PT932463E

PT932463E - Conjuntos refractarios

Info

Publication number: PT932463E
Application number: PT97943089T
Authority: PT
Inventors: Francois-Noel Richard
Original assignee: Vesuvius Crucible Co
Priority date: 1996-10-17
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 2001-11-30
Also published as: US6450376B1; BR9711940A; CA2268185C; PL332961A1; CN1089043C; NZ335199A; PL185612B1; AU4469697A; NZ335200A; BR9711929A; ATE204218T1; CZ130299A3; DE69705233D1; DE932463T1; DK0946320T3; US20010015360A1; PT946320E; KR100523968B1; PL332940A1; EA199900371A1

Description

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DESCRIÇÃO "CONJUNTOS REFRACTÁRIOS" O presente invento diz respeito a um conjunto refractário ou a um jogo de conjuntos refractários para uma instalação de transferência de metal no estado líquido de um recipiente de montante para um recipiente de jusante, compreendendo: um recipiente de montante; um recipiente de jusante; um furo de vazamento no interior do recipiente de jusante; um regulador de caudal próprio para regular o caudal de escoamento de metal no estado líquido através do furo de vazamento; um jogo de conjuntos refractários que são colocados entre o recipiente de montante e o recipiente de jusante no prolongamento do furo de vazamento e que delimitam um bico de vazamento através do qual o metal se escoa do recipiente de montante para o recipiente de jusante, tendo cada um dos conjuntos refractários do bico de vazamento pelo menos uma superfície de acoplamento que vai entrar em contacto com uma correspondente superfície de um conjunto refractário adjacente; um canal de protecção colocado em tomo do bico de vazamento ao nível de pelo menos uma superfície de acoplamento entre conjuntos refractários. O termo conjunto refractário quer dizer um componente monolítico constituído por uma ou mais quantidades de refractário, possivelmente compreendendo outros componentes, por exemplo um invólucro metálico. O termo regulador de caudal quer dizer qualquer tipo de dispositivo utilizado neste campo da técnica, como por exemplo uma haste obturadora, uma válvula de corrediça, e também um simples estrangulamento.

Numa instalação deste tipo, a presença de um regulador no bico de vazamento significa que existe uma perda de pressão quando o metal no estado líquido se está a escoar. Se o bico de vazamento não estiver perfeitamente vedado pode ser aspirado ar para o interior do bico de vazamento devido à sua pressão reduzida. Isto é normalmente o que acontece, em particular nas superfícies de acoplamento entre os vários conjuntos reffactários que formam o bico de vazamento, cuja vedação é difícil de conseguir e de manter. Por isso é aspirado ar, o que resulta numa degradação da qualidade do metal. A fim de se resolver este problema é conhecido o processo que consiste em criar-se, por meio de um canal de protecção, uma sobrepressão de um gás inerte em tomo do bico de vazamento, ao nível de cada superfície de acoplamento. Neste caso o termo gás inerte quer dizer um gás que não vá prejudicar a qualidade do metal vazado. Entre os gases normalmente utilizados podem encontrar-se os gases raros, como por exemplo o árgon, mas também gases tais como o azoto ou o dióxido de carbono.

De acordo com um modo de realização conhecido, é formada uma ranhura em pelo menos uma superfície de acoplamento entre dois conjuntos reffactários adjacentes. Esta ranhura é alimentada com gás inerte pressurizado e portanto vai formar um canal de protecção anular colocado em tomo do bico de vazamento. Este tipo de modo de realização é conhecido, por exemplo, através da US 4.555.050 ou da EP 0 048 641.

No caso particular em que sucessivos conjuntos reffactários são capazes de se mover uns em relação aos outros, também é conhecida a utilização de um canal de protecção. No pedido de patente ffancesa FR 74/14636 é descrita uma válvula de corrediça dotada de duas placas, encontrando-se em cada placa formado um furo através do qual vai passar o metal no estado líquido, indo o -3- a~ ( movimento de deslizamento de uma placa em relação à outra permitir que possa ser regulado o caudal da corrente de metal no estado líquido. Em cada uma destas duas placas encontra-se formada, ao longo do seu plano de acoplamento comum, uma ranhura em forma de "U", encontrando-se as duas ranhuras situadas uma no seguimento da outra de maneira que os braços de um dos "U's" se vão sobrepor aos braços do outro "U", e portanto vão produzir um canal de protecção qualquer que seja a posição relativa das duas placas uma em relação à outra.

Todos estes sistemas conhecidos são utilizados para substituir a admissão de ar pela admissão de um gás inerte, indo desse modo eliminar-se o problema químico associado ao contacto entre o metal no estado líquido e o ar.

No entanto, estas soluções conhecidas têm vários inconvenientes. Não é eliminada a introdução de gás no interior do bico de vazamento. Pelo contrário, ela até é aumentada porque o canal de protecção se encontra em sobrepressão. Isto é um inconveniente, particularmente no caso da transferência de metal entre um cadinho de vazamento e um molde de vazamento contínuo. O gás introduzido no interior do bico de vazamento vai desembocar no interior do molde indo aí provocar perturbações tais como turbulência, movimento do pó de cobertura e a retenção deste pó no seio do metal no estado líquido. Além disso, o gás arrastado para dentro do molde pode dissolver-se no seio do metal no estado líquido e subsequentemente criar defeitos no metal no estado sólido. Por conseguinte estas perturbações degradam a qualidade do metal produzido.

