BR112015000090B1

BR112015000090B1 - dispositivo de purga de gás

Info

Publication number: BR112015000090B1
Application number: BR112015000090-8A
Authority: BR
Inventors: Bernd Trummer; Michael Klikovich; Roman Kulp; Leopold Kneis
Original assignee: Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2021-01-19
Also published as: EP2703761B1; MX2014012134A; UA111663C2; CL2014003639A1; PE20150152A1; KR101687091B1; EP2703761A1; US9683272B2; ZA201501967B; CA2876461A1; US20150184265A1; TW201408400A; BR112015000090A2; MX362688B; EA029105B1; HUE029621T2; JP2015531828A; WO2014032923A2; CA2876461C; EP3106813A1

Abstract

ELEMENTO DE PURGA DE GÁS E LINHA DE FORNECIMENTO DE GÁS CORRESPONDENTE. A presente invenção refere-se a um elemento de purga de gás em um recipiente de metalurgia, bem como a um tubo de alimentação de gás correspondente.

Description

Descrição

[001] A invenção refere-se a um elemento de purga de gás em um recipiente de metalurgia, bem como a uma linha de fornecimento de gás correspondente.

[002] O elemento de purga de gás, também chamado de plugue de purga de gás, serve para soprar gases dentro deles e, se aplicável, também misturas gás/sólido, em um material fundido que deve ser tratado, especialmente um material fundido metalúrgico. No processo, o fluido de tratamento gasoso é conduzido ao longo de canais/fendas correspondentes em um plugue de purga de gás com porosidade direcionada e ao longo de um volume de poro irregular correspondente em um plugue de purga de gás com porosidade aleatória.

[003] O arranjo de um plugue de purga de gás na base ou na parede de um recipiente de metalurgia pode ocorrer de diferentes maneiras. Em uma montagem típica, o plugue de purga de gás é disposto em um bloco de poço correspondente. Do lado de fora, na extremidade onde o gás é fornecido, o elemento de purga é fixado no recipiente de metalurgia por meio de um mecanismo. Para desmontar ou substituir o elemento de purga, o mecanismo é aberto.

[004] De acordo com EP 0 148 337 A1, um anel de material à prova de fogo pertence a esse mecanismo, que envolve o tubo de alimentação de gás do plugue de purga de gás e sobrepõe, radialmente, a base do plugue de purga de gás.

[005] Tais plagues de purga de gás e os correspondentes dispositivos de montagem foram revelados anteriormente. Mas um problema reside no fato de o esforço para desmontar/montar elementos de purga de gás ser alto, demorado e apresentar custos relativamente elevados.

[006] A fim de prevenir uma difusão do gás no material à prova de fogo (refratário) adjacente, sabe-se como projetar o plugue de purga de gás com uma camada de folha de metal. A folha de metal estende-se de modo particularmente circunferencial e na área da base do elemento de purga. A folha de metal da base apresenta uma abertura, na qual um tubo de conexão de gás está conectado, que se projeta livremente da folha de metal da base. Esse segmento é chamado de "extremidade fria" do plugue de purga de gás, enquanto que a extremidade oposta - na direção axial - do elemento de purga de gás é chamada de "extremidade quente". Após a montagem do elemento de purga de gás, essa extremidade fica funcionalmente em contato com o material fundido quente a ser tratado.

[007] O gás é soprado dentro do material fundido por meio do tubo de conexão de gás, da abertura e dos poros direcionados e/ou aleatórios do material à prova de fogo.

[008] DE 38 33 502 C2 sugere um plugue de purga de gás, que não apresenta uma placa de base metálica e nenhum adaptador de alimentação de gás. Esse plugue de purga de gás é caracterizado por uma abertura livre na extremidade fria. Um dispositivo de montagem fixa o plugue de purga de gás na posição de montagem e também serve para inserir um elemento de conexão do gás, a fim de conduzir o gás do

[009] É fácil transportar e montar o plugue de purga de gás de acordo com DE 38 33 502 C2, porque ele não apresenta o tubo de alimentação de gás longo como o plugue de purga de gás de acordo com EP 0 148 337 Al. Mas é quase impossível vedar o dispositivo mencionado de acordo com DE 38 33 502 C2 contra uma perda de gás.

