entrada deve ser fixada novamente, a menor parte do metal é deixado na câmara. Em adição os elementos que influenciam a composição química do metal fundido são colocados nos fluxos de metal que entram na saída, isso ocorre simultaneamente com a alimentação de gás inerte ou inactivo para estes fluxos de metal. A alimentação dos elementos para o metal fundido é realizada mais baixo do que o nível de entrada ascendente para a saída. 0 gás inerte ou inactivo deve ser aquecido preliminarmente. Além disso, antes do início do processo de esvaziamento da câmara o gás inerte ou inactivo deve circular através do metal sobre a saída e nas folgas destinadas à passagem do metal da câmara para a saída, em que após a circulação a pressão do gás é mantida até ao início do vazamento do metal. Além desse ponto antes do carregamento da câmara com o lote o mecanismo que proporciona a ascensão do nível de entrada para o metal que entra na saída deve ser retirado do possível contacto do mecanismo com a carga.

Existe uma estrutura conhecida de câmara de fundição que torna possível descarregar a maior parte do metal fundido da câmara através da janela de transbordamento (por exemplo pode ser encontrada na patente RF N° 2 025 499 mencionada) . A estrutura conhecida possui desvantagens essenciais que já foram indicadas durante a análise do método.

Existe uma construção conhecida de câmara de fundição contendo mecanismos para o descarregamento da maior parte do metal fundido através da saída com vazamento de metal vertical (ver por exemplo a patente nomeada internamente WO 6

ΕΡ 1 850 081/PT 00/60297 F27D 3/14, F27B 3/19 datada de 12.10.2000). A construção conhecida da câmara é realizada em forma de bacia figurativa isolada no topo do meio ambiente pela estrutura armada com a formação do espaço operacional da câmara. A construção da estrutura armada pode formar a abóbada da câmara e proporcionar o encaminhamento do lote da câmara sob a forma de sucata aquecida.

De acordo com as caracteristicas dominantes a construção conhecida indicada de câmara de fundição é muito próxima da estrutura avançada, de modo que é aceite como um protótipo. A construção conhecida de câmara de fundição que realiza o método de esvaziamento de parte do metal fundido da câmara conhecido a partir da mesma patente possui caracteristicas essenciais defeituosas tendo sido circunstancialmente analisado durante a consideração do método de descarregamento da câmara, juntamente com técnicas de realização do método estas caracteristicas defeituosas são condicionadas pela concretização da própria câmara. Os elementos essenciais do invento são apresentados nas reivindicações 1 e 7. A câmara de fundição avançada para a realização do método avançado do seu esvaziamento de maior parte do metal fundido está livre destas desvantagens. A concretização prática da câmara de fundição avançada permite a realização das técnicas enumeradas do método avançado com a disposição do vazamento de metal directamente a partir do espaço operacional da câmara e garante a exclusão do ingresso de escória do forno para o balde. Exclui a necessidade de duas saídas no forno, proporciona a adição de elementos que alteram as propriedades do metal durante a sua estadia no balde ao metal fundido que sai da câmara, permite a execução de acções correctivas no movimento do fluxo de metal dependendo da suposta composição química (densidade) e espessura da camada de escória e exclui os processos de vórtice e redemoinhos de metal e escória. A obtenção dos resultados técnicos mencionados é proporcionada graças ao fato de que na construção conhecida de câmara de fundição para a realização do método de descarregamento de maior parte do metal fundido da câmara 7 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ realizada sob a forma de bacia figurativa isolada no topo do meio ambiente pela estrutura armada com formação do espaço operacional da câmara, de acordo com o invento existe um fuso feito de material à prova de fogo que atravessa a parte superior da construção armada oposta à saída; a extremidade superior do fuso situa-se fora do espaço operacional da câmara e o fuso pode deslocar-se axialmente a partir do accionamento em direcção ao fundo da câmara; a parte inferior do fuso é terminada pelo espaço delimitado em forma de copo onde a extensão é fixada de forma rígida por pontes no centro do fuso; a extensão é instalada com as folgas entre superfícies espelhadas correspondentes do espaço delimitado e extensão, em que a extensão é realizada com furo de atravessamento central, a superfície da sua extremidade de topo sobressai para fora dos limites do fuso e o contorno desta superfície repete o contorno da superfície inferior na secção da entrada para a saída, a altura da extensão acima da superfície do fundo da câmara na secção da salda é igual ao valor de ascensão do nível de entrada do metal que entra na saída e todos os furos e folgas enumerados separadamente que se destinam ao metal que vai da câmara para a saída possuem áreas de escoamento aberto pelo menos iguais à área de escoamento aberto da saída. O fuso tem um furo de atravessamento na secção "extremidade de topo superior fundo do espaço delimitado em forma de copo". Em que deve ser aplicada a fórmula seguinte h > A, +—Aj, onde h - altura da extensão, hi - altura da saliência da extensão além dos limites do fuso, h2 - altura máxima assumida da camada de escória sobre o metal no fim do vazamento de metal da câmara, pm e ps - massa específica do metal e escória de modo correspondente. A este respeito o fuso na posição para baixo é unido sem folgas pela saliência da extensão à superfície do fundo da câmara. Além disso, a entrada para a saída na superfície inferior da câmara é feita como um furo com superfície cónica e opostamente a extensão tem a saliência com superfície cónica espelhada para este furo. Além disso são proporcionadas as condições para levarem a extensão para a parte superior do espaço operacional da 8 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ câmara onde é excluído o contacto da extensão com a carga. Existe também uma saliência no centro do fundo do espaço delimitado em forma de copo do fuso. A extremidade de topo da saliência tem um furo de atravessamento central para a parte superior do fuso que está ligado com mecanismos de alimentação de materiais duros com diferente fracção bem como de gás inerte ou inactivo por mangueiras flexíveis. Em que ao nível do fundo do espaço delimitado em forma de copo este furo possui canais transversais que ligam adicionalmente o furo central com este espaço delimitado. Os canais transversais são inclinados ascendendo a partir do fundo do espaço delimitado em forma de copo em direcção ao furo central do fuso. O eixo do fuso é perpendicular à superfície do fundo de espaço delimitado na secção da saída. O eixo do fuso está desviado do eixo vertical da saída com um ângulo de deflexão γ e em que ambos os eixos estão situados sobre a mesma linha recta. O furo de atravessamento na extensão consiste em secções cónica e cilíndrica, em que a parte cónica é uma entrada e a secção cilíndrica é uma saída para o metal e o diâmetro da parte cilíndrica é pelo menos igual ao diâmetro do furo de saída. A parte inferior do fuso incluindo o espaço delimitado em forma de copo e extensão fixada no mesmo é substituível; para a substituição da parte inferior do fuso foi proporcionada a possibilidade de trazer o fuso para fora dos limites do espaço operacional da câmara. 0 presente invento sugere uma sequência especial das operações básicas durante a realização do método desenvolvido exercida pelo descarregamento da maior parte do metal fundido da câmara de fundição avançada sendo realizado com a ajuda do escoamento para dentro do balde. De acordo com o invento inclui a abertura da saída no fundo da câmara. Antes da abertura da saída o fuso com a extensão deve ser descido até à aderência firme da extremidade de topo da extensão contra a superfície inferior da bacia da câmara sem folgas oposta à entrada da saída. Durante o processo desta descida ou após a sua conclusão deve ser introduzido gás inerte ou inactivo através do furo central do fuso. No momento em que cessa a introdução de gás indicada a salda deve ser aberta e é realizado o descarregamento da câmara. Em que durante o processo de esvaziamento os elementos que influenciam a composição química do metal fundido no balde devem ser 9 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ fornecidos ao metal através do furo central no fuso. Esta alimentação é acompanhada pela entrada de gás inerte ou inactivo que no momento do contacto com o metal tem a temperatura aproximadamente igual à temperatura do metal. A pressão do gás é pelo menos igual à pressão atmosférica e o processo de esvaziamento será automaticamente interrompido devido à condição A = A, +—A2 +ΔΑ,

