PT92826B

PT92826B - Tubeira de corte siderurgica

Info

Publication number: PT92826B
Application number: PT92826A
Authority: PT
Inventors: Didier Lasnier; Michel Arnout; Eric Dufour
Original assignee: Air Liquide
Priority date: 1989-01-10
Filing date: 1990-01-10
Publication date: 1995-12-29
Also published as: ES2041147T3; US5002261A; FR2641849B1; JPH02247080A; ATE90438T1; FR2641849A1; DK0378461T3; EP0378461B1; PT92826A; DE69001818D1; EP0378461A1; DE69001818T2

Description

DESCRIÇÃO

As tubeiras de corte correntemente utilizadas em siderurgia para o oxicorte de grandes espessuras a quente, ou para a separaçao a frio, formam uma só peça, de cobre, com um jacto de oxigénio central, apresentando a maior parte entre eles duas coroas de aquecimento concêntricas com o jacto de oxigénio.

A patente francesa N- 86.11.008 propõe uma nova concepção de injectores pàra a alimentaçao com oxigénio da coroa de aquecimento central e uma realização em duas partes desta tubeira de corte, permitindo assim optimizar as velocidades de saída dos gases de aquecimento, ao mesmo tempo que ofere ce ao utilizador a vantagem de, em caso de incidente, apenas se substituir o bloco de corte que provocou a deterioração da parte visível da tubeira.

Como atrás se indicou, a tecnologia mais cor

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rentemente utilizada na concepção das tubeiras de corte para as grandes espessuras é a coroa de aquecimento dupla concêntrica com um jacto de oxigénio central, com uma coroa exterior, de chama muito oxidante, que permite aquecer a parte superior da barra a oxicortar, e uma coroa de aquecimento situada entre est coroa exterior e o jacto de corte central, com chama muito carburante, para obter um grande penacho em torno do jacto de corte que, arrastado por este último, entra em parte na abertura de corte e ajuda ao aquecimento da parte média e do fundo abertura de corte.

Para o jacto de oxigénio, a tubeira denomina da tubeira de Lavai é a mais correntemente usada para obter uma grande velocidade de saída sem explosão do jacto.

Porém, a utilização de um jacto único de corte de grande velocidade, portanto de pressão muito elevada, tem limites, porque pode contribuir para provocar uma insuficiência de aquecimento na parte média da abertura de corte, que conduz, sobretudo na oxicorte a frio, a escavações prejudiciais para a qualidade de corte.

É por esta razao que se propôs, na patente francesa 87.04.523, uma tubeira de oxicorte que compreende dois jactos de oxigénio de corte, tendo entre si uma conduta central para uma chama de aquecimento carbonizante, que assegura uma re tomada de aquecimento em profundidade na abertura de corte bruta que foi feita pelo primeiro jacto de oxigénio e que é acabada pelosegundo jacto de oxigériio. Uma tal tubeira pode ser realizada em duas partes ou uma só peça.

É oportuno notar que a melhoria do aquecimento no fundo da abertura de corte associada a dois jactos de oxigénio de corte a alta pressão permitiu aumentar a velocidade de corte de 20% a frio e de 10% a quente, em relaçao aos proces sos clássicos com jacto único mais eficazes.

A requerente fixou como objetivos resolver simultaneamente três problemas, designadamente:

- Como a realização da conduta de corte e, em particular, a maquinagem da tubeira de Lavai, é um elemento determinante para obter um comportamento eficaz (largura da abertura do corte e velocidada de corte) esta realização é delicada e dispendiosa, tendo em conta a dimensão das tubeiras comercializadas actualmente, visando a presente invenção uma simplificação desta operação.

- Por outro lado, o utilizador do material é actualmente obrigado a possuir dois tipos de tubeiras conforme pretende privilegiar a velocidade de corte (tubeira com dois jactos de corte) ou a largura da abertura do corte (tubeira de jacto de corte único), visando a presente invenção reunir estas duas funções numa e a mesma tubeira.

- Finalmente, por experiência, a duração de vida de uma tubeira de corte está ligada directamente, nas condiçoes normais de utilização à duração de vida da conduta de corte. Com as concepções actuais, é-se obrigado, em caso de diminuição da eficácia quando se verifica depois da limpeza da tubeira, a substituir ou o bloco de corte na versão de jacto único, ou a tubeira completa na versão de dois jactos, visando a presente invenção limitar ainda as peças a substituir. 0 objectivo é pois uma outra concepção da tubeira, que permita resolver os três problemas atrás expostos, mantendo, ou mesmo melhorando, a eficácia dos dois processos e garantindo ao material uma fiabilidade industrial.

