PT2251443E - Concha de tratamento - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "CONCHA DE TRATAMENTO" A presente invenção refere-se a uma concha para tratar metal fundido com aditivos vaporizáveis, em particular, a uma concha para tratar ferro com magnésio (Mg) para formar ferro dúctil.

Ferro dúctil, também conhecido como ferro de grafite esferoidal (s. g.) ou ferro nodular, é produzido pelo tratamento de ferro liquido com um denominado nodularizador (ou nodulizador) antes de fundição. 0 nodularizador promove a precipitação de grafite na forma de nódulos diferenciados. Na prática, o nodularizador conterá habitualmente magnésio, como magnésio puro, ou como um liga, tal como magnésio-ferrosilício (liga de MgFeSi) ou níquel-magnésio (liga de NiMg), que pode conter metais do grupo terra rara. Num processo típico, o magnésio é adicionado ao ferro líquido para originar um conteúdo de magnésio residual de aproximadamente 0,04%, o ferro é inoculado e vazado. É difícil adicionar magnésio ao ferro porque o magnésio ferve a uma temperatura relativamente baixa (1090 °C) assim existe agitação violenta do ferro líquido e considerável perda de magnésio em forma de vapor. Vários métodos foram desenvolvidos para preparar ferro dúctil, incluindo: A concha sandwich - uma liga de tratamento é contida num recesso na parte inferior de uma concha e coberta com sucata de aço. A concha pode ser coberta, por exemplo, com uma cobertura de panela. O ferro é então deitado na concha e a reacção com a liga de tratamento é desacelerada pela barreira de sucata de aço. Este método é simples e amplamente utilizado, mas as taxas de recuperação de Mg são inconsistentes. Além disso, é 2 necessário utilizar mais nodularizador para alcançar com sucesso o nível requerido de tratamento. Êmbolo mergulhador - a liga de tratamento é mergulhada na concha utilizando um cone de êmbolo mergulhador refractário. Este método somente é prático para grandes quantidades de metal.

Conversor - o nodularizador é colocado numa bolsa na base de uma concha cilíndrica. A concha é preenchida com ferro liquido enquanto está numa orientação horizontal, vedada e girada até uma posição vertical de modo que o magnésio é submerso sob o ferro.

Tratamento de fio tubular - o fio que contém nodularizador (por exemplo, liga de MgFeSi) é alimentado mecanicamente no ferro utilizando um estação especialmente construída.

Tratamento em molde - o nodularizador (por exemplo, liga de FeMgSi) é colocado num câmara moldada no sistema de corrida tal que o ferro é continuamente tratado à medida que flui sobre a liga.

Um objecto da presente invenção é o fornecimento de uma concha para o tratamento de metal com aditivos vaporizáveis.

Outro objecto da presente invenção é proporcionar um método para o tratamento de metal fundido com aditivos vaporizáveis.

De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção é proporcionada uma concha de tratamento que compreende uma carcaça de concha que contém um revestimento de concha refractário geralmente tubular, a dita concha sendo articulável entre uma posição horizontal e uma posição vertical, o dito revestimento de concha tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade com uma parede lateral contínua entre as mesmas, um espaço interior sendo 3 definido entre as ditas primeira e segunda extremidades e a parede lateral continua, o dito revestimento de concha adicionalmente que compreende uma bolsa para conter um agente de tratamento, a dita bolsa sendo localizada adjacente à primeira extremidade e em comunicação de fluidos com o espaço interior e localizada mais próxima à parte superior que da parte inferior do espaço interior quando a concha está em sua posição horizontal e mais próxima à parte inferior que da parte superior do espaço interior quando a concha está em sua posição vertical, e uma bacia para receber e deitar metal fundido localizada mais próxima à parte superior que da parte inferior do espaço interior quando a concha está em suas posições horizontal e vertical, em que na posição horizontal, um volume inferior do espaço interior definido abaixo de um plano a meio caminho entre a parte superior e a parte inferior do espaço interior e entre a primeira extremidade e um plano vertical intermediário a primeira e segunda extremidades é superior a um volume superior do espaço interior definido acima do plano médio e entre a primeira extremidade e o dito plano vertical.

Será entendido a partir do seguinte que na posição vertical, a primeira extremidade do revestimento de concha constitui a extensão inferior do espaço interior.