Pm onde h - altura da extensão, hi - altura da saliência da extensão além dos limites do fuso, h2 - altura máxima da camada de escória sobre o metal no fim do vazamento de metal, pm e ps - massa especifica do metal e escória de modo correspondente, Ah - na secção da salda a reserva de espessura da camada de metal deixada na câmara. Em seguida a saída deve ser fechada. A parte menor de metal e toda a escória são deixadas no interior da câmara ou a saída permanece aberta, a extensão é forçada contra o fundo da câmara que possibilita sair a parte menor do metal da saída. Quando a saída é aberta o fuso deve ser desviado da superfície inferior e toda a escória e o resto do metal vão sair para um balde separado. O processo avançado, câmara de fundição para a sua realização e sequência de operações básicas durante a sua realização são explicados por desenhos nas figuras 1 a 14. A Fig. 1 - câmara de fundição com estrutura superior da construção armada em forma de abóbada antes da câmara virar para o seu esvaziamento; Fig. 2 - posição da câmara (sem estrutura superior) após a rotação da câmara para o descarregamento e durante o seu esvaziamento da maior parte do metal; Fig . 3 câmara de fundição (sem estrutura superior) com disposição da saída em janela; Fig. 4 posicionamento da câmara de fundição do tipo veio (sem estrutura superior) antes e durante 0 descarregamento da maior parte do metal fundido da câmara; Fig. 5 - componentes básicos do fuso a entrarem em metal fundido da câmara que proporcionam a realização do método; Fig. 6 - desenho em corte A-A da Fig. 5; Fig. 7 - exemplo de disposição de 10 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ componentes básicos para a parte inferior do fuso antes da realização do método de descarregamento que proporciona o vazamento do metal; Fig. 8 - desenho em corte A-A da Fig. 7; Fig. 9 - desenho em corte B-B da Fig. 7; Fig.10 - variante de disposição de componentes básicos para a parte inferior do fuso que entra no metal da câmara com o seu centro em relação ao eixo da saída no fundo da câmara; Fig. 11 - fuso montado com parte inferior substituível; Fig. 12 - a sequência de operações básicas durante a realização do método; Fig. 13 -esquema de configuração de laboratório (modelo frio) com avaliação de desempenho da realização técnica no método avançado; Fig. 14 - desenho em corte da Fig. 13. A câmara de fundição possui espaço operacional 1 (Fig. 1) formado pela bacia figurativa 2 com profundidade variável da superfície inferior 3 (Fig. 1) e limitada no topo pela estrutura armada 4 do meio ambiente. A estrutura mencionada pode ser realizada em forma de abóbada (mostrada na Fig. 1) ou corresponde à estrutura armada para fornos de arco de fundição de aço concebida para o carregamento do forno a partir do topo para aquecimento da sucata com o auxílio dos gases de saída. Para realização do método avançado a construção da estrutura superior na câmara não representa matéria fundamental. A única coisa importante é a provisão de lugar para o deslocamento do fuso 5 na secção estrutural que é assimétrica em relação ao eixo vertical 6 da câmara e situado opostamente à saída 7 na superfície inferior de câmara 3. É igualmente necessário proporcionar a possibilidade de evitar a influência da sucata carregada (carga) sobre o fuso 5. 0 eixo comprido do fuso 5 pode ser concêntrico com o eixo da saída 7 que está desviado do eixo vertical de câmara 6 num ângulo de deflexão γ. 0 eixo comprido do fuso 5 pode ser colocado na vertical, isto é fazer o ângulo γ com o eixo da saída 7. No entanto em ambos os casos considerados relativos à posição do eixo do fuso 5 e eixo da saída 7 os eixos indicados irão cruzar-se no ponto "C" no centro da entrada da saída 7 na superfície inferior 3 (figuras 1 a 3). Antes do processo de esvaziamento da câmara a saída pode ter o material que a bloqueia, por exemplo areia (Fig.7). 11 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ Ο eixo da saída 7 pode ser posicionado na vertical, em paralelo com o eixo vertical 6 da câmara (figura 4) . Neste caso o esvaziamento da maior parte do metal fundido da câmara de fundição é realizado sem grande rotação da câmara em direcção à saída 7 para posicionar o eixo da saída 7 praticamente no estado vertical. O fuso 5 tem um mecanismo de movimento axial para o/a partir do fundo de câmara 3 que está ligado com a parte superior do fuso. A concretização técnica deste mecanismo de deslocamento do fuso 5 não determina a matéria de execução operacional do método avançado. Por conseguinte este mecanismo não é aqui discutido. Em particular, este mecanismo pode ser colocado do lado de fora da estrutura da câmara de fundição. O que importa na realização das técnicas do método avançado é a presença do mecanismo mencionado para movimento axial do fuso 5, a provisão dos deslocamentos do fuso 5 com o auxilio deste mecanismo até ao contacto firme com o fundo de câmara 3 e alcance da posição "D" do fuso por intermédio deste mecanismo (Fig. 1) quando está situado no espaço operacional da câmara mas não entra em contacto com a carga carregada na câmara, bem como a provisão por intermédio deste mecanismo de retirar todo o fuso 5 para fora dos limites da câmara. Os sentidos do deslocamento do fuso 5 que são realizados com o auxilio deste mecanismo são mostrados na figura 1 pelas setas "E". A parte inferior do fuso 5 tem um espaço delimitado em forma de copo 8 (Fig. 5) onde a extensão 10 que representa a parte de fuso se encontra fixada rigidamente por pontes 9 no centro do fuso 5. Em que dependendo dos parâmetros da saída 7 as pontes 9 podem estar situadas nos lados da extensão 10 (Fig. 5 e 6) ou na extremidade de topo superior da extensão 10 (Fig.7 a 9) . Também são possíveis outras variantes do posicionamento da extensão 9. Além disso é bom ter em mente que a variante de realização e a localização das pontes 9 influenciam o tamanho da área de escoamento aberto para o metal que se desloca embora esta influência seja muito ligeira e possa ser desprezada. A extensão 10 ascende acima do valor hi (Fig. 5, 7, 10 e 11) sobressai para fora dos limites da extremidade de topo do 12 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ fuso 5 e possui a altura h (Fig. 5, 7, 10 e 11). A superfície inferior "Zh" na extremidade de topo da extensão 10 tem o contorno de superfície que é idêntico ao contorno da superfície inferior de câmara 3 na entrada para a saída 7. Existem folgas entre superfícies espelhadas do espaço delimitado em forma de copo 8 e da extensão 10 (isto é superfície interna do espaço delimitado 8 e superfície externa da extensão 10 bem como a superfície inferior do espaço delimitado 8 e extremidade de topo externa da extensão 10) . A área de fuga de cada folga é igual pelo menos nd2/4, onde d é um diâmetro da salda (Fig. 5 e 6, 7 e 8, 10). A extensão 10 é feita com um furo de atravessamento central. Além disso este furo consiste em duas partes: a secção cónica 11 e secção cilíndrica 12. O diâmetro da secção cilíndrica é di á d, onde d - diâmetro da saída de câmara 7, em que é preferido que di > d. A fim de simplificar a aderência firme da extremidade de topo inferior da extremidade 10 à superfície inferior 3 na área de entrada para a saída 7 a parte inferior da extensão 10 é realizada com saliência cónica, por conseguinte a entrada da saída de câmara 7 é feita em forma de furo com superfície cónica (Fig. 10). A fórmula seguinte é típica para o fuso 5, a sua ligação rígida com a extensão 10 e o seu acoplamento mútuo com a entrada da saída de câmara 7: h>h, hlt