[0010] O objeto da presente invenção é oferecer uma opção construtivamente fácil para tornar a montagem ou a desmontagem do plugue de purga de gás mais fácil e para minimizar uma perda de gás.

[0011] A invenção inicia a partir a seguinte reflexão: um plugue de purga de gás revestido com uma folha de metal tem muitas vantagens. Ele apresenta alta precisão de encaixe, evita uma perda de gás e é robusto durante o transporte. Este último é válido com limitações em relação ao tubo de alimentação de gás.

[0012] Nessa medida, um aspecto inventivo é reduzir o comprimento do tubo de alimentação de gás a um minimo, de modo a apenas projetar um curto adaptador de alimentação de gás.

[0013] Um ou mais elementos, tais como tubos, adaptadores ou similares podem ser conectados a esse adaptador de alimentação de gás a fim de proporcionar uma conexão de gás entre a fonte do gás e o plugue de purga de gás.

[0014] No contexto, outra ideia inventiva é plugar tal elemento e o adaptador de alimentação de gás um no outro, de modo a projetar uma conexão por encaixe (plugue e soquete).

[0015] Uma "conexão por encaixe" (conexão tipo plugue e soquete) significa que segmentos correspondentes de elementos adjacentes são plugados apenas entre si para alcançar o fluxo fluido, preferencialmente sem perdas, do gás. De acordo com a terminologia comum, a conexão por encaixe inclui uma parte macho e uma parte fêmea. A geometria concreta não é decisiva.

[0016] A conexão por encaixe oferece a possibilidade de conectar segmentos adjacentes (do sistema de alimentação de gás) uns com os outros na direção do fluxo de gás apenas plugando. Ao fazer isso, apenas a conexão por encaixes serve para o propósito de criar uma conexão geralmente hermética. Essa conexão pode, por exemplo, ser efetuada pelo fato de que segmentos correspondentes da conexão por encaixe serem correspondentemente projetados conicamente/frustoconicamente e plugados um no outro.

[0017] Portanto, a conexão por encaixe serve principalmente para a conexão hermética de elementos adjacentes (por exemplo, segmentos de tubo), opcionalmente um elemento de fixação adicional pode agarrar/fixar mecanicamente segmentos adjacentes na posição do plugue no lugar.

[0018] A conexão por encaixe não requer quaisquer ferramentas, as partes do "tubo de gás", que devem ser ligadas são simplesmente plugadas (ajustadas) uma dentro da outra. Isso é feito rapidamente até mesmo em altas temperaturas nas adjacências.

[0019] Em sua modalidade mais geral, a invenção refere- se a um elemento de purga de gás em um recipiente metalúrgico com as seguintes características: a) um corpo à prova de fogo de cerâmica com uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, b) a segunda extremidade está no estado montado do elemento de purga de gás em contato com um metal fundido, c) a primeira extremidade é coberta por um revestimento de metal do lado de fora, que possui uma abertura, à qual um adaptador de alimentação de gás está conectado, d) o elemento de purga de gás, o corpo e o adaptador de alimentação de gás são projetados de tal forma que um gás de tratamento que é fornecido através do adaptador de alimentação de gás flui através do corpo e sai do corpo em sua segunda extremidade, e) o adaptador de alimentação de gás é conectado ao revestimento de metal e é projetado como uma parte macha ou uma parte fêmea de uma conexão por encaixe para a conexão com uma parte fêmea correspondente ou com uma parte macha correspondente de um tubo de alimentação de gás.

