PT95084A - Processo e dispositivo para retirar volumes doseados de metal liquido dum reservatorio que contem metal fundido - Google Patents

Description

Descrição referente à patente de invenção de Alcan Deutschland GmbH, alemã, industrial e comercial, com sede em Hannoversche Strasse 1, D-3^00 Gottingen, República Federal Alemã, (inventores: Georg BILZ, Hans LAMMERMANN Wilhelm HERTLEIN e Winfried GRA-BIETZ, residentes na Alemanha Ocidental), para "PROCESSO E DISPOSITIVO PARA RETIRAR VOLUMES DOSEADOS DE METAL LÍQUIDO DUM RESERVATÕRIO QUE CONTfiM METAL FUNDIDO". A invenção refere-se a um processo e a um dispositivo para retirar volumes doseados diferente de metal líquido dum reservatório que contém metal fundido com alturas do nível superior do banho variáveis e passagem do metal para um dispositivo de fundição por intermédio de uma colher de vazamento a-berta de um dos lados de acordo com o conceito principal da reivindicação 1 ou da reivindicação 13.

Na fundição de metais, deve retirar-se um volume de metal líquido doseado de maneira relativamente exacta para o vazamento em coquilha para cada peça fundida, transportar este volume para a coquilha e despejá-lo com uma determinada velocidade de vazamento no funil de entrada para alimentação da coquilha.

No método tradicional empregado para esse efeito, a . recolha e o vazamento realiza-se manualmente por meio dum co-[ lherão ou de uma colher de vazamento. Para esse efeito, o ope- 1

rário fundidor mergulha a colher fixada na extremidade duma haste com manipulo com a aresta do rebordo na massa fundida de metal e roda a colher por baixo do nível superior do metal líquido de modo que um determinado volume de metal controlado pela profundidade da imersão é retirado da massa de metal fundido. Em seguida, o operário fundidor retira a colher do banho de metal fundido com a abertura na posição horizontal, transporta--a até à coquilha e despeja-a por basculamento por cima do bico de vazamento. Este método Tradicional necessita a realização dum trabalho manual pesado e depende da habilidade e da maneira de trabalhar precisa do operário fundidor. Como o volume necessário em cada realização do processo não pode ser doseado relativamente ao seu valor com a exactidão necessária no processo de retirada do volume, como regra geral, o operário fundidor retira um volume maior e descarrega no banho de metal em fusão o resto de metal que fica na colher depois do enchimento da coquilha. Esta maneira de proceder origina, ao descarregar-se a colher, turbulências e a formação de espuma na massa fundida que se encontra dentro do cadinho para conservação do calor.

Para diminuir este trabalho manual pesado dos operários fundidores e para evitar as influências negativas que dependem da habilidade e da maneira de trabalhar do operário fundidor, desenvolveram-se já dispositivos de doseamento e fundição automáticos. Estes dispositivos trabalham em geral de tal maneira que contém uma colher de vazamento que pode rodar, virar e ser accionada por intermédio de um mecanismo de maneira que pode deslocar-se num sentido e no sentido oposto entre um ou vários cadinhos de armazenagem a quente e, na maior parte das vezes, várias coquilhas e ser basculada.

Um processo que corresponde ao conceito principal da reivindicação 1 assim como um dispositivo que corresponde ao conceito principal da reivindicação 13 é conhecido por meio do pedido de patente alemã publicado para inspecção pública DE -OS 28 04 381. Nesse caso, mergulha-se uma colher para vazamento com o auxílio de sondas a partir de uma posição de espera definida por cima do nível superior do banho para retirar o volume de metal fundido com o fundo da colher até uma profundidade de- 2 Ν rv.