Pm 0) onde h - altura da extensão 10 (Fig. 5, 7 e 10); hi- altura da saliência da extensão 10 além dos limites do fuso 5 (Fig. 1, 4, 5, 7 e 10); h2 - altura máxima assumida da camada de escória sobre o metal no fim do vazamento do metal da câmara (Fig. 5, 7 e 10) ; pm e ps - massa especifica do metal e escória de modo correspondente (para a escória o valor é assumido). 13 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ Ο espaço delimitado em forma de copo 8 surge em duas modificações: com o fundo plano (Fig. 5) e com a saliência 13 no centro do fundo (Fig. 7, 10, 11 e 13) que juntamente com a folga está a entrar na abertura 11 do furo de atravessamento na extensão 10 e a extremidade de topo da saliência 13 está colocada mais baixa do que a extremidade de topo superior da extensão 10 de tal modo que a saliência 3 realmente entra na abertura cónica 11 da extensão 10 e pode entrar no furo cilíndrico 12 na extensão 10, em que a secção transversal da folga formada entre as superfícies correspondentes da abertura 11 e saliência 13 (furo 12 e saliência 13) excede a secção transversal da saída 7.

Existe um furo de atravessamento 14 da extremidade de topo da saliência 13 até à parte superior do fuso 5 feita no seu centro (Fig. 7, 10, 11 1 e 13) . O fuso 5 com fundo plano do espaço delimitado em forma de copo 8 (Fig. 5) é realizado de forma idêntica. A mangueira flexível 15 (Fig. 1) liga a parte superior do fuso 5 com o furo 14. Esta mangueira proporciona a adição de elementos que alteram a composição química do aço durante a sua estadia no balde ao metal fundido que deixa a câmara. Esta adição é acompanhada pela entrada de gás inerte ou inactivo através da mangueira 16. As mangueiras 15 e 16 estão ligadas com mecanismos de alimentação de materiais duros com diferente fracção e de gás inerte ou inactivo de modo correspondente. Também é possível a concretização conjunta das mangueiras 15 e 16, isto é a adição de elementos ao metal fundido é realizada em simultâneo com gás a partir do recipiente correspondente através da mesma mangueira. O gás deve ser aquecido preliminarmente, em que a temperatura final do gás durante a sua entrada no metal fundido é igual (ou um pouco inferior) à temperatura do metal fundido. Deve ser realizado através de aquecimento indutivo de tubagem de aço na parte superior do fuso 5 ou a extremidade da mangueira 16 deve ser feita de metal com aquecimento indutivo ou de outro tipo ou a extremidade de metal da mangueira 16 é enrolada em volta da parte superior do fuso 5 várias vezes e só depois é que a mangueira 16 entra no furo 14. Pela adição de elementos fornecidos ao metal 14 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ fundido juntamente com gás inerte ou inactivo do recipiente através da mesma mangueira o processo de aquecimento do gás pode ser realizado antes da união dos elementos fornecidos e gás num fluxo único.

Note-se que a técnica aceite de aquecimento do gás a ser fornecido não é de importância fundamental para a realização do método avançado. É mais importante que no momento da entrada no fluxo de metal que sai da câmara a temperatura do gás esteja perto da temperatura do metal mas não a exceda. É também importante permitir a alimentação de gás para o metal sem aquecimento preliminar exclusivamente pelo aquecimento durante o atravessamento do furo 14 do fuso 5. Este caso pode proporcionar uma linha separada para fornecimento de gás no furo 14.

De preferência o fuso 5 é para ser feito montado e de uma tal forma que a parte inferior do fuso incluindo o espaço delimitado em forma de copo 8 e a extensão 10 fixa sejam substituíveis (Fig. 11). No entanto é possível utilizar fuso 5 não desmontável ligado de modo fixo com a extensão 10. Neste caso o funcionamento da câmara contempla um conjunto de fusos 5 que devem ser sistematicamente reparados.

Antes e durante o processo de esvaziamento o espaço operacional de câmara 1 contém metal fundido 17 e escória 18 sobre o metal. Antes do início do descarregamento da maior parte do metal fundido da câmara a saída 7 é fechada pelo mecanismo de bloqueio (encaixe de tampão) 19 e preenchida por exemplo com areia (Fig. 1 a 4, 7).

Existem canais transversais 20 na construção da saliência 13 no fuso 5; os canais ligam adicionalmente o furo central 14 com o espaço delimitado 8 ao nível do espaço delimitado (Fig. 7, 10, 11 e 13) . Os canais 20 podem ser feitos inclinados (Fig. 10) com o fundo descendente do invólucro 8 em direcção ao furo central 14 do fuso 5. O método de esvaziamento da maior parte do metal fundido da câmara é realizado da seguinte maneira. 15 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ Ο espaço operacional 1 da câmara é preenchido até determinado nível com o metal fundido 17 e camada de escória 18 sobre o mesmo (a Fig. 1 a 4 não o ilustra uma vez que estas figuras não determinam provisões básicas do método avançado respeitante ao descarregamento de parte do metal fundido da câmara) . O metal 17 e camada de escória 18 com a espessura h2 são mostrados na Fig. 5, 7 e 10. A realização do método começa quando a carga da câmara está fundida clara, a parte da escória é bombeada para fora e a câmara com metal fundido e a escória restante prepara-se para ser esvaziada.