Em utilização, um agente de tratamento será colocado na bolsa e a concha será preenchida com metal fundido enquanto está na posição horizontal. Em geral, a concha será preenchida até a metade tal que o metal fundido é preenchido até uma altura que corresponde ao plano médio. A concha é então articulada 90° com relação à posição vertical tal que o metal flui na bolsa que contém o agente de tratamento. 0 agente de tratamento vaporiza em contacto com o metal fundido e borbulha através da cabeça de metal acima da bolsa. A concha é então articulada de novo com a 4 finalidade de distribuir o metal fundido tratado através da bacia. Numa forma de realização particular, a concha é articulada mais de 90° desde a posição horizontal, via a posição vertical, até um terço posição em que o metal fundido tratado é distribuído (a posição de distribuição). A concha da presente invenção é útil porque minimiza a área superficial do metal é que exposta ao ar quando a concha está na posição horizontal. A redução em área superficial é associada a uma redução em perda de calor do metal. Se a perda de calor é reduzida, o metal pode ser deitado na concha a uma temperatura inferior reduzindo deste modo o desgaste no revestimento refractário e outro aparelho de fundição. Um temperatura inferior para deitar na concha também favorecerá menor expansão de vapor de magnésio, que reduz a violência da reacção (entre o magnésio e o metal quente). Pensa-se que isto melhore a recuperação de magnésio uma vez que mais vapor de magnésio é eficientemente mantido dentro do ferro líquido, e reduz a temperatura perda após tratamento uma vez que a violência de reacção inferior significa que existe menos contacto de metal com a atmosfera mais fria.

Outra vantagem da concha da presente invenção é que maximiza a cabeça de metal acima do agente de tratamento quando a concha está na posição vertical. Uma cabeça de metal aumentada é associada a uma redução na violência da reacção entre o metal e o agente de tratamento e no caso de um agente de tratamento que contém magnésio, melhorado e recuperação de magnésio mais consistente.

Será entendido que as vantagens da invenção são obtidas devido à forma do revestimento de concha, em particular a forma das partes do revestimento de concha que estão em contacto com o metal fundido quando a concha está sendo preenchida (a posição horizontal) e quando o metal fundido está sendo tratado (a posição vertical). Um plano vertical (intermediário à primeira e segunda extremidades 5 do revestimento quando a concha está em sua posição horizontal) é escolhido com a finalidade de avaliar a forma do revestimento de concha. 0 plano vertical deve ser escolhido tal que representa uma secção transversal típica do revestimento de concha. Onde o revestimento de concha é de uma forma regular tal que a secção transversal da parede lateral contínua é consistente ao longo do seu comprimento, o plano vertical pode ser escolhido em qualquer ponto entre a primeira e segunda extremidades. De maneira conveniente, o plano vertical pode ser equidistante da primeira e segunda extremidades do revestimento quando a concha está em sua posição horizontal.

Numa forma de realização particular, a bolsa se estende desde a primeira extremidade do revestimento de concha para longe do espaço interior (isto é, se estende abaixo da primeira extremidade quando a concha está em sua posição vertical). Isto proporciona um aumento adicional na cabeça de metal sobre o agente de tratamento quando a concha está na posição vertical porque metal fundido pode encher a bolsa. Como foi discutido anteriormente, uma cabeça de metal aumentada é associada a uma redução na violência da reacção entre o metal e o agente de tratamento e no caso de um agente de tratamento que contém magnésio, melhorado e mais consistente recuperação de magnésio. Numa forma de realização onde a bolsa se estende desde a primeira extremidade, o comprimento da bolsa pode ser desde 50 até 1200 mm, desde 200 até 1000 mm ou desde 400 até 600 mm.