[0020] O adaptador de alimentação de gás, na base do elemento de purga de gás, pode ser projetado de acordo com o tipo de um adaptador. Esse adaptador é diferente de um tubo de alimentação de gás do tipo conhecido. O adaptador pode ser muito mais curto e, geralmente, tem a finalidade apenas de proporcionar um ponto de conexão com o tubo de alimentação de gás. Apesar do gás ser é necessariamente conduzido através desse adaptador, isso é feito apenas por uma curta distância. De acordo com uma modalidade, o comprimento do adaptador na direção do fluxo de gás é < 20 cm, frequentemente < 15 cm ou < 10 cm. O adaptador se conecta diretamente à base do elemento de purga de gás.

[0021] O adaptador/adaptador de alimentação de gás pode se estender da folha de metal da base para dentro da parte cerâmica do plugue de purga de gás ou para a direção oposta, para fora. Em ambos os casos, um tubo de alimentação de gás correspondente é conectado sobre ou dentro do adaptador de alimentação de gás, com a sua segunda extremidade, para criar uma conexão continua de gás.

[0022] Uma modalidade sugere a conexão da segunda extremidade do tubo de alimentação de gás e do adaptador na área da base do elemento de purga de gás através de uma conexão por encaixe e a sua fixação com um elemento de fixação extra que evita a desconexão involuntária.

[0023] No caso de um adaptador de alimentação de gás que se projeta livremente, uma possibilidade simples e destacável de fixação é projetar os correspondentes segmentos da extremidade dos elementos do plugue com roscas internas e externas correspondentes (de acordo com uma porca), tal como é mostrado nas figuras.

[0024] Ao invés da conexão de rosca, uma conexão por suporte ou uma trava tipo baioneta também podem realizar essa função.

[0025] Os segmentos da conexão mencionados (adaptador de alimentação de gás/ tubo de alimentação de gás) consistem, por exemplo, em segmentos de tubo ou segmentos de mangueira, a seção transversal interna dos quais dependendo da quantidade de gás, que deve ser alimentado através da conexão com o plugue de purga de gás e, posteriormente, através do plugue de purga de gás.

[0026] Há a possibilidade de apresentar o adaptador de alimentação de gás ou o tubo de alimentação de gás com uma proteção contra ruptura contra invasão (infiltração) do metal fundido. Para essa finalidade, o segmento relevante pode apresentar um canal de gás que é pelo menos parcialmente enrolado ou tem uma forma de ziguezague.

[0027] A proteção contra ruptura é, portanto, disposta na frente de ou na extremidade fria do elemento de purga de gás (na direção do fluxo de gás). A proteção contra ruptura pode ser construída como um elemento substituível que é conectado a um segmento correspondente do adaptador de alimentação de gás, por exemplo, por meio de uma conexão por encaixe do tipo nomeado.

[0028] Tal como foi anteriormente mencionado, a conexão por encaixe pode ser projetada de tal forma que os elementos que estão conectados entre si (especialmente os segmentos do tubo) apresentam geometrias correspondentes do grupo: prismas, cones, frustocones, esferas e paraboloides.

[0029] A conexão por encaixe pode ser especificamente projetada de modo que a extremidade livre do segmento, que é mais distante do plugue de purga de gás, possui a maior área de seção transversal, tal como ele exibido na descrição a seguir das figuras.

[0030] Embora a conexão por encaixe permita uma conexão hermética rápida e segura de segmentos de conexão adjacentes, o elemento de fixação tem a finalidade de impedir que a conexão se desconecte novamente.

[0031] Desse modo, o elemento de fixação também pode ser projetado como um dispositivo de pressão ou retenção, o qual, por exemplo, empurra o tubo de alimentação de gás na direção do plugue de purga de gás e o fixa na posição conectada.

[0032] Segmentos adicionais do tubo de alimentação de gás podem ser conectados de forma análoga.

[0033] O elemento de pressão/retenção pode ser parte de um dispositivo de montagem, que é montado de modo giratório para fora do recipiente metalúrgico.

[0034] O dispositivo de montagem/desmontagem pode ser dimensionado de forma que ele pode ser girado livremente sobre o adaptador de alimentação de gás, após a inserção do elemento de purga de gás, por meio do que o elemento de montagem apresenta uma abertura ou uma fenda através da qual o adaptador de alimentação de gás e, se for relevante, o tubo de alimentação de gás e o elemento de fixação podem ser conduzidos através dela.