Nesta conjuntura o eixo 5 é movido para baixo a partir da posição "D" (Fig. 1) pelo accionamento de deslocamento (ver a seta E na Fig. 1) até ao contacto firme sem folgas da extremidade de topo inferior "Zh" da extensão 10 com a superfície inferior 3 da câmara na secção da saída 7 (Fig. 1, 2, 5, 7 e 10) .

Excesso considerável (por exemplo, duas vezes ou mais) do diâmetro di no furo 12 da extensão 10 sobre o diâmetro d da saída (di > d na Fig. 5 e 7) e contacto firme da extremidade de topo inferior "Zh" da extensão 10 com a superfície inferior 3 da câmara proporciona escoamento de metal garantido (livre) através do furo 12 para a saída 7. Além disso o mencionado excesso considerável do diâmetro di sobre d remove influências de imprecisão (deslocamentos) no processo de ajuste do fuso 5 ao processo de esvaziamento do metal fundido da câmara. A mesma tarefa pode ser resolvida pela realização de entrada cónica para a saída 7 na superfície inferior 3 da câmara. A extensão 10 está provida opostamente com a superfície espelhada cónica "Zh" para esta entrada cónica (Fig. 10). A câmara de fundição tem de ser rodada para descarregamento e tomar a posição mostrada na Fig. 2. Se a concretização da superfície inferior 3 diferir da Fig. 1 a 3, então o esvaziamento da câmara é realizado sem rotação da câmara (Fig. 4). 16 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ

Em ambos os casos de realização do método referente ao descarregamento da maior parte do metal fundido da câmara o posicionamento relativo do metal 17, escória 18, fuso 5, extensão 10 e saída 7 na superfície inferior de câmara 3 está proporcionado de uma tal maneira como é mostrado na Fig. 5, 7 e 10. Em que se a câmara for rodada a espessura da camada de escória 18 é alterada para o valor h2 na Fig. 5, 7 e 10 e esta espessura deve ser assumida como uma base na determinação do momento para a paragem automática do esvaziamento da câmara e estimativa da quantidade de metal deixada na bacia de câmara 2. A posição inicial "D" do fuso 5 no espaço operacional 1 da câmara e a posição seguinte da parte inferior do fuso 5 no metal fundido 17 antes do esvaziamento da câmara exclui a influência de arrefecimento dos elementos de fuso 5 sobre o metal 17 próximo da salda 7.

Durante o processo descrito de afundamento do fuso 5 no banho de metal 17 o metal 17 e a escória 18 entram nos furos 11 e 12 na extensão 10 e furo 14 no fuso 5 bem como nas folgas formadas pela diferença dos diâmetros d3 do espaço delimitado e d2 da extensão e fundo do espaço delimitado 8 e a extremidade de topo superior da extensão 10. Para a remoção de escória 18 (juntamente com metal) gás inerte ou inactivo deve ser intensamente circulado através do furo 14 no fuso 5, furos 11 e 12 na extensão 10 e nas folgas mencionadas. Ao ser aquecido pelo contacto com o fuso quente 5 e entrando no metal 17 o gás de alimentação expande-se e força para fora metal 17 e escória 18 que apareceram nestes furos e folgas. A fim de acelerar a operação de descarregamento da câmara a circulação intensa de gás inerte ou inactivo através do furo 14 no fuso 5 deve ser realizada em simultâneo com o processo de afundamento do fuso 5. Exclui a entrada de escória nas folgas e furos indicados. Em ambos os casos o gás deve ser preliminarmente aquecido e a sua pressão não deve exceder a pressão do metal fundido sobre o encaixe de tampão 19 na saída 7. Para simplificar a operação de circulação intensiva do gás 2 e a remoção de escória é possível utilizar o sistema separado de alimentação de gás para o furo 14 no 17 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ fuso 5 a partir do sistema da mesma alimentação de gás juntamente com os elementos a ser introduzidos no metal para alterar a sua composição química.

Em ambos os casos de circulação de gás inerte o nível fixo de pressão de gás deve ser mantido até ao início do esvaziamento da câmara. Exclui a entrada de metal no furo central 14 e possível ressalto de metal no interior deste furo.

Nesta conjuntura o mecanismo de bloqueio tem de ser aberto (o encaixe de tampão 19 é removido) , de modo que a saída 7 fique aberta e o processo de esvaziamento da câmara possa ser iniciado. Durante o processo de descarregamento os fluxos de metal 17 estão a descer para a superfície inferior de câmara 3, em seguida ao longo da superfície inferior na folga com a altura hi e depois disso segue para cima ao longo da folga (d3 - d2) na altura h e acima até ao espaço delimitado em forma de copo 8 e finalmente apressa-se para os furos 11 e 12 na extensão 10 e para dentro da saída 7 (o processo descrito é mostrado na Fig. 5, 7 e 10 por linhas interrompidas e setas que indicam a direcção de movimento do fluxo de metal durante o esvaziamento da câmara) . Um ponto importante é que a disposição de movimento descrita dos fluxos de metal exclui vórtices de metal na entrada para a saída uma vez que está ausente o deslocamento horizontal longo dos fluxos de metal perto da entrada da saída 7. É proporcionada a descarga livre do metal fundido 17 da bacia de câmara 2 graças ao facto de separadamente todas as folgas e furos enumerados, incluindo a formada pela saliência hi da extensão 10 além dos limites do fuso 5, através das quais os fluxos de metal seguem o seu caminho da bacia de câmara 2 para a saída 7 possuírem a área de superfície e passagem que é pelo menos igual à área de passagem da saída 7 mas mais frequentemente excedem-na. Deste modo durante a realização do método a estrutura prescreve a condição seguinte (Fig. 5, 7 e 10): 18 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ \ >j(dl >j(dl (2) onde di3 - diâmetro da secção transversal da saliência 13 a uma distância relevante da sua extremidade de topo.

Durante a realização da condição (2) a última inequação de áreas de superfície e passagem comparadas proporciona pelo menos quatro vezes em excesso as áreas comparadas. Isso exclui a influência da acção de descarregamento do fluxo de metal que sai da salda de câmara 7 sobre a estabilidade do processo de esvaziamento. Se for necessário a influência das pontes 9 no cumprimento da condição (2) deve ser tomada em consideração. No entanto os tamanhos das pontes 9 são seleccionados para a estrutura de tal forma que eles influenciem ligeiramente o cumprimento da condição (2).