Numa forma de realização alternativa, a bolsa está localizada dentro o espaço interior. Em qualquer caso, a bolsa tem que estar em comunicação de fluidos com o espaço interior ou ser capaz de estar em comunicação de fluidos com o mesmo após contacto com o metal. Por exemplo, a bolsa pode ser definida por uma malha ou grade que tem aberturas suficientemente pequenas para reter o agente de tratamento 6 enquanto ainda permite metal fundido através da mesma ou pode ser feita de material que funde (tal como metal) deste modo proporcionar acesso ao conteúdo da bolsa. Será entendido que o volume da bolsa geralmente será pequeno com relação ao volume do espaço interior. A forma da bolsa não é particularmente limitada, mas de maneira conveniente a bolsa será alongada para assegurar a retenção do agente de tratamento. Pode ter uma secção transversal circular ou um triangular. A razão do volume inferior para o volume superior pode ser pelo menos 1,5:1, pelo menos 2:1 ou pelo menos 3:1. A altura do espaço interior (a distância entre a parte superior e parte inferior do espaço interior, como definido pelo interior da parede lateral continua) quando a concha está em sua posição horizontal pode ser desde 200 mm até 1500 mm, desde 400 mm até 1000 mm, ou desde 600 mm até 800 mm. A altura do espaço interior (a distância entre a parte superior e parte inferior do espaço interior) quando a concha está em sua posição vertical pode ser desde 400 mm até 3000 mm, desde 800 mm até 2000 mm ou desde 1000 mm até 1500 mm. A razão da altura do espaço interior quando a concha está na sua posição vertical para a altura do espaço interior quando a concha está na sua posição horizontal pode ser de pelo menos 1:1, pelo menos 2:1, pelo menos 3:1 ou pelo menos 5:1. A razão da altura do espaço interior quando a concha está na sua posição vertical para a altura do espaço interior quando a concha está na sua posição horizontal pode ser não mais de 6:1, não mais de 4:1, ou não mais de 3:1.

Numa forma de realização em que a bolsa se estende desde a primeira extremidade para longe do espaço interior, a razão da altura do espaço interior quando a concha está na sua posição vertical para o comprimento da bolsa pode 7 ser de pelo menos 1,5:1, pelo menos 2:1, pelo menos 2,5:1 ou pelo menos 3:1. A parede lateral contínua tem uma superfície interior e uma superfície exterior que pode ter as mesmas formas ou diferentes. De maneira conveniente a parede lateral contínua terá uma espessura uniforme tal que as superfícies interior e exterior têm a mesma forma. Será entendido que é a superfície interior da parede lateral contínua que define a forma do espaço interior e, portanto, referências à secção transversal da parede lateral contínua referem-se à secção transversal da superfície interior da parede lateral contínua. A parede lateral contínua pode ser definida por três ou mais porções de parede tal que a secção transversal da parede lateral contínua é substancialmente poligonal. Numa forma de realização onde a parede lateral contínua é definida por três porções de parede, a secção transversal da parede lateral contínua é substancialmente triangular. Numa forma de realização onde a parede lateral contínua é definida por três porções de parede de igual comprimento, a secção transversal da parede lateral contínua tem a forma de um triângulo equilateral. Em qualquer das formas de realização onde a secção transversal baseia-se num polígono, os cantos podem ser curvados/arredondados e/ou os lados podem ser curvados para fora. De maneira conveniente, a secção transversal da parede lateral pode ser medida no plano vertical intermediário a primeira e segunda extremidades.

Numa forma de realização onde a parede lateral contínua é definida por três porções de parede lateral, tal que a secção transversal da parede lateral contínua é substancialmente triangular, a razão da altura do espaço interior quando a concha está em sua posição vertical para o comprimento de uma porção de parede lateral pode ser pelo menos 1:1, pelo menos 1,5:1 ou pelo menos 2:1.

Numa forma de realização onde a parede lateral contínua é definida por três porções de parede lateral, tal que a secção transversal da parede lateral contínua é substancialmente triangular, a secção transversal triangular definirá um círculo inscrito, isto é, o maior círculo que pode estar contido dentro do triângulo. Em tal caso, a razão da altura do espaço interior quando a concha está em sua posição vertical para o raio do círculo inscrito pela secção transversal triangular pode ser de pelo menos 1,5:1, pelo menos 2:1, pelo menos 2,5:1 ou pelo menos 3:1. A concha compreende uma bacia para receber inicialmente e então distribuir o metal fundido após o tratamento. Este é particularmente benéfico uma vez que permite que o metal seja deitado directamente desde a concha nos moldes de fundição, sem a necessidade de operações de redistribuição. Isto tem um benefício duplo de reduzir a perda de temperatura, e melhorar a produtividade da fundição eliminando uma etapa no processo de fundição.

Os materiais refractários adequados incluem aqueles descritos no documento EP0675862B1 e em particular KALTEK (RTM) que é um revestimento refractário feito de sílica, alumina e magnesita que é unido por um material orgânico tal como resina fenólica. Numa forma de realização particular, a parede lateral continua é de construção unitária. A concha pode ser montada sobre um guindaste ou um empilhadora ou outra maquinaria com a finalidade de articular a concha. A carcaça de concha pode ser uma carcaça cilíndrica convencional ou uma carcaça modificada adaptada para a forma do revestimento de concha. Se uma carcaça cilíndrica convencional é utilizada, será necessário que as superfícies interior e exterior da parede lateral contínua tenham formas diferentes, isto é, o revestimento 9 refractário não terá um espessura uniforme. Se uma carcaça não cilíndrica é utilizada, as superfícies interior e exterior da parede lateral contínua podem ter a mesma forma. Por exemplo, onde o revestimento de concha compreende uma parede lateral que tem uma secção transversal triangular, a carcaça pode também ter uma secção transversal triangular, isto é, pode ser um prisma triangular.