[0035] De acordo com o design do dispositivo de montagem, o comprimento do elemento adaptador de gás (conexão) é escolhido, que é parte do plugue de purga de gás.

[0036] Outras características da invenção são reveladas nas características das reivindicações abaixo, bem como em outros documentos de pedido. A invenção é adicionalmente explicada em relação a algumas modalidades a seguir. Ela é mostrada, em uma apresentação esquemática, na:

[0037] Figura 1: Uma seção transversal longitudinal através da área da base de um recipiente metalúrgico com uma primeira modalidade de um plugue de purga de gás.

[0038] Figura 2: Seções transversais longitudinais através da área da base de um recipiente metalúrgico, com as etapas de montagem individuais são exibidas separadamente.

[0039] Nas figuras, elementos idênticos ou similares são rotulados com os mesmos códigos de referência.

[0040] O código de referência 10 descreve um plugue de purga de gás frustocônico com uma camada de folha de metal externa (envelope metálico) 12 e uma base de folha de metal 14, que apresenta uma abertura central 16.

[0041] Na posição montada exibida, um corpo de cerâmica à prova de fogo se estende acima da dita abertura 16, com um segmento poroso 10p, através do qual um gás pode ser alimentado na direção da seta G a partir da extremidade fria inferior 10u do plugue de purga de gás 10 em direção à sua extremidade quente superior (não exibida) 10o.

[0042] Oposto ao segmento poroso 10p, um adaptador de alimentação de gás 20 para o plugue de purga de gás 10 estende-se ao redor da abertura 16. O adaptador de alimentação de gás 20 com um canal de gás axial 26 estende- se na posição montada exibida para baixo a partir da abertura 16.

[0043] 0 adaptador de alimentação de gás 20 apresenta uma primeira extremidade 20.1 a uma distância do elemento de purga de gás 10 e uma segunda extremidade 20.2 adjacente ao elemento de purga de gás 10. 0 segundo segmento 20.2 é soldado à base de metal 14 (sulco de soldadura 22) .

[0044] Na área da segunda extremidade 20.2, o adaptador de alimentação de gás 20 exibe uma alteração na seção transversal no interior, em que a parte a qual está de frente para o plugue de purga de gás 10 tem uma seção transversal maior. Nesse segmento, um corpo 24 é frouxamente organizado. Sem a pressão do gás, ele repousa sobre um ombro do corte descrito da seção transversal do canal de gás 26. Sob a pressão do gás, o corpo 24 ergue-se do corte e se move na direção do plugue de purga de gás. Um parafuso de fixação 28 que é disposto acima do corpo 24, evita que o corpo 24 bloqueie a abertura 18.

[0045] Na primeira extremidade 20.1 que é oposta, o canal de gás 26 expande (alarga) para baixo e para fora de forma cônica. Nessa parte, uma segunda extremidade 30.2 de um tubo de alimentação de gás 30 está conectada de modo hermético. Essa extremidade 30.2 apresenta, correspondentemente, formato frustocônico (tipo bocal) e a sua extremidade afunilada situa-se no topo. A extremidade 20.1 forma o soquete, a extremidade 30.2 forma o plugue da conexão por encaixe.

[0046] Na posição montada, o tubo de alimentação de gás 30 possui um ombro 32 do lado de fora um pouco abaixo da primeira extremidade 20.1 do adaptador de alimentação de gás 20. Um salto interno em forma de anel 42 de um elemento de fixação 40, que também apresenta forma de tubo, repousa no ombro 32. O elemento de fixação 40 possui uma rosca interna 42i na área acima do salto, 42, que é rosqueada sobe uma rosca externa correspondente 20.1a da primeira extremidade 20.1 do adaptador de alimentação de gás 20, cuja primeira extremidade também é cilindrica, em sua parte externa. Abaixo do salto 42, o elemento de fixação 40 estende-se de uma forma em forma de tubo para baixo, radialmente na direção da roda externa 44 para fixação.