finida no banho de metal fundido. Nestas circunstâncias, o metal que constitui a massa fundida passa por cima do rebordo da colher para o espaço vazio da colher, provocando o aparecimento de turbulência. Assim que o espaço livre da colher está cheio, retira-se a colher de vazamento do banho de metal e mantém-se numa posição inclinada exactamente regulada durante um curto intervalo de tempo por cima do nível superior do metal líquido contido no banho de metal fundido. Até ficar retido o volume pretendido, o excesso de metal líquido escorre por cima do rebordo da colher de maneira semelhante a água e cai para a massa fundida de metal contida no cadinho de armazenagem a quente provocando mais turbulência e a formação de espuma. É também inconveniente o facto de o processo de vazamento e de doseamento previsto necessitar de relativamente muito tempo porque o enchimento da colher com a massa de metal fundido e depois o seu escorrimento subsequente ao levantar a colher e ao mantê-la por cima da massa de metal fundido têm de se efectuar de maneira relativamente lenta a fim de se evitar a turbulência e a formação de espuma, pelo menos, na medida do possível. A prática no entanto mostrou que, não obstante todo o cuidado e a realização lenta das operações, no método de trabalho, descrito, não é possível evitar turbulências e a formação de espuma na zona da superfície superior do banho de metal líquido .

Outros desenvolvimentos conhecidos neste domínio (Patente de invenção Alemã DE 30 17 807, Pedido de Patente Alemã publicado DE - OS 30 34 913, Patente de invenção Alemã DE 34 12 126, Pedido de Patente Alemã publicado DE - OS 34 20 415, Patente de Invenção Alemã EP 01 29 270 e Patente de Invenção Norte-Americana Numero 4 558 421) referem-se a pormenores da colher de vazamento, como por exemplo a adopção da chamada bolsa de captação da espuma ou os aperfeiçoamentos dos dispositivos de accionamento e de comando. Estes dispositivos conhecidos, no entanto, trabalham fundamentalmente também de acordo | com o princípio acima descrito de maneira que possuem igualmen- 3 te os inconvenientes mencionados relativamente à turbulência e à formação de espuma. 0 objectivo da presente invenção é proporcionar um processo e um dispositivo do tipo indicado no conceito geral da reivindicação 1 e da reivindicação 13, respectivamente de tal maneira que, com uma rápida maneira de proceder, são evitadas de maneira praticamente completa turbulências e formação de espuma não só na colher de vazamento mas também na superfície livre do banho de metal.

De acordo com a presente invenção, este objectivo é atingido devido ao facto de, durante o procedimento de enchimento, o volume de massa de metal fundido que se encontra dentro da colher de vazamento se mantenha essencialmente tranquilo em relação à massa de metal fundido que se encontra no cadinho de armazenagem a quente e se conserve numa posição inalterada. Por outras palavras, o objectivo proposto é atingido de acordo com a presente invenção deslocando a colher de vazamento com o seu lado aberto dirigido para o banho a partir de uma posição de interrupção bem definida precisamente por cima da superfície do banho de tal modo que sofra uma deslocação de rotação de o 180 relativamente ao banho em torno dum eixo de um eixo fixo que se prolonga virtualmente - ou realmente - no plano médio da colher, depois do que ela mergulha no banho com um lado do seu rebordo de abertura no sentido aproximadamente perpendicular e roda dentro do banho sem sofre qualquer deslocação horizontal de modo que, no fim do movimento de rotação está cheia com a massa de metal fundido, está com a sua abertura voltada para cima dentro do banho, a partir da qual ela é levantada por deslocamento do seu suporte e em seguida pode ser deslocada para o local de vazamento. Por meio desta maneira de proceder para tirar a massa de metal fundido garante-se que a massa de metal fundido, não obstante se retirar o volume de metal inevitavelmente por imersão da colher de vazamento praticamente não é sujeita a componentes de deslocamento horizontal de tal maneira que a massa de metal fundido que se encontra dentro do cadinho de armazenagem a quente fica em repouso mesmo no processo de retirada e não é pertubada por correntes de metal turbulentas. - 1J -

Mediante a maneira de proceder de acordo com a presente invenção, nomeadamente no cadinho de manutenção a quente formam-se apenas fundamentalmente dois volumes de metal que praticamente ficam em repouso, separados um do outro pela parede da colher de vazamento e o volume que se encontra em repouso dentro do espaço da colher é retirado do volume que fica retido no cadinho de conservação a quente sem a formação de turbulências relevantes. Mediante a introdução da colher de vazamento e o seu movimento rotativo de acordo com a presente invenção, a camada de óxido existente sobre a superfície superior do banho é realmente cortada pela margem da colher sem fazer remoinhos e recebida no espaço vazio da colher.