A tubeira de corte segundo a presente invenção, do tipo de jacto de oxigénio de corte e coroa de aquecimento em torno do referido jacto, é caracterizada por compreender um corpo de tubeira com duas condutas ligadas a uma conduta de alimentaçao com mistura combustível que desemboca ao ní-

vel de uma das referidas cavidades, denominada primeira cavidade, estando o referido corpo de tubeira associado com pelo menos um conjunto de três peças intercalares, duas das quais deno minadas de corte, adaptadas a encaixar-se uma na primeira cavi dade com obturaçao da saída do meio de alimentação com mistura combustível e comunicação com a conduta de oxigénio de corte, e a outra na segunda cavidade, sendo a terceira peça intercalar uma pequena tubeira de aquecimento suplementar adaptada para se encaixar, em vez da primeira peça intercalar de corte, na primeira cavidade com estabelecimento de uma comunicação de condutas de aquecimento da pequena tubeira com o meio de alimentaçao com mistura combustível.

Assim, a tubeira pode ser utilizada em duas versões, ou sejam uma versão de jacto único associada a uma pequena tubeira de aquecimento que confere uma potência de aquecimento de superfície notével precisamente antes da intervenção do jacto de corte enquanto que procedendo a um simples recuo da referida pequena tubeira de aquecimento e encaixando uma peça intercalar de corte - que se situa à frente do jacto de corte da peça intercalar inicial de corte - se realiza, praticamente com os mesmos constituintes essenciais do corpo da tubeira, uma tubeira de dois jactos de corte de acção particularmente rápida.

Segundo uma forma de realizaçao preferida, o corpo de tubeira compreende dois corpos encaixados um no outro isto é, um corpo denominado de injectores com núcleo e cabeça de injectores com um certo número de gargantas de alimentação escalonadas de constituintes gasosos (oxigénio de aquecimento, oxigénio de corte, gás combustível), formando um ressalto de encosto para um corpo anular denominado de aquecimento, com meios de fixaçao com orientação angular determinada do referido corpo anular de aquecimento no referido núcleo de corpo de injectores, incorporando o referido corpo anular de aquecimento condutas longitudinais de aquecimento no alinhamento com condutas homólogas da cabeça de injectores, que estão ligados, por um lado, a uma conduta que desemboca numa garganta de alimenta-

ção com combustível e, por outro lado, a uma conduta denominada de injector que desemboca numa garganta de alimentação com oxigénio de aquecimento, formando o meio de alimentaçao com mistura combustível ao nível da primeira cavidade da peça intercalar uma câmara transversal alimentada com mistura combustível por condutas longitudinais, cada uma delas ligada, por um lado, a uma conduta que termina na garganta de alimentaçao com combustível e, por outro lado, a uma conduta denominada de injector, ligada a uma garganta de alimentação com oxigénio de aquecimento. Encontra-se aqui a realização em duas partes, conhecida em si, mas adaptada à função nova de recepção de peças intercalares de corte e/ou de aquecimento amovíveis e permutáveis. Graças à câmara transversal de alimentaçao com mistura combustível com baixo teor de oxigénio, portanto.fortemente carbonizante, pode-se, por um lado, completar a alimentação da pequena tubeira de aquecimento que se efectua em parte por uma cabeça com conduta de admissao de oxigénio, denominada de corte, que desemboca em condutas longitudinais de aquecimento da pequena tubeira e, por outro lado, alimentar com mistura combustível carburante uma conduta longitudinal intercalar feita entre as duas cavidades de peças intercalares.

As características e vantagens da presente invenção serão aliás mais evidenciadas na descrição que se segue, dada a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam:

A fig. 1, uma vista em corte do corpo de tubeira com uma pequena tubeira de aquecimento e um injector de corte na posição não montada;

A fig. 2, uma meia vista parcial análoga à da fig. 1, com desfasamento angular;

A fig. 3, uma vista análoga à da fig. 1, com a pequena tubeira de aquecimento e o injector de corte na posição montada;

A fig. 4, uma vista de frente segundo as setas (III-III)

da tubeira segundo a fig. 3;

A fig. 5, uma vista em corte do corpo de tubeira segundo a figura 1, equipada com dois injectores de corte;

A fig. 6, uma vista de frente segundo a direcção (VI-VI) da fig. 5;

A fig. 7, uma vista em corte transversal pela linha (VII-VII) das figuras 5 e 3, respectivamente.

Com referência aos desenhos anexos, uma tubeira de corte (1) é montada num corpo de maçarico (2) (representado a tracejado) e incorporando uma conduta axial de alimentação com oxigénio de corte (3), uma conduta de alimentaçao com oxigénio de aquecimento (4) que se subdivide em duas condutas (4¹) e (4), e uma conduta de alimentação com combustível (5) .