Numa forma de realização particular, a carcaça de concha e o revestimento de concha têm substancialmente a mesma forma. Isto tem a vantagem de que uma quantidade mínima de material refractário pode ser utilizada. Alternativamente, a concha pode compreender uma carcaça cilíndrica convencional de concha. Isto pode ser conveniente quando é reutilizada uma carcaça cilíndrica convencional. As eficiências do revestimento de concha pelo menos parcialmente compensariam a despesa do material refractário adicional necessário para ajustar o revestimento de concha dentro da carcaça.

De acordo com um segundo aspecto da presente invenção é proporcionado um método para o tratamento de metal fundido que compreende carregar a concha do primeiro aspecto pela colocação de um agente de tratamento na bolsa, carregar a concha enquanto está em sua posição horizontal até um nível abaixo da bolsa com metal fundido, e articular a concha até sua posição vertical tal que o metal fundido flui sobre o agente de tratamento na bolsa. via a

Numa forma de realização particular, o método compreende articular a concha superior a 90° desde a posição horizontal, via a posição vertical to uma posição de distribuição em que o metal fundido é distribuído através da bacia após tratamento. Numa forma de realização adicional, o método compreende articular a concha aproximadamente 180° desde a posição horizontal, 10 posição vertical até a posição de distribuição em que o metal tratado é distribuído.

Numa forma de realização particular, a concha é preenchida até um nível que corresponde ao plano a meio caminho entre a parte superior e parte inferior do espaço interior quando a concha está em sua posição horizontal. 0 método da presente invenção é particularmente adequado para a preparação de ferro dúctil, em cujo caso o agente de tratamento é um nodularizador e o metal fundido é ferro.

Numa forma de realização, o agente de tratamento é um nodularizador que contém magnésio. Os nodularizadores adequados incluem magnésio puro, liga de magnésio ferrosilício (MgFeSi liga), liga de níquel-magnésio e briquete de magnésio-ferro. A concha e método da presente invenção pode ser utilizada para a produção de tanto ferro dúctil (grafite esferoidal) como ferro vermicular (grafite compactado). O método pode compreender a inoculação do metal fundido após a reacção com o agente de tratamento (por exemplo, o nodularizador). Inoculantes são ligas adicionadas em pequenas quantidades para induzir a nucleação eutéctica do grafite. Os inoculantes adequados incluem aqueles com base em ferrosilício e silicieto de cálcio. O método pode compreender a inicialização do metal fundido antes de reacção com o agente de tratamento. Pensa-se que um inicializador inactive a actividade do oxigénio do metal fundido de modo que o tratamento subsequente é mais bem sucedido. Os initializadores adequados incluem aqueles descritos no documento WO2008/012492.

Formas de realização da invenção serão descritas agora por meio de exemplo somente com referência aos desenhos que acompanham em que: 11 - A Fig IA é uma vista em perspectiva de uma concha de acordo com uma forma de realização da invenção. A Fig 1B é uma vista em perspectiva e a Fig 1C é uma secção transversal da concha mostrada em Fig IA durante a montagem.

As Figs 1D e 1E são secções transversais dos moldadores utilizados na montagem da concha mostrada em Fig IA. A Fig 1F é uma secção transversal da concha mostrada na Fig IA.

As Figs 2A e 2B são desenhos esguemáticos da concha mostrada na Fig IA.

As Figs 3A a 3C mostram uma concha de acordo com uma forma de realização da invenção.

As Figs 4A e 4B mostram uma concha convencional para comparação.