Além disso, ainda se consegue que a formação de pingos depois da saída da colher da massa fundida de metal não se verifique de tal maneira que se evite de maneira especial a in-desejada formação de espuma.

Também o próprio processo de retirada da colher é praticamente isento da formação de espuma porque a massa fundida de metal ao ser retirado o volume pretendido quase não se agita.

As reivindicações secundárias 2 a 12 têm como objecto aperfeiçoamentos vantajosos do processo de acordo com a presente invenção.

Se se procede de acordo com a maneira de proceder a que se refere a reivindicação 2, obtém-se como resultado a vantagem de se evitar ainda mais a formação de remoinhos na massa de metal fundido porque a colher de vazamento não mergulha verticalmente na massa de metal fundido com o seu lado fechado voltado para baixo como acontece no caso do processo conhecido anteriormente mencionado.

Além disso, a definição de uma posição de fim de curso possibilita uma regulação simples da quantidade doseada porque esta é determinada, para um dado tamanho da colher, por meio da altura da posição de fim de curso por cima da superfície do banho e, em cada processo de vazamento, pode ser mantida com exactidão. 5 1 f

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Se a colher de vazamento puder rodar em torno de um seu eixo horizontal que passa pelo seu bico de vazamento, de acordo com a reivindicação 3, no processo de conservação da colher à volta de uma certa distância horizontal durante o processo de vazamento, obtém-se como resultado a vantagem de, também se verifica a vantagem de, com uma construção deste tipo, a parte da colher de vazamento mergulhada no banho também realizar um movimento de rotação puro em relação ao banho de metal fundido e não sofrer praticamente nenhuma componente de movimento de deslocação horizontal linear de maneira que se evita o movimento ou a agitação indesejada da massa metálica fundida.

Procedendo desta maneira ainda se consegue que a colher de vazamento, depois de despejar o metal na coquilha, possa novamente ser transportada para uma posição tal que a camada de óxido que fica aderida à colher de vazamento possa cair, o que ainda é facilitado pelo facto de a colher não precisar de ter nenhuma das assim chamadas bolsas iniciais de espuma e não possuir bordos nem cantos em que a camada de óxido possa fixar--se. Por outras palavras, isto significa que a limpeza da colher de vazamento se pode efectuar com facilidade por rotação na sua posição elevada.

As reivindicações 14 a 20 têm como objecto aperfeiçoamentos vantajosos do dispositivo de acordo com a presente invenção.

Em seguida, para ulterior esclarecimento e para melhor compreensão da invenção, descreve-se pormenorizadamente e esclarece-se um exemplo duma forma de realização de um dispositivo de acordo com a presente invenção assim como uma representação esquemática da realização do processo com referência aos desenhos anexos.

Nestes desenhos: a Figura 1 é uma representação esquemática dum dispositivo de acordo com a presente invenção e a Figura 2 é uma representação correspondenão à Figura 1 do decurso da operação de vazamento do processo de acordo com a presente invenção. - 6 - ι

Na Figura 1, está representado um dispositivo (1) de acordo com a presente invenção que possui uma colher de vazamento (2) que é montada num suporte (3) num mecanismo da colher (4). 0 mecanismo da colher (4) pode possuir um accionamento hidráulico, pneumático ou eléctrico do tipo e da maneira de funcionamento usuais por intermédio de conjuntos de accionamento convencionais e compreende ainda um conjunto de comando não representado pormenorizadamente na Figura 1 para o comando de todos os movimentos em relação a todos os eixos do espaço assim como a deslocação de rotação ou de basculamento da colher de vazamento (2). 0 dispositivo de acordo com a presente invenção (1) possui ainda uma sonda (5) que I montada no mecanismo da colher (4) e que coopera com o dispositivo de comando ou com um fornecedor de impulsos para o mesmo ao tocar na superfície do banho de metal fundido mediante a elaboração dum sinal. A Figura 1 mostra ainda um cadinho de armazenagem a quente (6) no qual está contida a massa de metal em fusão (7). A superfície superior do banho que possui uma camada sobrena-dante de óxido é designada com (8). 0 cadinho de armazenagem a quente (6) pode ser de qualquer tipo e forma de realização.