Além disso, a fím de se reduzir a velocidade do metal quando este entra no interior do molde, e portanto para se reduzir a turbulência no interior deste mesmo molde, muitos tipos de tubos de protecção do jacto têm uma secção -4- de saída maior do que a sua secção de entrada. A velocidade do escoamento do metal no estado líquido irá então diminuir gradualmente. A presença de uma quantidade significativa de gás no interior do tubo pode impedir o correcto funcionamento deste tipo de tubos: o escoamento pode separar-se das paredes do tubo e o metal no estado líquido irá então cair sob a forma de um jacto no interior do molde. A qualidade de uma superfície de acoplamento entre dois conjuntos refractários pode variar ao longo do tempo durante o qual o bico de vazamento estiver a ser utilizado. Podem aparecer defeitos e, em particular no caso de conjuntos refractários que se podem mover um em relação ao outro, o desgaste da superfície de acoplamento pode dar origem a uma quantidade significativa de fugas.

Por conseguinte é necessário que a regulação do fornecimento de gás inerte seja efectuada de uma maneira mais sofisticada.

Uma possibilidade consiste em regular o caudal de gás inerte introduzido no interior do canal de protecção. Neste caso, se o defeito de vedação se tomar significativo, pode acontecer que o caudal de gás inerte já não seja suficientemente elevado para que através do bico de vazamento vá entrar apenas gás inerte. Nesse caso, a pressão no interior do canal de protecção toma-se negativa e para o interior do bico de vazamento pode ser aspirado ar ambiente. Por outro lado, se a vedação for boa, o caudal de gás inerte introduzido no interior do bico de vazamento irá ter um valor fixo, a pressão no interior do bico de vazamento irá aumentar e o gás inerte irá entrar no interior do bico de vazamento sem que isso seja realmente necessário.

Outra possibilidade consiste em regular a pressão do gás inerte à -5- (2—. >. I «-a medida que este for sendo introduzido no interior do canal de protecção. Nesse caso, se o defeito de vedação se tomar significativo, o caudal de gás inerte que entra no bico de vazamento irá ser bastante elevado, dando origem aos defeitos anteriormente referidos.

Na prática, quando a percentagem de fugas se toma muito elevada é preciso utilizar estes dois modos de regulação em alternância, mesmo que isso signifique que se aceite que seja aspirada uma certa quantidade de ar para se evitar que seja aspirada uma quantidade excessiva de gás inerte. Por conseguinte, a gestão da regulação é complexa e inclui necessariamente a adopção de compromissos entre estes dois tipos de inconvenientes. O objecto do presente invento consiste especificamente numa instalação de transferência de metal no estado líquido que resolve os problemas anteriormente referidos, e em jogos de conjuntos refractários que permitem que a referida instalação possa funcionar. O objecto do presente invento também consiste num método de regulação do fornecimento de gás inerte para o interior de um canal de protecção. O objecto do presente invento consiste ainda num método que faz com que seja possível melhorar a vedação das superfícies de acoplamento entre conjuntos refractários durante a utilização do bico de vazamento. O invento diz respeito a um jogo de conjuntos refractários compreendendo pelo menos dois conjuntos refractários, que é capaz de poder ser utilizado entre um recipiente de montante e um recipiente de jusante de uma instalação de transferência de metal no estado líquido, em particular de aço. Geralmente uma instalação deste tipo compreende: um bico de vazamento através -6-do qual o metal se escoa do recipiente de montante para o recipiente de jusante, tendo cada um dos conjuntos refractários do bico de vazamento pelo menos uma superfície que forma uma superfície de acoplamento com uma correspondente superfície de um conjunto refractário adjacente; um regulador de caudal próprio para regular o caudal de escoamento de metal no estado líquido através do bico de vazamento; e um canal de protecção colocado em tomo do bico de vazamento ao nível de pelo menos uma superfície de acoplamento entre conjuntos refractários e apresentando uma entrada capaz de permitir a admissão de um fluido.

Os referidos pelo menos dois conjuntos refractários compreendem uns meios capazes de formar o referido canal de protecção. O invento é caracterizado por o referido canal de protecção apresentar uma saída capaz de permitir que um fluido se possa escapar para fora do bico de vazamento.

Numa variante preferida do invento, o canal de protecção apresenta uma entrada numa das extremidades e uma saída na outra extremidade. De preferência, o canal de protecção é linear e contínuo. A entrada do canal de protecção e a sua saída podem ser formadas num único conjunto refractário. Nesse caso o canal de protecção será inteiramente constituído por este conjunto refractário. O canal de protecção também pode passar através de várias superfícies de acoplamento do bico de vazamento em sucessão, sendo a continuidade do canal de protecção proporcionada por correspondentes comunicações do referido canal com as superfícies de acoplamento. Em particular, o jogo de conjuntos refractários pode compreender dois conjuntos refractários, encontrando-se a entrada do canal de -7- Μ protecção localizada num destes conjuntos e encontrando-se a saída do canal de protecção localizada no outro conjunto.

Numa variante preferida do invento, uma perda de carga calibrada, rematada por uma saída de respiração, encontra-se ligada à saída do canal de protecção. Esta perda de carga calibrada pode estar ligada à saída do canal de protecção no lado de fora do jogo de conjuntos refractários, mas também pode consistir numa conduta de pequena secção transversal e comprimento adequado formada no interior do próprio conjunto refractário.