As Figs 5A a 5D mostram simulações utilizando software MAGMASOFT (RTM). A Fig IA mostra uma concha 10 de acordo com uma forma de realização da invenção. A concha 10 compreende uma carcaça de aço geralmente tubular 12 e um revestimento refractário geralmente tubular 14 (parcialmente visível) dentro da carcaça 12. A concha 10 tem uma abertura 16 na sua extremidade superior e uma projecção 18 na sua extremidade inferior. A forma da carcaça 12 é complementar à forma exterior do revestimento refractário 14 tal que a projecção 18 corresponde à forma de uma bolsa (não visível) para conter um agente de tratamento. A concha também compreende uma tampa fechável 20, a superfície interna da qual define a segunda extremidade do revestimento refractário 14. A carcaça 12 e o revestimento refractário 14 se alargam em direcção a extremidade superior, adjacente à abertura 16 para formar uma bacia 17. A concha 10 é mostrada em sua posição vertical tal que a bacia está na parte superior da concha e a bolsa na parte inferior da 12 concha. Nesta configuração um agente de tratamento pode ser facilmente carregado na bolsa via a abertura 16. A concha 10 é feita em duas partes como é mostrado nas figuras 1B e 1C. O corpo principal da concha 10a é feito pela colocação de um moldador 22a dentro da carcaça 12 e carregar a lacuna entre a carcaça 12 e o moldador 22a com um material refractário (KALTEK (RTM)). Uma vez que o material refractário solidifica o moldador 22a é removido. De maneira similar a projecção parte da concha 10b é feita pela colocação de outro moldador 22b na carcaça que corresponde à projecção 18 e carregar a lacuna entre o moldador 22b e a projecção 18 com material refractário. Será entendido que as superfícies externas dos moldadores 22a, 22b correspondem à forma do interior do revestimento refractário de concha 14. As duas partes 10a, b são então unidas uma à outra. A Fig 1C mostra uma secção transversal da concha 10 antes que os moldadores 22a, 22b tenham sido retirados e sem a tampa 20. O revestimento refractário 14 compreende uma parede lateral contínua 24, uma extremidade inferior 26 (uma primeira extremidade) e uma vez que a tampa 20 não é ajustada, a concha está inteiramente aberta na sua extremidade superior. A parte mais superior da parede lateral contínua define a posição onde a tampa 20 será ajustada (a segunda extremidade 28) . 0 revestimento de concha 14 compreende uma bolsa 30 para conter um agente de tratamento. A bolsa 30 se estende para longe da primeira extremidade 26. Isto proporciona uma vantagem em que existirá uma maior cabeça de metal acima do agente de tratamento. Será notado que as paredes da bolsa 30 são mais grossa que a parede lateral continua 24. A parede mais grossa proporciona isolamento adicional para a vaporização do agente de tratamento. A altura do espaço interior quando a concha está na sua posição vertical encontra-se marcada com x. A altura do 13 espaço interior quando a concha é articulada para estar na sua posição horizontal encontra-se marcada com y. A profundidade da bolsa está marcada com z. Nesta forma de realização os valores aproximados de x, y e z são 1380 mm, 640 mm e 480 mm respectivamente. Portanto a razão de x: y é de aproximadamente 2,2:1 e a razão de x:z é de aproximadamente 2,9:1. A Fig 1D mostra uma secção transversal do moldador 22a. A superfície externa do moldador 22a define a superfície interior da parede lateral contínua 24 e portanto a secção transversal do espaço interior. A secção transversal do moldador 22a baseia-se num triângulo equilateral em que os cantos forma arredondados e os lados forma curvados para fora. A Fig 1E mostra uma secção transversal do moldador 22b. A superfície externa do moldador 22b define as paredes da bolsa 30. Nesta forma de realização, a secção transversal do moldador 22b está relacionada com a secção transversal do moldador 22a (mostrado em linhas descontinuas). A secção transversal do moldador 22b é de novo aproximadamente triangular. Será entendido que a bolsa 30 poderia ter uma secção transversal diferente, por exemplo, uma secção transversal circular. No entanto, acredita-se que uma secção transversal triangular seja vantajosa porque ajuda na retenção de um agente de tratamento dentro da bolsa 30 quando a concha é articulada desde uma posição vertical até uma horizontal. A Fig 1F mostra uma secção transversal da parte principal da concha 10a que compreende a carcaça 12 e a parede lateral refractária contínua 24. A parede lateral 24 baseia-se num triângulo equilátero (mostrado em linhas pontilhadas) onde cada canto faz contacto com a parede lateral 24. Nesta forma de realização, o comprimento de cada lado do triângulo é de aproximadamente 740 mm tal que a razão da altura do espaço interior quando a concha está 14 em sua posição vertical (marcado x em figura 1C) para o comprimento de um comprimento da porção de parede lateral é de aproximadamente 1,8:1. 0 triângulo compreende um circulo inscrito (também mostrado como um linha pontilhada). Nesta forma de realização, o circulo inscrito tem um diâmetro de aproximadamente 427 mm tal que a razão da razão da altura do espaço interior quando a concha está em sua posição vertical (marcado x em figura 1C) para o comprimento de um diâmetro do círculo é de aproximadamente 3,2:1

As proporções da concha mostradas nas figuras IA a 1F são consideradas que são particularmente benéficas para o tratamento de metal com um agente de tratamento, que combina boa retenção térmica com tratamento eficiente.