Enquanto a bacia de câmara 2 está a ser esvaziada o nível de metal 17 e escória 18 está continuamente a descer para o fundo de câmara 3 até ao momento em que a congruência seguinte é atingida de acordo com a condição (1): h = A, + — h2 +ΔΑ, (3)

Pm onde Ah - espessura da camada de reserva do metal deixado na câmara na secção da saída que assegura a exclusão do ingresso de escória para a saída 7.

Assim que a congruência (3) é atingida o esvaziamento da maior parte do metal fundido da bacia de câmara 2 termina automaticamente e a totalidade da escória com espessura h2 juntamente com a parte restante do metal 17 são deixados na bacia 2. A espessura da camada acima do nível da superfície inferior 3 perto da entrada para a saída 7 dá: A„ = h ——hj = Λ, + ΔΛ Pm (4) 19 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ Ο valor hm pode ser influenciado pela alteração da altura h na extensão 10 e sua saliência hi fora dos limites do fuso 5. Esta alteração compensa a influência da densidade ps da escória formada 18 e a altura da sua camada h2 sobre o cumprimento das condições de (3) e (4) . Em que os valores de ps e h2 são previstos para processos de fusão (fusões) sucessivos a partir da composição química da escória necessária para ser colocada para a realização da fusão e obtenção da requerida composição química e temperatura do metal fundido 17. Alterar a altura h e o valor hi (se for necessário) é realizado entre operações de fundição, em que deve ser utilizada a concretização montada do fuso 5 com a parte inferior substituível incluindo o espaço delimitado em forma de copo 8 e a extensão 10 fixada no mesmo (Fig. 11). A substituição da parte inferior do fuso 5 é realizada fora do espaço operacional de câmara 1 durante o momento em que a fusão da carga (sucata) está a ter lugar no interior do espaço operacional de câmara.

Deste modo o processo descrito de substituição da parte inferior de fuso 5 não tem influência sobre a duração da fundição. O elemento constituinte da metalurgia moderna tornou-se o trabalho do metal fundido fora do forno, em particular no interior do balde para o qual o metal vai proveniente da câmara de fundição de acordo com a descrição acima. O método avançado de descarregamento de metal fundido da câmara de fundição também inclui a realização de operações que influenciam a composição química do metal no balde colocando os elementos correspondentes nos fluxos de metal fundido que saem da câmara, particularmente em fluxos de metal que seguem para a saída 7. O fornecimento de elementos é realizado com o auxílio da mangueira 15 e central 14 no fuso 5. O fornecimento de elementos deve ser acompanhado pela alimentação de gás inerte ou inactivo através da mangueira 16. Em que o gás é pré-aquecido por um dos modos descritos. A determinação da temperatura de pré-aquecimento do gás depende do seu 20 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ aquecimento durante ο processo de passagem através do furo 14 no fuso 5. De qualquer modo a temperatura na saída do furo 14 para o fluxo de metal deve ser proporcionada igual mas geralmente mais baixa (100 ... 200 graus) do que a temperatura deste metal. O pré-aquecimento do gás exclui os possíveis salpicos do fluxo de metal fundido no caminho do seu movimento entre a vazão a partir da saída 7 e entrada para o balde. Se o gás for alimentado sem pré-aquecimento os salpicos do fluxo de metal mencionado ocorrem devido ao forte aumento de bolhas de gás a serem aquecidas pelo metal fundido.

Por outro lado o pré-aquecimento do gás não proporciona o aumento da temperatura do metal, por conseguinte a temperatura do gás deve ser proporcionada no nível indicado.

Canais transversais 20 tornam possível fornecer pressão de gás sobre o metal no espaço delimitado em forma de copo 8 pelo menos igual à pressão atmosférica. A realização inclinada dos canais transversais 20 a descerem a partir do fundo do espaço delimitado em forma de copo 8 em direcção ao furo central 14 no fuso 5 (Fig. 10) simplifica a entrada parcial de gás a partir do furo 14 para dentro do espaço delimitado 8 para a secção do fundo do espaço delimitado. O melhor resultado de esvaziamento da câmara é atingido quando esta pressão é variada considerando o movimento descendente do nível de metal 17 e escória 18 enquanto a câmara esvazia; em que a pressão do gás no final do processo de esvaziamento deve ser 0,1 a 0,2 bares mais elevada do que a atmosférica. O melhor resultado significa a mínima influência dos gases no processo de descarregamento da câmara (sob a dimensão da secção de fluxo de metal que deixa a saída 7) e exclui o enchimento do furo central 14 com metal bem como o possível ressalto dentro da saída. O melhor resultado do descarregamento da câmara descrito acima em toda a extensão satisfaz a condição quando a pressão do gás na entrada para o furo central 14 do fuso é igual ao valor (tendo em conta o aquecimento durante o processo de passagem no fuso 5) que proporciona a pressão do gás na saída do furo 14 que é um pouco mais elevada (0,1 ... 0,2 bares) ou 21

ΕΡ 1 850 081/PT igual à pressão do metal na extremidade de topo da saliência 13 no fuso 5. A aderência a esta condição é necessária para excluir a subida do metal 17 no furo 14. Esta subida acontece quando a pressão do gás de alimentação é menor do que a pressão do metal na extremidade de topo da saliência 13.

Esta realização do método avança meios e dispositivos que impedem que o metal que sai da câmara contacte com o ar circundante até deixar a saída 7 e proporciona o funcionamento seguro de processos relacionados com a preparação, armazenamento e transporte de materiais granulares adicionados ao aço. A realização do método na produção de aço como metal fundido assume a resolução da dessulfuração do aço, a sua remoção do fósforo, desoxidação, endurecimento por azoto (ou remoção do azoto), penetração de carbono, ligas com elementos diferentes, remoção de não metálicos, etc., isto é acções complexas que proporcionam a alteração da composição química do aço durante o processo do seu vazamento bem como melhoria da qualidade. O benefício económico importante do método avançado é a redução dos elementos de liga, especialmente aqueles que estão inclinados para maior oxidação (por exemplo, AI e outros).

Este método de realização referido ao aço fundido contempla a operação com os seguintes elementos, geralmente em forma de pó: 1) para dessulfuração: CaSi, CaC2, CACN2, CaAl, CaMg, CaSiMg, Mg e outros. Em que a reacção de escorificação proporciona combinações: CaO - CaF2; CaO - AI2O3; CaO - AI2O3 — CaF2; CaO — AI; CaO — CaF2 ~ Al; CaO — CaF2 — CaSi; CaO — Mg; CaO - CaF2 - Mg; CaO e outros; 2) para desoxidação (desacidificação): CaSi; CaSiBa; CaSiMn; CaSiMnAl; CaSiMgFe, AI e outros; 3) para modificação com enxofre: CaSi; SiZr e outros; F e203 4) para a remoção de fósforo: CaO - CaF2 -misturado; 5) para desnitrificação: FeZr; SiZr e outros; 22 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ 6) para liga: Si c FeSi75, N c CaCN2 (* 55% CaCN2 , 33% CaO, 12% C).