Na forma de realização representada na Figura 1, a colher de vazamento (2) está assente no apoio (3) por cima do seu bico de vazamento (9) de forma a poder rodar. Neste caso, a Figura 1 mostra uma posição de fim de curso representada a linha interrompida da colher de vazamento (2), para a qual esta é actuada lentamente depois de assumir uma posição intermédia. A descida da colher de vazamento (2) até à posição intermédia realiza-se com uma elevada velocidade até a colher de vazamento (2) ter entrado dentro do cadinho de armazenagem a quente (6) tão extensamente que a sonda (5) encosta à superfície livre do banho de metal fundido e origina um sinal por intermédio do qual é ligado um fornecedor de impulsos não representado do dispositivo de accionamento e de comando o qual comanda a posterior descida da colher de vazamento (2) oom uma velocidade mais lenta até à posição exactamente representada na Figura 1 por - 7 -

- cima da superfície livre do banho (8) e a faz parar nessa posição . A partir desta posição a colher de vazamento (2), na forma de realização do dispositivo (1) de acordo com a presente invenção, roda sobre o seu bico de vazamento (9) de tal modo que mergulha na massa de metal fundido (7) com o rebordo (10) que fica em frente do seu bico de vazamento (9). Simultaneamente, a colher de vazamento (2) mantém o seu apoio (3) horizontalmente de tal maneira que a parte da colher de vazamento (2) mergulhada na massa fundida não realiza praticamente movimentos com componentes horizontais. Por outras palavras, a colher de vazamento (2), no seu movimento rotativo, comporta-se como se o seu eixo de rotação se encontrasse aproximadamente ao nível da superfície livre do banho de metal fundido e no plano médio da colher de vazamento. A evolução do movimento da colher de vazamento (2) ao mergulhar na massa de metal fundido (7) é imediatamente evidente a partir da representação da Figura 2 que mostra as posições individuais de rotação da colher de vazamento (2) e a correspondente posição horizontal do apoio (3). Depois de a colher de vazamento (2) ter realizado o seu movimento de rotação, no fim do movimento para retirada de metal, emerge da massa de metal fundido (7) oom a sua abertura (11) voltada para cima. Esta posição está representada na Figura 1 pelas linhas a traço e ponto da colher de vazamento (2) e do apoio (3). A partir desta representação conclui-se ainda que o apoio (3) realizou um deslocamento horizontal cujo comprimento corresponde aproximadamente ao diâmetro da colher de vazamento. A partir desta posição final mencionada em último lugar, na qual a colher de vazamento (2) retirou o volume pretendido do cadinho de armazenagem a quente (6), a colher de vazamento (2) pode deslocar-se até a uma coquilha de acordo com a maneira de proceder usual e aí ser descarregada.

Para a limpeza da colher de vazamento (2), esta é de novo feita rodar como se representa a linha tracejada na Figura • 1 na posição superior, em que a camada de óxido que ficou ade- - 8 -

rida à colher de vazamento pode cair para fora da colher de vazamento porque esta não possui arestas nem esquinas em que a camada de óxido se possa fixar, de tal maneira que a purifica ção da colher de vazamento se pode fazer de maneira simples e favorável do ponto de vista de custos pela mencionada rotação superior.

Para o efeito, o accionamento da colher pode ter a forma de um accionamento puramente rotativo que, sem limitação do ângulo de rotação, pode ser accionável nos dois sentidos de rotação.

De acordo com o exemplo da forma de realização representada na Figura 1, o rebordo de vazamento (10) é formado pelo rebordo da colher de vazamento (2) que fica em frente do bico de vazamento (9). Neste caso, o bico de vazamento (9) tem uma forma tal que se consegue um esvaziamento o mais calmo possível ao bascular em torno do eixo horizontal.