As Figuras 2A e 2B são desenhos esquemáticos da concha 10 mostrada na Fig IA em sua posição horizontal. A concha 10 compreende uma primeira extremidade 26, uma segunda extremidade 28 e uma parede lateral contínua 24 como foi descrito anteriormente. Nesta configuração horizontal, a parte superior da parede lateral define a parte superior 40 do espaço interior e a parte inferior da parede lateral define a parte inferior 42 do espaço interior. Um plano vertical 44 intermediário à primeira e segunda extremidades é mostrado. O plano vertical é escolhido para ser mais próximo à primeira extremidade 26 que a segunda extremidade 28 porque este corresponde a uma posição onde a parede lateral contínua 24 tem uma forma regular. Um plano horizontal 46 a meio caminho entre a parte superior 40 e a parte inferior 42 do espaço interior é mostrado. 0 volume do espaço interior definido entre a parte inferior do espaço interior 42, a primeira extremidade 26, o plano médio 46 e o plano vertical 44 é marcado I (o volume inferior). 0 volume do espaço interior definido entre a parte superior do espaço interior 40, a primeira extremidade 26, o plano médio 46 e o plano vertical 44 é marcado II (o volume superior) . Referindo a Fig 2A, os 15 volumes I e II parecem ser iguais, mas está claro a partir da Fig 2B que o volume I é superior ao volume 2 devido à forma da secção transversal da parede lateral continua 24. A forma de prisma triangular da concha de acordo com uma forma de realização da presente invenção é vantajosa em comparação com uma concha cilíndrica em termos de perda de calor desde o metal quando está posição horizontal e uma cabeça de metal aumentada sobre o agente de tratamento quando está numa posição vertical (a segunda posição). Como é claro a partir do desenho esquemático da Fig 2B, se a concha é preenchida pela metade a superfície do metal exposta ao ar será menor do que uma concha cilíndrica comparável. De maneira similar, quando a concha é articulada desde uma posição horizontal até uma posição vertical a altura do metal será superior a uma concha cilíndrica comparável.

Exemplo 1 e Exemplo comparativo 1: Simulações

Com a finalidade de avaliar com imparcialidade a taxa de perda de calor para uma concha de acordo com uma forma de realização da presente invenção (Exemplo 1) os inventores desenharam duas conchas, Exemplo 1 (de acordo com uma forma de realização da invenção) e uma concha adicional para comparação (Exemplo comparativo 1) e realizaram simulações utilizando a ferramenta de simulação MAGMASOFT. MAGMASOFT é uma ferramenta de simulação líder fornecida por MAGMA Giehereitechnologie GmbH que modela a solidificação e carregamento de molde de fundições. É utilizado tipicamente por fundições para evitar ensaios de fundição demorados e caros. A concha do Exemplo 1 é mostrada na fig 3A (posição vertical) e fig 3B e 3C (posição horizontal) . 0 espaço interior tem uma secção transversal substancialmente triangular. 0 Exemplo comparativo 1 é mostrado na fig 4A (posição vertical) e fig 4B e 4C (posição horizontal). 0 espaço interior tem uma secção transversal circular. Uma 16 linha tracejada é mostrada em cada figura para demonstrar o nível do metal fundido quando as conchas são preenchidas nas suas capacidades de trabalho. Uma comparação das propriedades das duas conchas é mostrada no quadro abaixo.

Exemplo 1 Exemplo Comparativo 1 Capacidade de Trabalho (kg) 3000 3000 área superficial total de volume de metal (mm2) 3719746 3892335 área superficial superior (mm2) 1028446 1354917 Altura de metal - horizontal (mm) 417, 7 427 Altura de metal - vertical (mm) 897 747 Módulo Geométrico (volume/área superficial) (cm) 11,5 11

Como pode ser visto, embora ambas as conchas contenham a mesma quantidade de metal, são preenchidas a níveis diferentes por causa das suas formas diferentes. Na posição horizontal, o metal é preenchido a uma altura similar em ambos os casos, mas quando as conchas são giradas a uma posição vertical, a altura de metal é muito maior para o Exemplo 1 que para o Exemplo comparativo 1. A maior da altura de metal acima do agente de tratamento vaporizável significa que o agente de tratamento vaporizado precisa passar através de mais metal e assim é mais provável de permanecer dentro do metal fundido, o que leva a melhores taxas de recuperação.