Os jogos de conjuntos refractários de acordo com o invento podem compreender umas placas que constituem uma válvula de corrediça móvel. Nesse caso, pelo menos numa das placas encontra-se formada uma primeira parte em forma de "U" do canal de protecção, encontrando-se os braços do "U" alinhados com a direcção do movimento da válvula de corrediça. Numa segunda placa, adjacente à placa anteriormente referida, encontra-se formada uma segunda parte em forma de "U" do canal de protecção, oposta à parte em forma de "U" anteriormente referida. Um dos braços do "U" de uma das placas fica parcialmente sobreposto a um braço do "U" da outra placa pelo menos em certas posições da válvula de corrediça, de maneira a assegurar uma continuidade do canal de protecção. Os braços do canal de protecção que são opostos aos braços sobrepostos encontram-se decalados de maneira a que não haja sobreposição entre eles, qiialquer que seja a posição da válvula de corrediça. As partes do canal de protecção são capazes de poder ser ligadas entre si e aos conjuntos refractários adjacentes de maneira a formar um canal de protecção linear contínuo. No caso das placas de uma tal válvula de corrediça, a parte em forma de "U" do canal de protecção pode ser colocada de uma maneira não simétrica com respeito ao bico de vazamento. -8- O invento também diz respeito a um conjunto refractário que compreende um canal de protecção colocado em tomo do bico de vazamento ao nível de uma superfície própria para entrar em contacto com uma superfície correspondente de um conjunto refractário adjacente que pode ser utilizado num jogo de conjuntos refractários, conforme aqui foi anteriormente descrito. O invento diz também respeito a uma instalação de transferência de metal no estado líquido, em particular de aço, entre um recipiente de montante e um recipiente de jusante, caracterizada por compreender um jogo de conjuntos refractários, conforme aqui foi anteriormente descrito.

Numa variante preferida, esta instalação compreende uns meios capazes de proceder à introdução de um agente de vedação no interior do canal de protecção. O agente de vedação pode ser um pó, e em particular um pó com partículas de dimensões variáveis. Entre os pós que podem ser utilizados como agente de vedação encontram-se incluídos a grafite ou outros materiais refractários, e esmaltes que entrem no estado de fusão à temperatura do canal de protecção e cuja viscosidade, no estado líquido, seja suficiente para vedar, pelo menos parcialmente, as fugas no canal de protecção. O agente de vedação também pode ser escolhido entre tintas e resinas. O agente de vedação também pode ser escolhido entre sais ou metais.

Finalmente, o invento diz respeito a um método de regulação do fornecimento de gás inerte numa instalação de transferência de metal no estado líquido de acordo com o invento. No âmbito deste método, no interior do canal de protecção é introduzida uma corrente de gás inerte, sendo o caudal dessa corrente de gás inerte fixado num valor suficientemente elevado para que através da saída se vá escapar um excesso de gás inerte qualquer que seja o valor do caudal da corrente de gás inerte aspirada para o interior do bico de vazamento. Numa -9-variante preferida deste método, são levadas a cabo as seguintes etapas: - uma corrente de gás inerte é injectada no interior do canal de protecção; - é medida a pressão do gás inerte na sua entrada no interior do canal de protecção; - o caudal da corrente de gás inerte injectada no interior do canal de protecção é regulado para um predeterminado valor; - é calculado o caudal da corrente de gás inerte na saída (40); - o predeterminado valor do caudal da corrente de gás inerte injectada no interior do canal de protecção é ajustado de maneira a que o caudal da corrente de gás inerte na saída tenha um valor sempre positivo.

Num aperfeiçoamento deste método, o caudal da corrente de gás inerte aspirada para o interior do bico de vazamento é determinado pela diferença entre o caudal da corrente de gás inerte injectada no interior do canal de protecção e o caudal da corrente de gás inerte na saída, e no interior do canal de protecção é injectado um agente de vedação quando o referido caudal da corrente de gás inerte aspirada para o interior do bico de vazamento ultrapassar um limite permitido.

Devido à disposição linear e contínua do canal de protecção, a circulação do gás inerte vai assegurar que o agente de vedação vai ser transportado ao longo de todo o comprimento deste canal, indo assim impedir a existência de zonas mortas. A presença da abertura do canal de protecção permite que qualquer excesso de agente de vedação possa ser removido para fora da instalação.

Outras características do invento tomar-se-ão evidentes através da - 10-leitura da descrição que irá ser apresentada a seguir, feita com referência às figuras anexas. Nessas figuras: - a Fig. 1 é uma vista global e em corte de uma instalação de transferência de metal no estado líquido de acordo com a técnica anterior; - a Fig. 2 é uma vista de pormenor e em corte de uma instalação de transferência de metal no estado líquido de acordo com a técnica anterior; - a Fig. 3 é uma vista de pormenor e em corte de uma instalação desse tipo de acordo com o invento, em que um canal de protecção linear consiste numa ranhura tendo uma entrada e uma saída; - a Fig. 4 é uma vista em planta de um pormenor de uma instalação de acordo com o invento, em que o canal de protecção de protecção linear é medido; - o caudal da corrente de gás inerte injectada no interior do canal de protecção é regulado para um predeterminado valor; - é calculado o cáudal da corrente de gás inerte na saída (40); - o predeterminado valor do caudal da corrente de gás inerte injectada no interior do canal de protecção é ajustado de maneira a que o caudal da corrente de gás inerte na saída tenha um valor sempre positivo.

Num aperfeiçoamento deste método, o caudal da corrente de gás inerte aspirada para o interior do bico de vazamento é determinado pela diferença entre o caudal da corrente de gás inerte injectada no interior do canal de protecção e o caudal da corrente de gás inerte na saída, e no interior do canal de protecção é injectado um agente de vedação quando o referido caudal da corrente - 11 -de gás inerte aspirada para o interior do bico de vazamento ultrapassar um limite permitido.