Fundamentalmente, é também possível acertar a disposição de tal modo que o rebordo de vazamento (10) e o bico de vazamento (9) é formado por um e o mesmo rebordo se o apoio da da colher se realizar durante a descarga do metal de maneira apropriada. A velocidade de esvaziamento pode ser controlada de acordo com um programa previamente estabelecido que corresponde às exigências da coquilha no decurso do processo de fundição. A deslocação do apoio da colher pode realizar-se de tal maneira que se possam utilizar várias coquilhas e/ou cadinhos como alternativa.

Muito embora na forma de realização do dispositivo (1) representada na Figura 1, o assentamento da colher de vazamento (2) se faça por intermédio dum eixo horizontal que fica na zona do seu bico (9), é também geralmente possível fazer a colher de vazamento (2) com a forma de calote esférica que pode rodar em volta de um eixo de rotação horizontal que compreende o ponto central da esfera. Neste caso, o deslocamento horizon-[ tal do apoio da colher de vazamento pode não existir sem que - 9 -

Claims (1)

1. apareça uma turbulência indesejada na massa de metal fundido. REIVINDICAÇÕES - 1â - Processo para retirar volumes doseados diferentes de metal líquido de um cadinho de armazenagem a quente (6) com alturas do nível superior do banho variáveis e passagem do metal para um dispositivo de fundição por intermédio de uma colher de vazamento (2) aberta de um dos lados para dentro da qual o metal entra por imersão na massa fundida de metal (7) passando por cima de um rebordo de vazamento (10) e a partir da qual é despejado para dentro do dispositivo de fundição por basculamento em torno de um eixo horizontal passando por um bico de vazamento (9), em que a colher.de vazamento (2) para o enchimento do dispositivo de função é transportada até ao cadinho de armazenagem a quente (6) por meio de um mecanismo de suporte da colher (4), aí é colocada uma posição de espera por abaixamento até um nível bem definido por cima do cadinho de armazenagem de metal líquido (8), em seguida após um sinal é abaixada até penetrar na massa de metal fundido (7) e é cheia com um determinado volume de massa fundida de metal que passa por cima do rebordo de vazamento (10), em seguida é deslocada na posição horizontal até chegar ao dispositivo de fundição e aí finalmente este volume de metal fundido é despejado no dispositivo de fundição por basculamento passando pelo bico de vazamento (9) , caracterizado pelo facto de, durante o processo de enchimento, os volumes de massa de metal fundido que se encontram de cada vez dentro da colher do vazamento (2) se mantém essencialmente em repouso em relação à restante massa de metal fundido (7) que se encontra no cadinho de armazenagem a quente (6) e em posição inalterada. 10

   - 2* - Processo de aoordo com a reivindicação 1, ca-racterizado por se virar a colher de vazamento (2) por cima do nível superior do banho numa posição de fim de curso de tal maneira que ela penetre no banho de metal fundido (7) com o rebordo de vazamento (10) essencialmente perpendicular à superfície livre do banho (8). - 3S - Processo de acordo com a reivindicação 2, ca-racterizado pelo facto de se rodar a colher de vazamento (2) em torno dum eixo aproximadamente horizontal que se prolonga na área do bico de fundição (9). - 4i - Processo de acordo com a reivindicação 3, ca-racterizado pelo facto de a colher de vazamento (2) durante a rotação ser actuada com o respectivo apoio (3) horizontalmente de tal maneira que a parte da colher de vazamento (2) mergulhada no banho realize um movimento de rotação virtual em torno dum eixo virtual fixo relativamente ao banho que fica num plano médio da colher de vazamento e, dessa forma não sofra a acção de essencialmente nenhumas componentes de deslocações horizontais lineares relativamente ao banho. _ 5a _ Processo de acordo com qualquer das reivindicações 2 a 4- caracterizado por se actuar a colher de vazamento (2) na posição de fim de curso com a abertura (11) voltada para baixo. - 6§ - 11