A tubeira de corte compreende um corpo central chamada corpo de injectores (11) no qual se fixa um corpo dito de aquecimento (12).

corpo de injectores (11) uma parte de montante (13) de forma geral cónica adaptada para se encaixar no corpo do maçarico (2) e apresentando três gargantas escolonadas axialmente(14),(15) e (16), uma das quais (14) vai ficar em frente da saída da conduta de alimentaçao com combustível (5), formamdo assim uma câmara de distribuição anular (14) de combustível e indo as outras duas ficar em frentee das saídas respectivamente das condutas (4*) e (4) de alimentação com oxigénio de aquecimento, formando assim duas câmaras de distribuição anulares de oxigénio de aquecimento (15) e (16) dispostas axialmentede um lado e do outro da câmara de combustível (14). Uma conduta larga axial (18) apresenta-se em frente da saída da conduta de oxigénio de corte (3), enquanto que se distinguem, da periferia para o interior:

- Na periferia, um conjunto anular (oito, no desenho) de condutas longitudinais (21), denominadas de limpeza, que

partem da câmara transversal de alimentação com oxigénio de aquecimento (16) e desembocando todas através de um ressalto (22) do bloco de injectores (11):

duas condutas longitudinais denominadas de pré-aquecimento (23) e (24) alimentadas com combustível através de uma conduta (25) que parte da câmara de combustível (14) e através de uma pequena conduta de injector (26) que parte da câmara anular com oxigénio de aquecimento (16) e desembocando todas através de um ressalto (22) do bloco de injectores (11) (fig.l, 3, 5 e 8);

um conjunto (dezasseis, no desenho) anular de condutas, denominadas de aquecimento (28), inclinadas para fora e para jusante, alimentadas com oxigénio por uma conduta de injector (29) que parte da câmara anular de oxigénio de aquecimento (15) e por uma conduta (30) que parte da câmara de anular de combustível (14) e desembocam todas através do ressalto (22) do corpo de injectores (11);

intercaladas entre certas condutas da coroa de condutas de aquecimento ( 28) estão dispostas (ver fig. 2) várias condutas de aquecimento carburantes (31), numa disposição anular, ligadas através de uma conduta (32) à câmara de alimentaçao com combustível (14) e através de uma conduta (33) de injector (34) que parte da câmara de alimentaçao com oxigénio de aquecimento (36). Estas condutas de aquecimento carburante (31) sao longitudinais e, ao contrário das condutas de aquecimento (28) que, inclinadas para fora, desembocam através do ressalto de montante (22), prolongam-se para uma parte oval em forma de núcleo (35) do corpo de injectores (11) até desembocar através de uma face dianteira terminal (36) deste corpo de injectores (11);

a conduta de oxigénio de corte (18) subdivide-se em duas condutas (37) e (38), cujos eixos estão num plano diametral médio entre as condutas de pré-aquecimento (23) e (24) e desembocando através da face dianteira (36).

sob a forma de uma peça anular com, do lado de montante, uma face interior (41) montada de maneira deslizante sobre a face exterior (42) do núcleo (35) do corpo de injectores (11) até ir encostar-se contra o ressalto (22) deste corpo de injectores (11) com uma orientação pré-determinada, graças a cavilhas (43), em relação ao corpo de injectores (11), e graças a uma chaveta (44) em relação ao corpo de maçarico (2). Do lado de jusante, o corpo de aquecimento (12) fecha-se numa peça maciça (61) para além de um plano anular cortado (62) cujo diâmetro mais largo se situa a uma pequena distância da face dianteira (36) do bloco de injectores (11), de modo a formar uma garganta transversal circular (55) na qual desembocam as condutas de aquecimento carburante (31) .

Este corpo de aquecimento (12) apresenta uma orla radialmente para fora (45) na qual se formam condutas longitudinais (46) no prolongamento exacto das condutas de limpeza (21) do corpo de injectores (11) e desembocando em (47).

Do mesmo modo, duas condutas longitudinais de pré-aquecimento (48) e (49) apresentam-se no prolongamento exacto das duas condutas de pré-aquecimento (23) e (24) do corpo de injectores (11) para desembocar em (50) e (51) através da face transversal dianteira (52) do corpo de aquecimento (12). Igualmente condutas de aquecimento (53) inclinadas para jusante e para o centro, iniciam-se a montante exactamente em frente - não visível nos desen hos - da saída das condutas de aquecimento (28) do corpo de injectores (11), para desembocar em (54) através da face dianteira (52) do corpo de aquecimento (12). 0 corpo de aquecimento (12) apresenta igualmente duas grandes perfurações longitudinais (56) e (57) que se apresentam axialmente no prolongamento das condutas de oxigénio de corte (37) e (38).