Outras características do invento tomar-se-ão evidentes através da leitura da descrição que irá ser apresentada a seguir, feita com referência às figuras anexas. Nessas figuras: - a Fig. 1 é uma vista global e em corte de uma instalação de transferência de metal no estado líquido de acordo com a técnica anterior; - a Fig. 2 é uma vista de pormenor e em corte de uma instalação de transferência de metal no estado líquido de acordo com a técnica anterior; - a Fig. 3 é uma vista de pormenor e em corte de uma instalação desse tipo de acordo com o invento, em que um canal de protecção linear consiste numa ranhura tendo uma entrada e uma saída; - a Fig. 4 é uma vista em planta de um pormenor de uma instalação de acordo com o invento, em que o canal de protecção linear consiste numa ranhura tendo uma entrada e uma saída; - a Fig. 5 é uma vista semelhante à Fig. 3, em que o canal de protecção corre através da superfície de acoplamento entre 4-1 - 12- conjuntos reffactários em várias voltas helicoidais e tem, antes da saída de respiração, uma estreita secção transversal que constitui uma perda de carga calibrada; - as Figs. 6 e 7 são vistas em planta e em alçado de duas placas de uma válvula de corrediça de uma instalação de transferência de metal no estado líquido de acordo com o invento, encontrando-se a válvula de corrediça na posição de completamente aberta; - as Figs. 8 e 9 são vistas em planta e em alçado dessas mesma duas placas, encontrando-se a válvula de corrediça na posição de completamente fechada; - as Figs. 10 e 11 são vistas em planta e em alçado de três placas de uma válvula de corrediça de uma instalação de transferência de metal no estado líquido de acordo com o invento; e - a Fig. 12 é uma representação esquemática de uma instalação de acordo com o invento e dos respectivos circuitos auxiliares, incluindo meios próprios para injectar gás inerte e um agente de vedação. A Figura 1 mostra uma instalação de transferência de metal no estado líquido de acordo com a técnica anterior. Esta instalação compreende um recipiente de montante 2. No exemplo representado, o recipiente de montante 2 é um cadinho que tem uma parede inferior 4 de aço coberta com uma camada de material refractário 6. No fundo do cadinho encontra-se formado um furo de vazamento. Este furo de vazamento é delimitado por um bico interno 8 que é montado na espessura do material refractário e passa através da parede inferior 4 de aço. A instalação também compreende um recipiente de jusante 10. No exemplo representado, o recipiente de jusante 10 consiste num molde de vazamento contínuo. -13- O bico interno 8 termina na sua parte inferior numa placa 12. Por debaixo do bico interno 8 encontra-se situado um tubo 14 de protecção do jacto rematado na sua parte superior por uma placa 16 que vai ficar em contacto com a placa 12 do bico interno 8. De uma maneira conhecida, as placas 12 e 16 são apertadas uma contra a outra por intermédio de meios conhecidos, a fim de ficarem vedadas de uma maneira tão completa quanto possível. Um canal de protecção fechado 18 consiste numa ranhura anular 20 formada na superfície 22 de acoplamento entre a placa 12 e a placa 16. A esta ranhura anular 20 encontra-se ligado um tubo 24 próprio para fornecer um gás inerte. Pelo número de referência 26 são designados uns meios próprios para regular o caudal de metal, neste caso uma haste obturadora. O bico interno 8 e o tubo 14 de protecção do jacto vão delimitar um bico de vazamento 28 através do qual o metal se vai escoar do recipiente de montante 2 para o interior do recipiente de jusante 10. No exemplo de modo de realização aqui representado, a instalação tem apenas dois conjuntos refractários (o bico interno 8 e o tubo 14 de protecção do jacto), mas pode ter mais do que dois, por exemplo no caso de uma instalação equipada com uma válvula de corrediça dotada de três placas. Cada componente refractário que delimita o bico de vazamento 28 tem pelo menos uma superfície que forma uma superfície 22 de acoplamento com uma correspondente superfície de um componente refractário adjacente. A Figura 2 é uma vista de pormenor de outro exemplo que mostra parte de uma instalação de transferência de metal no estado líquido de acordo com a técnica anterior. A figura mostra um bico colector 30 inserido num tubo 32 de protecção do jacto, que portanto forma um bico de vazamento 28. A junção entre os dois conjuntos refractários apresenta uma superfície de acoplamento 22. Um canal de protecção fechado 18 consiste numa ranhura anular 20 formada na superfície de acoplamento 22 do tubo 32 de protecção do jacto. A esta ranhura anular 20 encontra-se ligado um tubo 24 próprio para fornecer o gás inerte.