Com grafite em pó: B com B2C>3;

Ni com óxidos de níquel;

Mo com óxidos de molibdénio.

Tendo em conta considerações económicas são utilizadas as fracções seguintes para uma série de pós:

CaSi - até 0,6 mm;

CaC2 - 0,1 ... 0,6 mm;

CaMg - 0,1 ... 1,5 mm.

Durante a realização deste método devem ser seguidas as recomendações e regras de segurança conhecidas respeitantes ao trabalho com materiais granulares: - não é possivel a concentração local de partículas demasiado pequenas; - está excluído o acesso a chama directa, centelhas ou gotejamentos de metal; é proibido o aparecimento de descargas electrostáticas; - está excluído gás ou outro amortecimento de materiais granulados durante o seu armazenamento e transporte.

Especialmente estas recomendações devem ser observadas quando Al, Mg, CaSi e CaC2 são utilizados; neste caso só Ar pode ser utilizado como gás.

Durante a realização do método é importante considerar que um número de materiais em pó com o tamanho de partícula < 0,2 mm (e mesmo 0,5 mm) tendem a formar misturas explosivas. Este método de realização é impossível sem a estrita observância de regras conhecidas e experiência acumulada no âmbito de trabalho com materiais granulares. A utilização e observância destas regras garante a segurança da realização do método. O resto do metal fundido 17 que é deixado na bacia 2 da câmara de fundição é utilizado para acelerar a realização da fusão seguinte pelo que antes a câmara tem de ser retornada 23 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ para a posição inicial (se foi rodada para esvaziamento), a saida deve ser fechada pelo tampão de encaixe 19 (em alguns casos a parte principal da saida 7 está preenchida com areia) , o fuso 5 é elevado para a posição em que está livre da carga (sucata) a ser carregada para dentro da bacia 2 (posição "D" na Fig. 1), a bacia 2 é carregada com a carga e é realizado um novo processo de fundição.

No caso em que o funcionamento da câmara de fundição é interrompido, por exemplo, para reparar a bacia 2 a parte restante de metal 17 e toda a escória 18 deixada na bacia devem ser removidos. Para realizar esta operação a câmara tem de ser rodada adicionalmente e a camada de metal perto da saida deve ser aumentada. Em seguida as condições de congruência (3) que já foram descritas devem ser utilizadas. Por esta razão o resto do metal tem de ser descarregado da câmara mantendo no início o fuso 5 pressionado no fundo 3 da extensão 10 e abrir a saída 7. Depois disso quando a saida 7 está aberta o fuso 5 tem de ser removido da superfície inferior de câmara 3 e toda a escória 18 e metal 17 cuja espessura é igual a hi + Ah são descarregados para um recipiente separado (balde). Em que a rotação adicional da câmara reduz consideravelmente a quantidade de metal 17 a ser descarregado juntamente com a escória 18. Isso minimiza a entrada de escória da câmara de fundição no metal, portanto as perdas de metal são minimizadas. 0 processo de realização do método avançado respeitante ao descarregamento da maior parte do metal fundido da câmara de fundição por vazamento do metal para dentro do balde com a utilização da câmara sugerida contempla a seguinte sequência de operações básicas (Fig. 12, a linha dupla indica operações alternativas na realização do método): - antes da abertura da saída e início do esvaziamento da maior parte do metal da câmara o fuso com a extensão deve ser descido até ao contacto firme sem folgas da extremidade de topo da extensão com a superfície inferior de câmara oposta à saída nesta secção da superfície inferior, através do furo central no fuso deve ser alimentado gás inerte ou inactivo através do metal e escória que preencheram as folgas e os furos do fuso e extensão durante a descida descrita, a saída tem de ser aberta e depois disso ocorre o esvaziamento da 24 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ câmara. Em que durante o processo de esvaziamento através do furo central no fuso o fluxo de metal que passa através do furo da extensão recebe elementos que influenciam a composição química do metal fundido no balde e o fornecimento destes elementos é acompanhado pela alimentação de gás inerte que inactivo que pelo momento da sua entrada no metal é pré-aquecido até à temperatura próxima da temperatura do metal. 0 próprio processo de esvaziamento da câmara é terminado automaticamente quando se cumpre a condição h = h, +^-h2 +Ah

Pn, onde h - altura da extensão, hi - altura da saliência acima dos limites do fuso, h2 - altura máxima da camada de escória sobre o metal no final do vazamento do metal, pm e ps - massa específica do metal e escória de modo correspondente, Ah - na secção da saída a reserva de espessura da camada de metal deixada na câmara, em que o resto do metal e toda a escória são deixados na câmara ou se for necessário esvaziar completamente a câmara a saída 7 deve permanecer aberta, a extensão 10 é pressionada para o fundo de câmara 3 que é adicionalmente rodada (na presença de accionamento de deslocamento), a parte menor de metal 17 é descarregada da câmara através da saída 7. Quando a saída 7 é aberta o fuso 5 é removido da superfície inferior 3 e toda a escória 18 e o restante metal 17 cuja espessura de camada é igual a h2 + Ah são descarregados para o balde separado.

Deste modo a realização deste método respeitante ao descarregamento da maior parte do metal fundido da câmara é realizada pelo vazamento deste metal para dentro do balde com exclusão assegurada de entrada de escória do forno no metal dentro do balde. Em que durante o esvaziamento do metal fundido da câmara todos os elementos necessários e suficientes juntamente com o gás inerte ou inactivo são fornecidos para os fluxos de metal que saem da câmara a fim de receber no balde o metal com composição química pretendida. O efeito económico do método avançado de descarregamento de maior parte do metal da câmara de fundição e a construção 25 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ da câmara para o seu desempenho surge no aumento da qualidade do metal à custa da exclusão assegurada da entrada de escória do forno dentro do balde, na realização de trabalho no balde fora do forno, na redução dos elementos de liga.