Estas perfurações (56) e (57) bem como uma parte terminal alargada (58) e (59) das condutas (37) e (38) servem de alojamentos para uma peça intercalar de corte (63), para uma segunda peça intercalar de corte (64) ou para uma peça inter-

calar que constitui a pequena tubeira de aquecimento (65).

A peça intercalar de corte (63), ou (64), apresenta uma larga conduta (66) de tubeira covergente-divergen-te (67). Ela apresenta na sua face exterior uma rosca (68) adaptada para cooperar com um furo roscado (59) da cavidade em (58) e (59) e um certo número de contrapunçoados longitudinais (69). Na posição montada (fig. 3 e 5), uma peça intercalar de corte (63) (fig. 3) ou (56-64) (fig. 5) estão enroscadas no fundo numa cavidade (57,59) e/ou (56,58), sendo a conduta axial (66) alimentada com oxigénio de corte pela conduta (38) (fig. 3) pelas condutas (38) e (37) (fig. 5), enquanto que os contrapunçoa·· dos (69) formam com a parede das cavidades (56) ou (57) uma coroa anular de condutas (69) em torno da conduta axial (66), ligadas a montante à câmara de mistura de combustível formada pela garganta circular (55), por sua vez alimentada pelas condutas (31) .

Uma pequena tubeira de aquecimento (65) apresenta uma cabeça (70), com junta de estanqueidade (71), com uma conduta axial (72) que desemboca radialmente pelas condutas (73) numa garganta (74) que forma, na posição montada, uma câmara distribuidora (74) de oxigénio (denominada de corte) que é aqui utilizada com oxigénio de aquecimento para uma coroa de condutas longitudinais (75), de diâmetro cada vez maior até desembocarem (76). A pequena tubeira de aquecimento (65) apresenta um estreitamento anular (77) no sítio da garganta transversal (55), sendo a este nível feitas perfurações radiais (78), de modo que uma parte de jusante (75') das condutas (75) é alimentada com mistura combustível.

Nota-se que entre as cavidades (56) e (57) do corpo anular de aquecimento (12) é feita uma abertura de corte (80) que constitui uma conduta de aquecimento suplementar com efeito carbonizante, especialmente útil quando a tubeira está equipada com duas peças intercalares que formam dois jactos de corte que intervêm sucessivamente, assegurando o aquecimento intermediário assim realizado uma retoma de aquecimento numa

zona média ou inferior da abertura de corte esboçada pelo primeiro jacto de corte (64).

Nota-se que nos dois casos o aquecimento antes do corte é reforçado em (50) e (51), que representa a frente de ataque do corte futuro.

Por outro lado, nota-se que o jacto de corte (63) que intervém, seja a título único depois da pequena tubeira de aquecimento (fig. 3), seja depois do esboço da abertura de corte feito pelo jacto de corte (64) (fig.5), tem a sua acção reforçada por uma coroa anular de chamas (69) alimentadas com mistura também com acção carbonizante.

A coroa anular de jactos de oxigénio que desemboca na saída (47) das condutas (46) ao nível da porca de fixaçao, tem a função de impedir toda ligaçao definitiva entre a tubeira e a porca que habitualmente pode resultar de projecçoes de metal em fusão. 0 oxigénio fornecido a este sítio assegura a queima instantânea, ou pelo menos uma acção de repulsão, das projecções de metal em fusão.

Claims

REIVINDICAÇÕES

- lã _

Tubeira de corte siderúrgica com jacto de oxigénio de corte e coroa de aquecimento em torno do referido jacto caracterizada por compreender um corpo de tubeira com duas condutas ligadas a uma conduta de alimentaçao de oxigénio de corte que terminam em duas cavidades alinhadas segundo um eixo diametral, com um meio de alimentação com mistura combustível que desemboca ao nível de uma das referidas cavidades, denominada primeira cavidade, estando o referido corpo de tubeira associado com pelo menos um conjunto de três peças suplementares, sendo duas dessas peças suplementares, denominadas de corte, adaptadas para se aplicar, uma na primeira cavidade com obturaçao da saída do meio de alimentaçao com mistura combustí10 vel, e comunicação com a conduta de oxigénio de corte, a outra na segunda cavidade, sendo a terceira peça suplementar uma pequena tubeira de aquecimento suplementar adaptada para se aplicar, em vez da primeira peça suplementar de corte, na primeira cavidade, com estabelecimento de uma comunicação de condutas de aquecimento da pequena tubeira com o meio de alimentaçao com mistura combustível.