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Tanto no modo de realização representado na Figura 1 como no que se acha representado na Figura 2, o canal de protecção 18 é um canal anular fechado dotado de uma alimentação com gás inerte, o que implica uma complexa gestão da regulação do fornecimento de gás inerte. A Figura 3 mostra uma instalação de transferência de metal no estado líquido de acordo com um modo de realização do invento. Nesta figura, o canal de protecção 34 consiste numa ranhura 36 que não é anular, mas linear, e que tem uma entrada 38 numa extremidade ligada ao tubo 24 próprio para fornecer o gás inerte e uma saída 40 na outra extremidade, permitindo que o gás inerte se possa escapar para fora da instalação. No exemplo representado na Figura 3, o canal de protecção tem uma forma helicoidal. Este modo de realização é particularmente adequado para superfícies de acoplamento cónicas. No exemplo representado, a ranhura 36, a entrada 38 e a saída 40 são formadas num único conjunto refractário 32, mas estes três componentes podem ser formados no outro conjunto refractário 30, na sua totalidade ou apenas em parte, sem que por isso se saia do âmbito do invento. A Figura 4 é uma vista em planta de um conjunto refractário 42. A entrada 38 e a saída 40 do canal de protecção 34 consistem numa ranhura linear 36 que emerge na periferia do conjunto refractário através de uns orifícios abertos na massa do material refractário. Esta vista do conjunto refractário podia, por exemplo, ser da face inferior de um bico interno, da face superior de um tubo de protecção do jacto, da placa de um dispositivo de substituição de tubos ou, de uma maneira mais geral, de qualquer secção de um bico de vazamento 28.

Numa variante do invento, o canal de protecção linear 34 encontra-se ligado a uma perda de carga calibrada 44 que pode consistir num -15-simples tubo ligado à saída de um conjunto refractário. Vantajosamente, esta perda de carga pode ser formada no interior do próprio conjunto refractário através do qual corre o canal de protecção 34, por meio de uma conduta de secção reduzida e de comprimento adequado. Na Figura 5 encontra-se representado este tipo de solução. O canal de protecção 34 consiste numa ranhura linear 36 que corre através da superfície de acoplamento 22, possivelmente em várias voltas helicoidais. O gás inerte, antes de atingir a saída de respiração 46, corre através de uma porção 44 de uma conduta de pequena secção transversal que constitui uma perda de carga calibrada. Através da escolha das dimensões desta porção 44 é possível fixar o valor da perda de carga. Este modo de realização do invento faz com que seja possível que a instalação não precise de ter um tubo de saída externo, e por conseguinte é particularmente simples.

Os exemplos ilustrados nas Figuras 3 a 5 dizem respeito a instalações em que o canal de protecção 34 corre através de um, e apenas de um, conjunto refractário. No entanto, sem se sair do âmbito do invento é possível produzir um canal de protecção 34 que corra através de vários conjuntos refractários 42 sucessivos, indo desse modo ser assegurado que várias superfícies de acoplamento 22 vão ser protegidas pelo mesmo canal de protecção 34, possivelmente segundo uma ordem diferente da ordem dos conjuntos refractários no bico de vazamento. Por conseguinte será possível, por exemplo, formar a entrada 38 num conjunto refractário 42 e produzir um canal de protecção 34 que corra através de várias superfícies de acoplamento da instalação e que desça através dos conjuntos refractários sem abandonar o último conjunto refractário.

Nas Figuras 6, 7, 8 e 9 encontra-se representado um exemplo de modo de realização de um jogo de conjuntos refractários de acordo com o invento, compreendendo uma placa superior 48 na qual se acha praticado um furo que forma um bico de vazamento 28, uma placa inferior 50 na qual também se - 16- CL·*— acha praticado um furo, sendo estas placas capazes de deslizar horizontalmente uma em relação à outra, e portanto permitindo que o caudal de metal no estado líquido possa ser regulado através da variação da abertura do bico de vazamento 28. Em cada uma das duas placas 48, 50 encontra-se formada uma ranhura 52 em forma de "U". Ao contrário do que acontece no caso das ranhuras conhecidas da técnica anterior, por exemplo através do pedido de patente francês FR 74/14636, os dois "U's" colocados um por cima do outro sobrepõem-se apenas através de um dos seus braços, ao longo de uma porção 54 do seu comprimento que pode variar em função da posição relativa das duas placas 48 e 50. Os braços 56 e 58 não se sobrepõem e encontram-se ligados, na zona das suas respectivas extremidades, à saída 40 e à entrada 38 do canal 34. Por conseguinte, nesta instalação existe um canal de protecção 34 linear contínuo que apresenta uma entrada 38 numa extremidade e uma saída 40 na outra extremidade e que se acha colocado em tomo do bico de vazamento 28. Esta disposição irá então fazer com que seja possível adoptar um método de regulação da injecção de gás inerte de acordo com o invento através da adaptação de uma perda de carga calibrada formada no interior da placa inferior 50 ou ligada a desta última, mas situada no lado de fora desta última. A distância entre os braços do "U" da placa superior 48 é diferente da distância entre os braços do "U" da placa inferior 50. Por conseguinte, pelo menos um destes "U's" não é simétrico com respeito ao furo que forma o bico de vazamento 28.

Este modo de realização é particularmente adequado ao sistema conhecido como bico injector com uma válvula de corrediça.

Nas Figuras 10 e 11 encontra-se representado um exemplo de modo de realização de um dispositivo de acordo com o invento que é uma válvula de

- 17- corrediça dotada de três placas, consistindo numa placa superior 48, numa placa intermédia 60 que pode deslizar horizontalmente, e numa placa inferior 50. Nesta figuras, a placa superior 48 é representada pela linha a tracejado, a placa intermédia 60 pela linha a cheio e a placa inferior 50 pela linha a ponteado. Por conseguinte não foram respeitadas as convenções normais respeitantes às linhas visíveis e invisíveis. A placa superior 48 inclui a ligação ao tubo 24 de fornecimento de gás inerte. A disposição do canal de protecção 34 na superfície 22 de acoplamento entre a placa superior 48 e a placa intermédia 60 é perfeitamente semelhante à da que foi descrita no exemplo com respeito às Figuras 6, 7, 8 e 9. Aplica-se o mesmo ao canal de protecção formado na superfície de acoplamento entre a placa intermédia 60 e a placa inferior 50. Um furo 62 vai promover a ligação entre a porção em forma de "U" da face superior da placa intermédia 60 e a porção em forma de "U" da face inferior desta mesma placa. A placa inferior 50 inclui uma ligação à saída 40 do canal de protecção 34.