Exemplo. Modelo frio (Fig. 13 e 14) contém a câmara com espaço operacional 1 e a taça 2 como parte da mesma, fuso 5 com espaço delimitado em forma de copo 8 no centro do qual a extensão 10 com furo de atravessamento que consiste na secção cónica 11 e secção cilíndrica 12 está fixada de forma rígida. O diâmetro da abertura cilíndrica 12 é di = 40 mm. No fundo 3 da câmara 2 existe uma saída 7 com diâmetro d = 19 mm. Por este meio di = 2,1 d. A saída 7 está fechada pelo tampão de encaixe 19. A extensão 10 ergue-se acima dos limites do fuso 5 em hi = 9 mm. A altura da extensão 10 acima do fundo de bacia 3 é igual h = 26 mm, o seu diâmetro externo é d2 = 45 mm. O diâmetro interno do espaço delimitado 8 é igual a d3 = 70 mm, a distância entre a extremidade de topo superior da extensão 10 e fundo do espaço delimitado 8 é h3 = 30 mm. O fuso 5 com 25 mm de diâmetro possui a saliência 13 cuja extremidade de topo está situada abaixo da extremidade de topo superior da extensão 10 e pelo menos entra na abertura cónica 11. Existe um furo de atravessamento 14 com diâmetro 0 10 mm no centro do fuso 5; o furo de atravessamento 14 tem canais transversais 20 ao nível do fundo do espaço delimitado 8. Na parte superior do fuso 5 existe uma caleira 21 que está ligada com ar através da mangueira 16. A pressão do ar pode variar. O ar também foi fornecido para o furo central 14. A partir de cima a caleira 21 está bem fechada pela cobertura 25 através da qual passa o fuso 22 com tampão de encaixe 23. A caleira 21 está cheia com material granular 24 (lascas, açúcar, sal) que está pintado de vermelho e seco. A bacia 2 é feita de vidro orgânico e tem dimensões indicadas na Fig. 13 e 14 que proporcionam a capacidade igual a 56 litros de líquido. Um recipiente feito de vidro orgânico com 300 mm de largura, 450 mm de comprimento e 400 mm de altura foi utilizado como um balde para onde a bacia 2 foi esvaziada através da saída. O fuso 5 com a extensão 10 e caleira 21 proporciona o movimento vertical livre que é indicado pelas setas E na Fig. 13. 26 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ

Foram deitados 45 litros de água em volume a imitar o metal fundido 17 na bacia 2. Em cima da água foi derramada querosene colorida de verde e a imitar a escória 18 em espessura h2 = 7 mm (cerca de um litro) . Densidade da água é pm = 1,0 g/cm3, densidade da querosene é 0,8 g/cm3.

Através do enchimento da bacia 2 mencionado, o tampão de encaixe fechou a saida 7 e o fuso 5 foi levantado acima da camada de querosene 18.

Antes do inicio do esvaziamento da bacia 2 o fuso 5 foi descido para dentro da água 17 e querosene 18 com fornecimento de ar constante sob pressão superior à pressão atmosférica em 0,2 bares através da mangueira 16 (o caudal de ar variou de 5 a 40 1/min.) . A cobertura 25 fechou bem a caleira 21. O fornecimento de ar foi mantido após o contacto firme da extremidade de topo inferior Zh da extensão 10 contra o fundo 3 da bacia 2 (Fig. 13). Houve barragem de água 17 e querosene 18. O método descrito excluiu a presença de querosene 18 nas folgas do espaço delimitado em forma de copo 8 e no furo 14 que não estava proporcionado quando o fuso 5 foi descido. O tampão de encaixe 19 foi removido e simultaneamente o tampão de encaixe 23 foi levantado pelo fuso 22, a bacia 2 foi esvaziada da maior parte da água 17 através da saida 7.

Como resultado o processo de esvaziamento da bacia 2 foi acompanhado pela distribuição de areia de açúcar 24 (é mostrado na Fig. 13 pela linha com a seta que sai do furo 14) adicionada aos fluxos de água 17 que saem da bacia 2 através da saida 7 (o sentido dos fluxos é ilustrado na Fig. 13 por linhas tracejadas e setas) . Em que a areia de açúcar 24 começa a misturar-se com água 17 e dissolve-se no momento em que o fluxo entra na abertura 11 e o seu processo da sua mistura prosseguiu durante o atravessamento do tubo 12 da saida 7 e no fluxo de água que segue para o recipiente que imitava o balde. O esquema do sistema, isto é bacia 2, fuso 5, espaço delimitado em forma de copo 8 e extensão 10, bem como a realização dos modos descritos de esvaziamento de bacia 2 27 ΕΡ 1 850 081/ΡΤ proporciona a paragem automática do descarregamento da bacia 2, em gue a bacia 2 conteve toda a querosene 18 e a parte menor de água 17 cuja espessura da camada de acordo com a equação (4) compreendeu: hm=h-^-h1 = 26-^-7 = 20,4 mm.

Após isso durante os processos de mistura e dissolução indicados a areia de açúcar (semelhante a sal) coloriu praticamente todo o volume de água no recipiente que imita o balde durante 10 ... 15s após o inicio do esvaziamento da bacia 2. O final exprime uma distribuição uniforme e dissolução do açúcar (sal) na água durante o processo de descarregamento descrito da água da bacia 2 e seu vazamento para o recipiente que imita o balde.

Lisboa, 2012-11-13

Claims (19)