- 25 Tubeira de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a pequena tubeira de aquecimento compreender uma cabeça de conduta de admissão de oxigénio de corte que desemboca nas referidas condutas de aquecimento de pequena tubeira .

- 35 Tubeira de corte de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizada por o corpo de tubeira compreender dois corpos encaixados um no outro, isto é um corpo de injectores num núcleo e cabeça de injectores com várias gargantas escalonadas de alimentaçao de constituintes gasosos, designadamente oxigénio de aquecimento, oxigénio de corte, gás combustível, formando um ressalto de encosto para um corpo anular denominado de aquecimento, com meios de fixaçao com orientação angular determinada do referido corpo anular de aquecimento no referido núcleo de corpos de injectores, incorporando o referido corpo anular de aquecimento as^; condutas longitudinais alinhadas de aquecimento no alinhamento das ondutas homólogas da cabeça de injectores, que sao ligadas por um lado a uma conduta que desemboca numa garganta de alimentação com combustível, por outro lado a uma conduta denominada de injector que desemboca numa garganta de alimentação com oxigénio de aquecimento, formando o meio de alimentação com mistura combustível de pequena tubeira de aquecimento uma câmara transversal ligada por condutas . longitudinais de alimentçao com mistura combustível, cada uma delas ligadas, por um lado, a uma conduta que termina na garganta de alimentação com combustível e, por outro lado, a uma conduta denominada de injector ligada a uma garganta de alimentação com oxigénio, denominada de corte, utilizada aqui com oxigénio de aquecimento.

Tubeira de corte de acordo com a reivindicçao 3, caracterizada por o corpo anular de aquecimento se esten der axialmente para além do núcleo com uma parte terminal maciça que apresenta duas passagens que formam partes terminais das cavidades das peças suplementares, estando a face frontal terminal do núcleo a uma pequena distância do fundo interior da parte terminal maciça do corpo anular de aquecimento, de modo a forma uma garganta anular transversal que forma a referida câmara de alimentaçao com mistura combustível, na qual desembocam as condutas de alimentaçao com mistura combustível de extensão longitudinal .

- 55 _

Tubeira de corte de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por as condutas de extensão longitudinal de alimentaçao que desembocam na garganta transversal entre a face dianteira de núcleo e o fundo da parte terminal maciça do corpo anular de aquecimento serem formados exclusivamente no núcleo do corpo de injectores.

- 6ã Tubeira de corte de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizada por as peças suplementa res de corte e a pequena tubeira de aquecimento apresentarem numa parte do seu comprimento axial um fio de rosca que coopera com uma rosca correspondente de uma cavidade.

Tubeira de corte de acordo com a reivindi cação 6, caracterizada por as roscas serem formadas nas condutas-cavidades do núcleo do corpo de injectores.

- 85 Tubeira de corte de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizada por uma peça suplementar de corte apresentar uma conduta longitudinal de oxigénio de corte com secção convergente-divergente.

- 95 _

Tubeira de corte de acordo com a reivindi cação 8, caracterizada por uma peça suplementar de corte apresentar num comprimento axial terminal uma coroa anular de ranhuras periféricas.

- 105 _

Tubeira de corte de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizada por ter um conjunto de peças suplementares de corte com configurações exteriores idên ticas de montagem e passagens interiores de oxigénio de corte de diâmetros diferentes.

- 115 _

Tubeira de corte de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizada por a pequena tubeira de aquecimento apresentar, para além do fio de rosca de montagem, uma extensão de cabeça de secção reduzida com junta tórica deestanqueidade e uma conduta axial que desemboca em condutas radiais.

12^s

Tubeira de oorte de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7 e 11, caracterizada por a pequena tubeira de aquecimento compreender a um nível intermédio um encur tamento do diâmetro exterior com as condutas radiais desembocan do cada uma numa conduta longitudinal de pequena tubeira.

- 13^ Tubeira de corte de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 12, caracterizada por se formar uma conduta longitudinal intercalar entre as duas cavidades das peças suplementares da parte terminal maciça do corpo anular de aquecimento, nascendo a referida conduta ao nível da câmara transversal de alimentação.

- 14§ Tubeira de corte de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 13, caracterizada por o corpo anular de aquecimento apresentar uma extensão radialmente exterior apoiada numa extensão radialmente exterior da cabeça de injectores do corpo de injectores, com condutas longitudinais alinhadas através das referidas extensões e desembocando, na cabeça de in jectores, numa garganta de alimentação com oxigénio de aquecimento .