[0047] Nessa modalidade, a conexão do adaptador de forma pelos segmentos 20.1, 30.2, que estão axialmente plugados entre si, de modo que a conexão por encaixe é fixada através do elemento de fixação 40 evitando o desprendimento (abertura).

[0048] Um dispositivo de montagem 60 é montado de modo giratório ao revestimento externo 50 do correspondente recipiente de metalurgia através de uma dobradiça 62, em que a figura 1 mostra a posição montada na qual o dispositivo de montagem estende-se sobre o adaptador de alimentação de gás 20, bem como a segunda extremidade 30.2 do tubo de alimentação de gás 30 com um elemento em forma de anel 64. 0 elemento em forma de anel 64 é fixado ao revestimento externo firme 50 na posição exibida com o auxilio de uma alça 66. Ao fazer isso, o elemento 64 toca um bocal 68, que envolve a segunda extremidade 20.2 do adaptador de alimentação de gás 20. O bocal 68 constitui parte do revestimento à prova de fogo abaixo do elemento de purga de gás 10. A primeira extremidade 20.1 do adaptador de alimentação de gás 20 se projeta para baixo sobre o dito bocal 68.

[0049] A montagem é simples, uma vez que o dispositivo de montagem 60 pode ser girado na posição descrita, antes que o tubo de alimentação de gás 30 seja preso sobre o adaptador de alimentação de gás 20 e fixado. Antes da conexão hermética das ditas partes 20, 30, o plugue de purga de gás 10 é firmemente posicionado. O adaptador de alimentação de gás 20 da conexão é precisamente ajustado, de modo que a conexão por encaixe com a linha de alimentação de gás 30 pode ocorrer muito facilmente, com precisão e rapidez. O comprimento do tubo de alimentação de gás 30 é arbitrário. O tubo de alimentação de gás 30 também pode consistir em vários segmentos, que novamente podem ser hermeticamente conectados por meio de uma conexão por encaixe (ou por outros meios).

[0050] Isso também é válido para a modalidade de acordo com a figura 2. Isso difere da modalidade de acordo com a figura 1, principalmente pelas seguintes características: - O adaptador de alimentação de gás 20 é projetado na forma de um adaptador, que é conectado à base de metal 14 do plugue de purga de gás 10 (aqui; soldado). O adaptador apenas se projeta da base 14 para baixo em 10 mm, e é projetado nessa extremidade (20.1) semelhantemente à primeira extremidade 20.1 do adaptador de alimentação de gás 20 de acordo com a figura 1. Analogamente, isso é válido para a segunda extremidade 20.2 do adaptador de alimentação de gás 20 na figura 2. Em outras palavras; no exemplo de acordo com a figura 2, o adaptador de conexão do gás 20 e o tubo de alimentação de gás de conexão 30 são conectados através de uma conexão por encaixe. - O tubo de alimentação de gás 30, de acordo com a figura 2, não foi projetado como um tubo (como na figura 1) entre as extremidades (30.1, 30.2), mas como um cilindro de paredes espessas e, simultaneamente, serve ao propósito de uma proteção contra ruptura, e para fazer isso, o canal de gás 26 é concebido como um tipo de bobina (ou espiral) entre a segunda extremidade 30.2 e a primeira extremidade 30.1. Se o metal fundido entrar no canal de gás 26, ele poderia ser conduzido radialmente para fora (ao longo da bobina), e dessa forma, o trajeto para o material fundido seria alongado, a fim de ser capaz de esfriar o material fundido mais rápido, até solidificar. Isso é principalmente conhecido e não é adicionalmente explicado.

[0051] A primeira extremidade 30.1 do tubo de alimentação de gás 30, de acordo com a figura 2, é projetado de forma análoga à primeira extremidade 20.1 do adaptador de alimentação de gás 20, de acordo com a figura 1, e serve para conectar outro tubo de alimentação de gás 70, que é projetado de forma análoga ao tubo de alimentação de gás 30 de acordo com a figura 1.