1. ΕΡ 1 850 081/ΡΤ 1/5 REIVINDICAÇÕES 1 - Método de descarregamento de metal fundido de uma câmara de fundição através de uma saída (7) na superfície inferior (3) da câmara, que compreende: proporcionar um fluxo de metal descendente (17) que sai da câmara num ponto que é mais baixo do que a sua entrada para a saída (7) e por cima da superfície inferior (3) de uma secção da câmara na qual a saída (7) está localizada; em que o fluxo de metal (17) se move ao longo da dita superfície inferior de câmara (3), ascende até um ponto mais elevado do que a entrada para a saída (7), e é vazado através da dita saída (7); os fluxos de metal descendente e ascendente (17) são divididos por uma parede (5), estando uma folga proporcionada entre uma extremidade inferior da dita parede (5) e a superfície inferior de câmara (3), que liga os fluxos de metal descendente e ascendente (17); caracterizado por: antes de começar o descarregamento, a entrada para a saída (7) é elevada acima da sua posição inicial na superfície inferior de câmara (3) por meio da parede (5), cuja altura da parede (5) determina a elevação da entrada para a saída (7), e a posição elevada é mantida até que uma maior proporção de metal tenha sido descarregada da câmara; e em seguida restabelecer a posição inicial da entrada para a saída (7), deixando uma pequena proporção de metal que permanece no interior da câmara.
2. 2 - Método de acordo com a reivindicação 1, em que o fluxo de metal (17) que entra na saída (7) recebe elementos que influenciam a composição química do metal fundido, em simultâneo com a alimentação de gás inerte ou inactivo para o fluxo de metal (17).
3. 3 - Método de acordo com a reivindicação 2, em que o ponto de distribuição de elementos no metal fundido é mais baixo do que a entrada para a saída (7).
4. 4 - Método de acordo com a reivindicação 2, em que o gás inerte ou inactivo é pré-aquecido. ΕΡ 1 850 081/ΡΤ 2/5
5. 5 - Método de acordo com a reivindicação 1, em que antes de começar o descarregamento, é circulado um gás inerte ou inactivo através do metal situado por cima da saida (7) e nas folgas destinadas à passagem do metal da câmara para a saida (7), em que após a conclusão da circulação de gás a pressão do gás é mantida até ao inicio do vazamento.
6. 6 - Método de acordo com a reivindicação 1, em que antes da câmara ser carregada, um mecanismo para elevar o nivel da entrada para a saida (7) é movido até um ponto que evita qualquer contacto com a carga.
7. 7 - Câmara de fundição para utilização no método da reivindicação 1, que compreende: um espaço operacional definido por uma bacia (2) que tem uma cobertura isolada em forma de uma estrutura armada (4); um fuso (5) feito de material à prova de fogo, que passa através de uma parte superior da construção armada (4) oposta à saida (7), em que uma extremidade superior do fuso (5) se situa fora do espaço operacional da câmara, estando o fuso (5) deslocado axialmente do accionamento (E) na direcção da superfície inferior da câmara (3); em que uma parte inferior do fuso (5) termina num espaço delimitado em forma de copo (8), ao qual está fixada rigidamente uma extensão (10) por pontes (9) no centro do fuso (5), com folgas entre superfícies espelhadas correspondentes do espaço delimitado (8) e da extensão (10); a extensão (10) compreende um furo de atravessamento central (11 e 12) e uma extremidade (13) da extensão (10) projecta-se além do fuso (5) e uma superfície da dita extremidade corresponde à superfície inferior (3) da câmara próximo da entrada para a saída (7); a altura da extensão (10) acima da superfície inferior (3) da câmara próximo da saída (7) proporciona a altura da ascensão do fluxo de metal para a entrada da saída (7); e os ditos furos e folgas proporcionados para fluxo de metal da câmara para a saída (7) possuem áreas de secção transversal pelo menos igual a área de secção transversal da saída (7). ΕΡ 1 850 081/ΡΤ 3/5
8. 8 - Câmara de fundição de acordo com a reivindicação 7, em que o furo de atravessamento de fuso (11 e 12) se prolonga desde a extremidade que se projecta da extensão (10) até à parte superior do fuso (5).
9. 9 - Câmara de fundição de acordo com a reivindicação 7, em que o fuso (5) e a sua ligação com a extensão (10) são proporcionados pela fórmula h>}\ +— ht Pm onde h é uma altura de extensão, hi é uma altura da projecção da extremidade de extensão (13) além dos limites do fuso (5), h2 é uma altura máxima assumida de camada de escória (18) sobre o metal (17) no final do vazamento de metal a partir da câmara, pm e ps são massas especificas de metal (17) e escória (18) de modo correspondente.
10. 10 - Câmara de fundição de acordo com a reivindicação 7, em que na sua posição baixa o fuso (5) está unido sem folga pela extremidade que se projecta (13) da extensão à superfície do fundo de câmara (3).
11. 11 - Câmara de fundição de acordo com a reivindicação 7, em que a entrada para a saída (7) na superfície inferior (3) da câmara compreende um furo com uma superfície cónica, à qual está oposta a extremidade que se projecta (13) da extensão (10) com uma superfície cónica espelhada direccionada para este furo.
12. 12 - Câmara de fundição de acordo com a reivindicação 7, em que o deslocamento do fuso (5) no sentido do comprimento permite que a extensão (10) seja removida para uma parte superior do espaço operacional da câmara, para evitar o contacto com o metal.
13. 13 - Câmara de fundição de acordo com a reivindicação 7, que compreende ainda uma projecção (13) no centro do espaço delimitado em forma de copo (8) e uma extremidade da projecção (13) tem um furo de atravessamento central (14) para a parte superior do fuso (5) que está ligada a ΕΡ 1 850 081/ΡΤ 4/5 mecanismos de alimentação de materiais duros com fracção diferente bem como de gás inerte ou inactivo por mangueiras flexíveis (15), em que este furo (14) tem canais transversais (20) que ligam o furo central (14) com o espaço delimitado em forma de copo (8).
14. 14 - Câmara de fundição de acordo com a reivindicação 13, em que os canais transversais (20) estão inclinados, ascendendo a partir do fundo do espaço delimitado em forma de copo para o furo central do fuso (5).
15. 15 - Câmara de fundição de acordo com a reivindicação 7, em que um eixo do fuso (5) é perpendicular à superfície inferior (3) da câmara na proximidade da saída (7).
16. 16 - Câmara de fundição de acordo com a reivindicação 7, em que um eixo do fuso (5) se desvia de um eixo vertical da saída (7) com um ângulo de deflexão γ, estando ambos os eixos situados sobre a mesma linha recta.
17. 17 - Câmara de fundição de acordo com a reivindicação 7, em que o furo de atravessamento (11 e 12) na extensão (10) compreende secções cónica (11) e cilíndrica (12), em que a parte cónica (11) é uma entrada e a secção cilíndrica (12) é uma saída para o metal e o diâmetro da parte cilíndrica (12) é pelo menos igual ao diâmetro da saída (7).
18. 18 - Câmara de fundição de acordo com a reivindicação 7, em que uma parte inferior do fuso (5), que inclui o espaço delimitado em forma de copo (8) e extensão (10) fixada no mesmo, pode ser substituída, e em que para a substituição da parte inferior do fuso são proporcionados os meios para remover o fuso (5) dos limites do espaço operacional da câmara.
19. 19 - Método de descarregamento de metal fundido de acordo com as reivindicações 1 a 6 de uma câmara de fundição de acordo com as reivindicações 7 a 17, que compreende: carregamento da câmara e abertura da saída (7) no fundo da câmara; em que antes da saída (7) ser aberta, o fuso (5) com a extensão (10) é descido até à superfície inferior de câmara ΕΡ 1 850 081/ΡΤ 5/5 (3) oposta à saída (7) de tal forma que exista contacto firme sem folga entre a extremidade inferior da extensão (10) e a superfície inferior de câmara (3); alimentação de gás inerte ou inactivo através do furo central (14) no fuso (5) durante o processo de descida do fuso (5) ou depois de ter sido concluído e no momento de terminar a alimentação de gás, abrir a saída (7) e descarregar metal fundido da câmara; em que durante o processo de descarregamento, à medida que o fluxo de metal (17) passa através do furo central (14) no fuso (5) e do furo da extensão (10), recebe elementos que influenciam a composição química do metal fundido e o fornecimento destes elementos é acompanhado por gás inerte ou inactivo de modo que, no momento em que entra no fluxo de metal, o gás tenha uma temperatura próxima da temperatura do metal e a sua pressão seja pelo menos igual à pressão atmosférica; o processo de descarregamento da câmara é terminado automaticamente quando se satisfaz a condição h = hx +ΔΑ onde Ah é a profundidade do metal na secção da saída (7); a saída (7) deve ser fechada e o metal fundido restante e a totalidade da escória permanecem no interior da câmara, ou a saída (7) mantém-se aberta, a extensão (10) é pressionada para o fundo de câmara (3) e o resto do metal é descarregado da câmara através da saída (7); e quando a saída (7) é aberta o fuso (5) é removido da superfície inferior (3) e a escória (18) e o resto do metal são descarregados para um balde separado. Lisboa, 2012-11-13