Além disso, a área superficial total do metal (em contacto com o ar ou as paredes da concha) e a área superficial superior do metal (em contacto com o ar) é menor para o Exemplo 1 que para o Exemplo comparativo 1. Isto corresponde a um módulo geométrico maior para o Exemplo 1 que para o Exemplo comparativo 1. Portanto, o metal fundido na concha de Exemplo 1 arrefeceria mais lentamente que o metal fundido na concha de Exemplo comparativo 1.

Nas simulações, a concha foi modelada contendo tanto aço fundido e tendo um revestimento refractário com 17 propriedades isolantes quanto esse do material KALTEK (RTM). 0 modelo considera que o material de limite acima do metal seja ar. A simulação foi realizada com duas temperaturas de inicio diferentes (1400 °C e 1580 °C) para o revestimento refractário. Os resultados após 240 segundos são mostrados nas figuras 5A a 5D. 0 resultado da simulação é um diagrama de contorno sombreado do metal, com a escuridão do sombreado sendo inversamente proporcional à temperatura do metal líquido, isto é, quanto mais escuro o sombreado mais frio o metal - os valores reais são indicados pela temperatura chave na simulação.

As Figuras 5A e 5B mostram a temperatura de superfície do metal quando o revestimento refractário tem uma temperatura de inicio de 1400 °C para o Exemplo 1 e Exemplo comparativo 1 respectivamente. A temperatura de superfície do metal é maior para a concha da invenção que para o Exemplo comparativo embora ambas conchas contenham a mesma quantidade de metal e tenham temperaturas de inicio idênticas. Isto é mostrado pela maior proporção de contornos mais escuros (sombreado) na superfície do metal na figura 5B em comparação com a da 5A porque quanto mais escuro o sombreado, mais frio será o metal.

As Figuras 5C e 5D mostram a temperatura de superfície do metal quando o revestimento refractário tem uma temperatura de início de 1580 °C para o Exemplo 1 e Exemplo comparativo 1 respectivamente. De novo, a temperatura de superfície do metal é maior para a concha da invenção que para o Exemplo comparativo como é mostrado pelo sombreado mais claro na figura 5C em comparação com a figura 5D. Isto demonstra que a concha da invenção permite que o metal permaneça mais quente por mais tempo.

Exemplo 2 e Exemplo comparativo 2 - preparação de ferro dúctil

Ferro dúctil foi preparado utilizando uma concha de acordo com uma forma de realização da invenção (Exemplo 2) 18 e uma concha de panela padrão (Exemplo comparativo 2) . Em cada caso, o ferro fundido foi tratado com liga de ferrossilicio de magnésio (FeSiMg). A recuperação de magnésio após 4 e 9/10 minutos foi medida. A recuperação de magnésio foi calculada utilizando a seguinte fórmula: % de recuperação de Mg = (0,76 x (S % em metal de base - S % residual) + % de Mg residual) x 100 / % de Mg adicionado Exemplo 2 A concha 10 mostrada na fig IA foi colocada numa posição vertical com a bolsa 18 no ponto mais baixo. 20,8 kg de liga de f errossilicio de magnésio (5,38% Mg) foram carregados então na bolsa utilizando um funil de pescoço longo colocado na abertura. Após o agente de tratamento ter sido carregado a concha foi girada 90° a uma posição horizontal. A concha foi então preenchida com 1600 kg de ferro fundido a uma temperatura de 1480 °C. A concha foi então girada de volta à posição vertical tal que o Ferro fundido fluiu na bolsa. Um brilho branco foi visto como o ferro fundido reagido com a liga de magnésio. O metal foi deitado para fora da concha inclinando a mesma e deitando para fora da bacia 17. Os resultados estão abaixo.

Exemplo comparativo 2 14,4 kg de liga de ferrossilicio de magnésio (5,38 % de Mg) foram colocados num recesso numa concha de panela padrão e 800 kg de ferro fundido a uma temperatura de 1500 °C (prática padrão) foram deitados na concha. Os resultados estão abaixo.