Deste modo, é formado um canal de protecção 34 que assegura um escoamento contínuo de gás inerte no sentido da entrada 38 para a saída 40 deste canal, qualquer que seja a posição da placa intermédia 60.

Os vários métodos de utilização de uma instalação de acordo com o invento irão a seguir ser descritos de uma maneira mais pormenorizada e ilustrados na Figura 12.

Num primeiro método, a entrada 38 do canal de protecção 34 é alimentada com gás inerte e a sua saída 40 é aberta de maneira a ficar em contacto com o ar. A alimentação com gás inerte consiste numa fonte de fornecimento, que pode ser por exemplo uma garrafa de gás, numa válvula redutora de pressão 64, num fluxímetro 66 e num regulador de caudal 68. A regulação é feita de maneira a que para o interior do canal de protecção 34 vá ser - 18-enviado um caudal de gás inerte de valor constante e superior ao valor do caudal máximo possível de fugas, de maneira a que através da saída 40 se vá escapar sempre um excesso de gás inerte. Por conseguinte, além de se ter a certeza de que para o interior do bico de vazamento 28 vai ser aspirado apenas gás inerte, a quantidade de gás inerte aspirado para o interior do bico de vazamento 28 é reduzida ao valor mínimo compatível com o estado da superfície de acoplamento 22, uma vez que a pressão no interior do canal de protecção é reduzida ao mínimo possível, isto é, ao valor da pressão atmosférica. Este método tem a vantagem de ser de uma grande simplicidade na gestão e de uma óptima eficiência.

Um aperfeiçoamento do método consiste em adicionar um segundo fluxímetro à saída do canal de protecção 34, a fim de se medir o excesso de gás inerte que se escapa através da saída 40. Por conseguinte, é possível saber o caudal de gás inerte que é de facto aspirado para o interior do bico de vazamento 28 por diferença com o caudal Qin de gás inerte introduzido no interior do canal de protecção 34. O fluxímetro é vantajosamente produzido por meio de uma perda de carga calibrada 44 e de um manómetro 70. O caudal Qout de gás inerte que passa através da perda de carga calibrada 44 vai gerar no canal de protecção 34 uma ligeira sobrepressão Pjn que é lida por um manómetro 70. A relação entre a pressão Pin medida pelo manómetro 70 e o caudal Qout de gás inerte que se escapa através da saída é dada por relações empíricas conhecidas materializadas pela seguinte fórmula:

Qout = K x f (Pjn) em que K é um coeficiente de calibragem da perda de carga calibrada.

Uma vez que a perda de carga do canal de protecção 34 tem um valor reduzido, a pressão Pin medida pelo manómetro 70 na entrada do canal de protecção 34 é aproximadamente igual à pressão que iria ser medida na saída 40 deste canal. A colocação do manómetro 70 na entrada 38 do canal de protecção 34 vai fazer com que seja possível ultrapassar as dificuldades na ligação entre este último e a saída. Estas dificuldades compreendem as dificuldades com respeito ao meio ambiente na vizinhança do bico de vazamento 28 e, se a perda de carga calibrada 44 for formada no interior de um conjunto refractário, com respeito à acessibilidade.

Mediante a produção da perda de carga calibrada sob a forma de um tubo com um diâmetro de valor compreendido entre 3 e 4 mm e um comprimento de valor compreendido entre 1 e 4m, irá ser gerada uma sobrepressão de valor reduzido (entre 0,1 e 0,3 bar), o que é pouco prejudicial para a taxa de fiigas. Este modo de realização tem a vantagem de permitir que o caudal do excesso de gás inerte que se escapa através da saída do canal de protecção 34 possa ser medido remotamente, isto é, à distância. Outra vantagem deste método é a desta forma de fluxímetro ser extremamente simples e robusta e poder ser instalada directamente à saída do refractário, apesar das dificuldades específicas de um meio ambiente difícil. Por conseguinte não é necessário montar um tubo adicional para se instalar o fluxímetro num local protegido e acessível ao operador.

Conforme anteriormente descrito, o método faz com que seja possível garantir que o bico de vazamento fique protegido contra qualquer admissão de ar, sem que isso vá fazer aumentar de uma maneira apreciável a admissão de gás inerte. O limite do rendimento depende apenas do estado da superfície de acoplamento.

Um significativo aperfeiçoamento do invento consiste na introdução de um agente de vedação no interior do canal de protecção 34. Este -20- C~-—ri -i agente de vedação é armazenado num reservatório 72 e introduzido conforme for sendo necessário no interior do tubo de gás inerte por meio do injector 74. A introdução do agente de vedação pode ser contínua, uma vez que o excesso de agente de vedação irá ser automaticamente arrastado para o exterior juntamente com o excesso de gás inerte através da saída 40. Não existe risco de entupimento do tubo de gás 24 nem do canal de protecção 34 por acumulação do agente de vedação. Outra vantagem do método é o de que, uma vez que não existem zonas mortas no circuito, o gás inerte se vai escoar ao longo de todo o comprimento do canal de protecção 34 com uma velocidade suficiente para assegurar que o agente de vedação vá ser transportado para todos os locais onde ele possa ser necessário. É preferível utilizar-se o método de introdução contínua sempre que houver a possibilidade da qualidade da superfície de acoplamento poder ser afectada adversamente a qualquer momento. Este é particularmente o caso das superfícies de acoplamento entre as placas de uma válvula de corrediça própria para regular o jacto de vazamento, que estão submetidas a frequentes movimentos de deslocação e por conseguinte correm o risco de criação de novas fugas a qualquer momento. Este também é o caso das superfícies 22 de acoplamento entre um bico colector da válvula de corrediça de uma colher de vazamento e um tubo de protecção do jacto. Os movimentos da válvula de corrediça e as vibrações do tubo que são induzidos pelo escoamento do metal no estado líquido podem em qualquer momento provocar uma deterioração da qualidade da superfície de acoplamento.