   Processo de acordo com a reivindicação 5, ca-racterizado pelo facto de se actuar a colher de vazamento (2) com maior velocidade numa posição intermédia por cima do nível superior do banho (8). - 7a - Processo de acordo com a reivindicação 6, ca-racterizado pelo facto de a colher de vazamento (2) a partir da posição intermédia que é determinada por uma sonda (5) que de-tecta o nível da superfície livre do banho, ser lentamente baixada para a posição de fim de curso. - 8B - Processo de acordo com a reivindicação 7, ca-racterizado pelo facto de o abaixamento para a posição de fim de curso se realizar por meio de um gerador de impulsos. . 9§ _ Processo de acordo com qualquer das reivindicações 2 a 8, caracterizado pelo facto de a colher de vazamento (2) ser rodada de 180° a partir da posição de fim de curso. _ iQã _ Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo facto de o volume de metal fundido a retirar, para um dado tamanho da colher de vazamento, ser regulado pela altura da posição do fim de curso acima do nível superior do banho (8). - 11- - Processo de acordo com qualquer das reivindi-. cações 2 a 10, caracterizado pelo facto de o apoio (3) da co- 12

   lher de vazamento (2) , durante o processo de vazamento se deslocar ao longo dum percurso horizontal que corresponde ao diâmetro da colher de vazamento. - 128 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo facto de, no decurso do enchimento da colher de vazamento (2), a película de óxido existente sobre a superfície livre do banho (8) se manter sem sofrer remoinhos e ser recolhida pela abertura da colher de vazamento . - 13a - Dispositivo para retirar volumes doseados diferentes de metal líquido de um cadinho de armazenagem a quente (6) com alturas do nível superior do banho variáveis e passagem do volume de metal líquido retirado para um dispositivo de fundição , com uma colher de vazamento (2) aberta de um lado que está montada num suporte da colher (3) de modo a poder rodar num conjunto mecânico da colher (4) accionável em todos os eixos do espaço e com um dispositivo de aeeionamento e de comando para por em funcionamento o conjunto mecânico da colher e para fazer rodar a colher de vazamento (2), caracterizado pelo facto de a colher de vazamento (2) ser ac-tuada pelo dispositivo de aeeionamento e de comando de tal maneira que possa mergulhar na massa de metal fundido (7) e retirar para fora dela e tanto o volume de metal fundido a retirar como o volume de metal fundido que fica no cadinho de armazenagem a quente (6) se mantenham sem praticamente se moverem no sentido horizontal durante 0 processo de enchimento. - 14a - Dispositivo de acordo com a reivindicação 13, 13 - caracterizado pelo facto de a colher de vazamento ser montada de maneira a poder rodar em torno dum eixo colocado na zona do seu bico de vazamento (9). - 15S - Dispositivo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo facto de a colher de vazamento (2) poder ser actuada pelo dispositivo de accionamento e de comando para retirar metal fundido a partir de uma posição superior por cima do nível superior do banho (8) e simultaneamente o apoio da colher (3) se poder deslocar horizontalmente ao longo duma distância que corresponde ao diâmetro da colher. - 16a _ Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo facto de o dispositivo de accionamento e de controlo possuir um accionamento da colher que tem a forma de um accionamento rotativo puro. - 17a - Dispositivo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo facto de o accionamento rotativo poder rodar em ambos os sentidos de rotação. - 18s - Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 13 a 17, caracterizado pelo facto de o rebordo de vazamento (10) ser formado pelo rebordo da colher de vazamento (2) que fica em frente do bico de vazamento (9). - 19- - Dispositivo de acordo com qualquer das rei- 14 - X vindicações 13 a 17, caracterizado pelo facto de o rebordo de vazamento (10) e o bico de vazamento serem formados por um e mesmo rebordo. - 20ã - Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 13 a 19, caracterizado pelo facto de o dispositivo de accionamento e de comando ser actuado hidráulica, pneumática ou electricamente. A requerente reivindica a prioridade do pedido alemão apresentado em 23 de Agosto de 1989, sob o NS. P 39 27 852.2. Lisboa, 23 de Agosto de 1990

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