[0052] 0 elemento em forma de anel 64 do dispositivo de montagem 60 toca diretamente o lado inferior da parte de parede espessa do tubo de alimentação de gás 30 em sua posição montada.

[0053] As figuras 2A a D mostram as etapas de montagem individuais para essa modalidade. Primeiramente, o plugue de purga de gás 10 (com um adaptador 20 conectado) está instalado de modo construido na base do recipiente metalúrgico (figura 2a).

[0054] O dispositivo de montagem 60 está aberto.

[0055] 0 tubo de alimentação de gás 30, incluindo a proteção contra ruptura, é então pesa sobre o adaptador 20 e aparafusada nele (figura 2b). Depois disso, o dispositivo de montagem é girado sobre ambas as partes, 20, 30 (figura 2c) e a parte 30 fixa.

[0056] Na etapa final, o outro tubo de alimentação de gás 70 é preso com a sua extremidade superior 70.2 sobre o segmento inferior 30.1 do tubo de alimentação de gás 30 e fixado através de um elemento de fixação por parafuso, de maneira análoga às duas extremidades 20.1 e 30.2 (figura 2d) .

Claims

1. DISPOSITIVO DE PURGA DE GÁS (10) para aplicações metalúrgicas com um tubo de alimentação de gás (30) e um elemento de purga de gás (10), que apresenta as seguintes características: a) o elemento de purga de gás (10) possui um corpo à prova de fogo de cerâmica (10k) com uma primeira extremidade (10u) e uma segunda extremidade (10o), b) a segunda extremidade (10o) está na posição montada do elemento de purga de gás em contato com um metal fundido, c) a primeira extremidade (10u) é coberta por um revestimento de metal (12), que possui uma abertura (16) à qual um adaptador de conexão do gás (20) se conecta, d) o elemento de purga de gás (10), o corpo (10k) e o adaptador de alimentação de gás (20) são projetados de tal forma que um gás de tratamento que é fornecido através do adaptador de alimentação de gás (20) flui através do corpo (10k) e sai do corpo (10k) na segunda extremidade (10o), e) o adaptador de alimentação de gás (20) é conectado a um revestimento de metal (12) e é projetado como um plugue ou soquete de uma conexão por encaixe para a conexão com um soquete correspondente ou com um plugue correspondente de um tubo de alimentação de gás (30), CARACTERIZADO por ainda apresentar: f) um elemento de fixação (40) com uma rosca interna (42i), que fixa mecanicamente a conexão por encaixe com uma rosca externa correspondente na extremidade livre (20.(1) do adaptador de alimentação de gás (20) de acordo com uma porca.

2. DISPOSITIVO DE PURGA DE GÁS, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo adaptador de alimentação de gás (20) estender-se para longe do corpo de cerâmica (10k), a partir da área de conexão (22) em direção ao revestimento de metal (12).

3. DISPOSITIVO DE PURGA DE GÁS, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo adaptador de alimentação de gás (20) estender-se na direção do corpo de cerâmica (10k), a partir da área de conexão (22) em direção ao revestimento de metal (12).

4. DISPOSITIVO DE PURGA DE GÁS, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo adaptador de alimentação de gás (20), que é projetado como um plugue, apresentar uma das seguintes formas geométricas do lado de fora: cone, frustocone, prisma.

5. DISPOSITIVO DE PURGA DE GÁS, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo adaptador de alimentação de gás (20), que é projetado como um soquete, apresentar uma das seguintes formas geométricas do lado de dentro: cone negativo, frustocone negativo, prisma negativo.

6. DISPOSITIVO DE PURGA DE GÁS, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo adaptador de alimentação de gás (20) ser projetado com uma proteção contra ruptura contra o metal fundido invasor.

7. DISPOSITIVO DE PURGA DE GÁS, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo adaptador de alimentação de gás ser projetado com uma válvula de contrapressão (26, 28).

8. DISPOSITIVO DE PURGA DE GÁS, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo seu adaptador de alimentação de gás (20) apresentar um comprimento, na direção do fluxo (G) do gás fornecido, menor que 20 cm.