Outra aplicação do invento, que irá ser descrita a seguir, será de preferência aplicada no caso de superfícies de acoplamento que na maior parte das vezes se encontram fixas durante o vazamento, mas em que essa situação se pode alterar periodicamente. Este é em particular o caso dos dispositivos de substituição de tubos tais como os descritos na patente US 4.669.528. Num <Λ -21 - dispositivo de substituição de tubos deste tipo, na parte superior do tubo existe uma placa que é firmemente apertada contra uma placa fixa do recipiente de montante. Quando se encontra desgastado, o tubo é substituído por outro tubo novo, geralmente mediante um processo que consiste em fazer deslizar um novo tubo contra a placa superior fixa. Geralmente a superfície de acoplamento é bastante prejudicada pela operação de troca de tubos, mas durante o tempo de vida útil de um tubo essa superfície de acoplamento só muito raramente é que irá sofrer estragos, uma vez que não se desloca. Para esse tipo de aplicação, uma variante preferida do método de acordo com o invento consiste em iniciar a introdução do agente de vedação apenas quando o estado da qualidade da superfície de acoplamento a isso obrigar. Quando a taxa de fugas subir acima de um predeterminado valor aceitável, isto é, quando a pressão lida pelo manómetro 70 descer abaixo de um predeterminado valor limite, é iniciada a operação de introdução do agente de vedação. Assim que a taxa de fugas tiver descido para um predeterminado valor, quer dizer, assim que a pressão no manómetro 70 voltar a subir acima de um valor limite, interrompe-se a introdução do agente de vedação. Este método pode ser facilmente automatizado através da adição de um detector de pressão 76 de duplo valor limite. Outro aperfeiçoamento do método de acordo com o invento consiste na introdução de uma linha adicional de alimentação de gás inerte que consiste numa válvula 78, opcionalmente controlada, num fluxímetro 80 e num regulador de caudal 82. A válvula 78 é aberta simultaneamente com a iniciação da introdução do agente de vedação, de maneira a fornecer uma corrente adicional de gás inerte durante a introdução.

Este método tem a vantagem de ser capaz de fazer com que o caudal de gás inerte fornecido pelo regulador 68 possa ser fixado num valor relativamente baixo, por exemplo lONl/min, que é suficiente durante o funcionamento normal do vazamento quando a superfície de acoplamento se acha correctamente vedada, e de utilizar um caudal suficientemente elevado quando a -22- superfície de acoplamento estiver deteriorada, por exemplo após a substituição de um tubo, a fím de manter um excesso de gás inerte, de garantir o transporte eficaz do agente de vedação e de remover o excesso através da saída 40.

Os modos de realização aqui anteriormente descritos com referência aos desenhos são exemplos não limitativos de conjuntos refractários, instalações e métodos do invento. Em particular, faz parte do invento um canal de protecção que corra através de qualquer número de superfícies 22 de acoplamento entre conjuntos refractários, quer estes sejam fixos ou móveis.

Lisboa, 4 de Setembro de 2001 ^ ^-Λ*- *

ALBERTO CANELAS Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Jogo de conjuntos refractários (8, 12, 30, 32, 42, 48, 50, 60) compreendendo pelo menos dois conjuntos refractários (8, 12, 30, 32, 42, 48, 50, 60), que é capaz de poder ser utilizado entre um recipiente de montante (2) e um recipiente de jusante (10) de uma instalação de transferência de metal no estado líquido, em particular de aço, compreendendo: um bico de vazamento (28) através do qual o metal se escoa do recipiente de montante (2) para o recipiente de jusante (10), tendo cada um dos conjuntos refractários (8, 12, 30, 32, 42, 48, 50, 60) do bico de vazamento (28) pelo menos uma superfície que forma uma superfície (22) de acoplamento com uma correspondente superfície de um conjunto refractário (8, 12, 30, 32, 42, 48, 50, 60) adjacente; um regulador de caudal (26) próprio para regular o caudal de escoamento de metal no estado líquido através do bico de vazamento (28); e um canal de protecção (34) colocado em tomo do bico de vazamento (28) ao nível de pelo menos uma superfície (22) de acoplamento entre conjuntos refractários (8, 12, 30, 32, 42, 48, 50, 60) e apresentando uma entrada (38) capaz de permitir a admissão de um fluido, compreendendo os referidos pelo menos dois conjuntos refractários uns meios capazes de formar o referido canal de protecção (34), caracterizado por o referido canal de protecção (34) apresentar uma saída (40) capaz de permitir que o fluido ser possa escapar para fora do bico de vazamento.
2. Jogo de conjuntos refractários (8, 12, 30, 32, 42, 48, 50, 60) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o canal de protecção (34) apresentar uma entrada (38) numa das extremidades e a saída (40) na outra -2-