Exemplo 2 Exemplo comparativo 2 4 minutos 10 minutos 4 minutos 9 minutos Mg residual (%) 0,0550 0,0474 0,0450 0,0350 S antes de tratamento (%) 0,0140 0,0140 0,0070 0,0070 S após tratamento (%) 0,0110 0,0104 0,0046 0,0040 Mg adicionado (%) 0,06994 0,06994 0,09684 0,09684 Recuperação de Mg (%) 82 72 48 38 A recuperação de magnésio é consideravelmente mais elevada para o Exemplo 2 que para o Exemplo comparativo 2. Portanto, a concha de acordo com uma forma de realização da 19 presente invenção parece proporcionar melhores taxas de recuperação que a concha de panela padrão. 20

DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de documentos referidos pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante ou cuidado na sua elaboração, ou IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.

Documentos de patente referidos na descrição • EP 0675862 BI [0024] • WO 2008012492 A [0035]

Claims (14)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Uma concha de tratamento que compreende uma carcaça de concha que contém um revestimento de concha refractário geralmente tubular, sendo a dita concha articulável entre uma posição horizontal e uma posição vertical, o dito revestimento de concha tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade com uma parede lateral continua entre as mesmas, sendo um espaço interior definido entre as ditas primeira e segunda extremidades e a parede lateral continua, o dito revestimento de concha adicionalmente compreendendo uma bolsa para conter um agente de tratamento, sendo a dita bolsa localizada adjacente à primeira extremidade e em comunicação de fluidos com o espaço interior e localizada mais próxima da parte superior que da parte inferior do espaço interior quando a concha está na sua posição horizontal e mais próxima da parte inferior que da parte superior do espaço interior quando a concha está na sua posição vertical, e uma bacia para receber e deitar metal fundido localizada mais próxima da parte superior do que da parte inferior do espaço interior quando a concha está nas suas posições horizontal e vertical, em que na posição horizontal, um volume inferior do espaço interior definido abaixo de um plano a meio caminho entre a parte superior e a parte inferior do espaço interior e entre a primeira extremidade e um plano vertical intermediário à primeira e segunda extremidades é superior a um volume superior do espaço interior definido acima do plano médio e entre a primeira extremidade e o dito plano vertical.

2. A concha de acordo com a reivindicação 1, em que a bolsa se estende desde a primeira extremidade do revestimento de concha para longe do espaço interior. 2

3. A concha de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, em que a razão do volume inferior para o volume superior é de pelo menos 1,5:1.

4. A concha de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a razão da altura do espaço interior quando a concha está na sua posição vertical para a altura do espaço interior quando a concha está na sua posição horizontal é de pelo menos 2:1

5. A concha de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a razão da altura do espaço interior quando a concha está na sua posição vertical para a altura do espaço interior quando a concha está na sua posição horizontal não é mais de 6:1.

6. A concha de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a bolsa se estende desde a primeira extremidade do revestimento de concha para longe do espaço interior e a razão da altura do espaço interior quando a concha está na sua posição vertical para o comprimento da bolsa é de pelo menos 2:1.

7. A concha de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a parede lateral continua é definida por três ou mais porções de parede tal que a secção transversal da parede lateral continua é substancialmente poligonal.

8. A concha de acordo com a reivindicação 7, em que a parede lateral continua é definida por três porções de parede, tal que a secção transversal da parede lateral continua é substancialmente triangular. 3

9. A concha de acordo com a reivindicação 7 ou 8, em que os cantos do poligono são arredondados e/ou os lados do polígono são curvados para fora.

10. A concha de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a parede lateral contínua é definida por três porções de parede lateral, tal que a secção transversal da parede lateral contínua é substancialmente triangular e a razão da altura do espaço interior quando a concha está na sua posição vertical para o comprimento de pelo menos uma das porções de parede lateral é de pelo menos 1,5:1.

11. A concha de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a parede lateral contínua é de construção unitária.

12. A concha de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a carcaça da concha e o revestimento da concha têm substancialmente a mesma forma

13. Um método para o tratamento de metal fundido que compreende carregar a concha de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12 através da colocação de um agente de tratamento na bolsa, carregar a concha com metal fundido enquanto está em posição horizontal até um nível abaixo da bolsa, e articular a concha até à sua posição vertical de modo que o metal fundido flua sobre o agente de tratamento na bolsa.

14. 0 método de acordo com a reivindicação 13, em que a concha é articulada mais de 90° desde a posição horizontal, via a posição vertical, até uma posição de distribuição em que o metal fundido tratado é distribuído através da bacia. 4 4 em 15. 0 método de acordo com a reivindicação 13 ou 14, que o agente de tratamento é um nodularizador.