extremidade.
3. Jogo de conjuntos refractários (8, 12, 30, 32, 42, 48, 50, 60) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o canal de protecção (34) ser linear e contínuo.
4. Jogo de conjuntos refractários (8, 12, 30, 32, 42, 48, 50, 60) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, compreendendo dois conjuntos refractários, caracterizado por a entrada (38) do canal de protecção (34) se encontrar localizada num destes conjuntos e por a saída (40) do canal de protecção (34) se encontrar localizada no outro conjunto.
5. Jogo de conjuntos refractários (8, 12, 30, 32, 42, 48, 50, 60) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a entrada (38) do canal de protecção (34) e a sua saída (40) se encontrarem formadas num único conjunto refractário, sendo o canal de protecção (34) inteiramente constituído por este conjunto refractário.
6. Jogo de conjuntos refractários (8, 12, 30, 32, 42, 48, 50, 60) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o canal de protecção (34) passar através de várias superfícies de acoplamento (22) do bico de vazamento (28) em sucessão, sendo a continuidade do canal de protecção (34) proporcionada por correspondentes comunicações do referido canal com as superfícies de acoplamento (22).
7. Jogo de conjuntos refractários (8, 12, 30, 32, 42, 48, 50, 60) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por uma perda de carga calibrada (44) rematada por uma saída de respiração (46) se encontrar ligada à saída (40) do canal de protecção (34) no lado de fora do jogo -3-de conjuntos refractários.
8. Jogo de conjuntos refractários (8, 12, 30, 32, 42, 48, 50, 60) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por à saída (40) do canal de protecção (34) se encontrar ligada uma perda de carga calibrada (44) que é rematada por uma saída de respiração (46) e que consiste numa conduta de pequena secção transversal e comprimento adequado formada no interior do próprio conjunto refractário.
9. Jogo de conjuntos refractários (8, 12, 30, 32, 42, 48, 50, 60) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, e em que dois ou mais conjuntos refractários consecutivos que se apresentam sob a forma de umas placas (48, 50) constituem uma válvula de corrediça móvel, caracterizado por pelo menos numa das placas (48) se encontrar formada uma primeira parte em forma de "U" do canal de protecção (34), encontrando-se os braços do "U" alinhados com a direcção do movimento da válvula de corrediça, encontrando-se numa segunda placa (50), adjacente à placa anteriormente referida, formada uma segunda parte em forma de "U" do canal de protecção (34), oposta à parte anteriormente referida, ficando um dos braços do "U" de uma das placas (48) parcialmente sobreposto a um braço do "U" da outra placa (50) pelo menos em certas posições da válvula de corrediça, de maneira a assegurar uma continuidade do canal de protecção, encontrando-se os braços do canal de protecção que são opostos aos braços sobrepostos decalados de maneira a que não haja sobreposição entre eles, qualquer que seja a posição da válvula de corrediça, e sendo as partes do canal de protecção capazes de poder ser ligadas entre si e aos conjuntos refractários adjacentes de maneira a formar um canal de protecção (34) linear contínuo.
10. Conjunto refractário (42) capaz de poder ser utilizado num jogo de conjuntos refractários de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender um canal de protecção (34) colocado em tomo do bico de vazamento (28) ao nível de uma superfície própria para entrar em contacto com uma superfície correspondente de um conjunto refractário adjacente.
11. Conjunto refractário (42) capaz de poder ser utilizado num jogo de conjuntos refractários de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a parte em forma de "U" do canal de protecção (34) ser colocada de uma maneira não simétrica com respeito ao bico de vazamento (28).
12. Instalação de transferência de metal no estado líquido, em particular de aço, entre um recipiente de montante (2) e um recipiente de jusante (10), caracterizada por compreender um jogo de conjuntos refractários de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9.
13. Instalação de transferência de metal no estado líquido de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por compreender uns meios capazes de proceder à introdução de um agente de vedação no interior do canal de protecção (34).
14. Método de regulação do fornecimento de gás inerte numa instalação de transferência de metal no estado líquido de acordo com uma das reivindicações 12 e 13, caracterizado por no interior do canal de protecção (34) ser injectada uma corrente de gás inerte, sendo o caudal dessa corrente de gás inerte fixado num valor suficientemente elevado para que através da saída (40) se vá escapar um excesso de gás inerte qualquer que seja o valor do caudal da corrente de gás inerte aspirada para o interior do bico de vazamento. -5- V
15. Método de regulação do fornecimento de gás inerte numa instalação de transferência de metal no estado líquido de acordo com uma das reivindicações 12 e 13, caracterizado por: uma corrente de gás inerte ser injectada no interior do canal de protecção (34); ser medida a pressão do gás inerte no interior do canal de protecção (34); o caudal da corrente de gás inerte injectada no interior do canal de protecção ser regulado para um predeterminado valor; ser calculado o caudal da corrente de gás inerte na saída (40); e o predeterminado valor do caudal da corrente de gás inerte injectada no interior do canal de protecção ser ajustado de maneira a que o caudal da corrente de gás inerte na saída tenha um valor sempre positivo.
16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por: o caudal da corrente de gás inerte aspirada para o interior do bico de vazamento (28) ser determinado pela diferença entre o caudal da corrente de gás inerte injectada no interior do canal de protecção e o caudal da corrente de gás inerte na saída (40); e no interior do canal de protecção ser introduzido um agente de vedação quando o referido caudal da corrente de gás inerte aspirada para o interior do bico de vazamento (28) ultrapassar um limite permitido. Lisboa, 4 de Setembro de 2001 w* < n c— L j ALBERTO CANELAS Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA