BRPI0804295B1 - dispositivo de transporte de um pó, instalação de fundição de metal líquido e processo de exploração de uma instalação - Google Patents

Abstract

dispositivo de transporte de um pó, instalação de fundição de metal líquido, e processo de exploração de uma instalação. a presente invenção refere-se a um dispositivo de transporte de um pó que compreende um conduto de saída (40) e uma câmara de mistura (42) de gás e de pó (<sym>) ligada ao conduto de saída. de acordo com uma realização da invenção, o dispositivo de transporte de um pó compreende um conduto de saída (40); uma câmara de mistura (42) de gás e de pó (<sym>) ligada ao conduto de saída; um dispositivo de alimentação com pó (44) apropriado para alimentar a câmara de mistura com pó e um dispositivo de alimentação com gás (46) da câmara de mistura; e o dispositivo de alimentação com gás (46) é dotado de meios de regulagem da vazão de gás (74, 76), e o dispositivo de alimentação com pó (44) compreende um tubo de alimentação (52) e uma rosca de transporte (54) do pó, sendo que o tubo de alimentação desemboca na câmara de mistura (42); caracterizado pelo fato do tubo de alimentação (52) e da rosca de transporte (54) serem oblíquos em relação ao plano horizontal.

Description

“DISPOSITIVO DE TRANSPORTE DE UM PÓ, INSTALAÇÃO DE FUNDIÇÃO DE METAL LÍQUIDO E PROCESSO DE EXPLORAÇÃO DE UMA INSTALAÇÃO” Campo da Invenção A presente invenção refere-se a um dispositivo de transporte de um pó do tipo que compreende - um conduto de saída, - uma câmara de mistura de gás e de pó ligada ao conduto de saída.

Ela se aplica em particular às instalações de fabricação de canos de ferro fundido com conchas rotativas.

Antecedentes da Invenção São conhecidas no estado da técnica instalações de fabricação de canos por fundição de um metal líquido. Tal instalação é conhecida, por exemplo, através do documento FR-A-968 346. Essa instalação de fundição compreende uma concha rotativa e um dispositivo de fundição de metal líquido. A fim de aumentar a qualidade do cano, essa instalação compreende um dispositivo de transporte de um pó sobre a superfície da concha. Esse dispositivo é apropriado para depositar o pó sobre a superfície antes do depósito do metal líquido. A operação dessa instalação deve obedecer às exigências indicadas a seguir. A distribuição do pó sobre a superfície da concha deve ser tão regular quanto possível. A cadência de fabricação dos canos é elevada, e um ciclo de fundição de um cano é da ordem de 40 s. Conseqüentemente, o depósito do pó deve ser efetuado em um lapso de tempo muito curto.

Da mesma forma, no início do ciclo de depósito e no fim de um ciclo de deposito, o início e o fim do transporte do pó devem ser breves.

Ora, os dispositivos de transporte de pó conhecidos atualmente não permitem distribuir o pó sobre a superfície da concha com grande regularidade.

Descrição da Invenção A presente invenção tem por objetivo aumentar a regularidade do depósito do pó.

Para esse fim, a presente invenção tem por objeto um dispositivo de transporte de um pó tal como indicado acima, caracterizado pelo fato de compreender um dispositivo de alimentação com pó apropriado para alimentar a câmara de mistura de alimentação com pó e um dispositivo de alimentação com gás da câmara de mistura, e pelo fato do dispositivo de alimentação com gás ser dotado de meios de regulagem da vazão de gás.

De acordo com modos de realização particulares, o dispositivo de acordo com a presente invenção compreende uma ou mais das seguintes características: - os meios de regulagem da vazão de gás são meios de regulagem da vazão em massa; - o dispositivo de alimentação com pó é dotado de meios de regulagem da vazão de pó; - os meios de regulagem da vazão de pó são meios de regulagem de vazão de pó em massa; - o dispositivo de alimentação com pó compreende um tubo de alimentação e uma rosca de transporte do pó, e o tubo de alimentação desemboca na câmara de mistura; - o tubo de alimentação e a rosca de transporte são oblíquos em relação ao plano horizontal, em particular com um ângulo de inclinação de 30° a 60°; e de preferência com um ângulo de inclinação de 45°, em relação ao plano horizontal, e a extremidade do tubo de alimentação que desemboca na câmara de mistura é a extremidade superior do tubo de alimentação; - o dispositivo de alimentação com pó compreende um motor de arraste da rosca de transporte, e os meios de regulagem da vazão de pó compreendem meios de regulagem da velocidade de rotação do motor; - o dispositivo de alimentação com pó compreende um dispositivo de equalização apropriado para equalizar a quantidade de pó encaminhada pela rosca de transporte ao longo do tempo; - o dispositivo de equalização compreende um terminal fixado sobre a rosca de transporte do lado dirigido para a câmara de mistura e que possui meios de agitação do pó, em particular, hastes; - o dispositivo de alimentação com pó compreende um reservatório que contém pó, em particular pó de inoculação; - o pó compreende pelo menos um dos seguintes compostos: FeS|, CaF2, MgF ou SiCa; e - o pó compreende pelo menos 50% em peso de partículas que possuem uma granulometria entre 100 μίτι e 200 pm. A presente invenção tem ainda por objeto uma instalação de fundição de metal líquido do tipo que compreende: - um molde que possui uma superfície de molde; - um canal de fundição de metal líquido que possui uma saída de metal líquido, e - um dispositivo de transporte de pó, - caracterizado pelo fato do dispositivo de transporte de pó ser um dispositivo tal como definido acima, - e pelo fato do dispositivo de transporte de pó ser apropriado para depositar pó sobre a superfície de molde.

De acordo com modos particulares de realização, a instalação de fundição compreende uma ou mais das seguintes características: - o molde é um molde rotativo que possui um sentido de rotação e apropriado para fabricar um cano; - o molde possui uma porção de corpo e uma porção de ponta com encaixe, e a instalação compreende um dispositivo auxiliar apropriado para depositar pó sobre a parte de superfície de molde associada à porção de ponta com encaixe; - o dispositivo de transporte de pó é apropriado para depositar pó sobre a superfície do molde em um sentido principal de projeção que possui um componente dirigido para o sentido contrário ao sentido de rotação do molde. A presente invenção tem finalmente por objeto um processo de exploração de uma instalação tal como definido acima, que compreende as etapas: - depósito de uma quantidade determinada de pó sobre a superfície de molde pelo dispositivo de transporte de pó, - fundição de uma quantidade de metal líquido sobre a superfície de molde dotada do pó por meio do canal de fundição.

Breve Descrição dos Desenhos A presente invenção será mais bem compreendida com a leitura da descrição a seguir, dada exclusivamente a título de exemplo e feita em relação aos desenhos anexos, nos quais: - a Figura 1 é uma vista esquemática de uma instalação de fabricação de canos de acordo com a presente invenção; - a Figura 2 é uma vista de detalhe da instalação da Figura 1, que mostra o molde em maior escala; - a Figura 3 é uma vista em corte parcial da instalação de acordo com a presente invenção, considerada ao longo da linha ///-/// da Figura 2; - a Figura 4 representa o molde durante a fase do depósito do pó; - a Figura 5 mostra o dispositivo de transporte de pó de acordo com a presente invenção; e - a Figura 6 mostra o detalhe VI aumentado da Figura 5.

Descrição de Realizações Particulares da Invenção Na Figura 1 está representada uma instalação de fabricação de canos em ferro fundido, designada pela referência geral 2. A instalação 2 compreende um recipiente 4, um dispositivo vertedor 6, um canal de fundição 8, um molde rotativo 10, um dispositivo de resfriamento 12 e um dispositivo 14 de extração do cano terminado. A instalação 2 serve para fabricar canos 16. O recipiente 4 é um cadinho de material refratário que contém metal líquido, por exemplo, ferro fundido, em particular, ferro fundido esferoidal ou lamelar. O dispositivo vertedor 6 é uma balança que possui um volume que corresponde à quantidade de metal líquido necessário para um cano 16. O canal de fundição 8 é uma calha que conduz do dispositivo vertedor 6 para o molde 10. Ele compreende uma entrada 20 situada nas proximidades do dispositivo 6 e uma saída que se estende no molde 10. O canal de fundição 8 é inclinado em relação ao plano horizontal, de modo que a saída 22 fique situada mais baixo que a entrada 20. O molde rotativo 10, também chamado “concha”, possui uma forma com simetria de revolução, no exemplo presente geralmente cilíndrica, de eixo central X-X, inclinado em relação ao plano horizontal de modo a ser paralelo ao canal 8. No texto a seguir, as expressões “axialmente” e “radialmente” serão utilizadas em relação a esse eixo central X-X. O molde 10 possui uma superfície interna 24 que tem uma forma que é a superfície negativa do cano 16, bem como uma superfície externa 26. 0 molde 10 compreende uma porção de corpo 28, voltada para a entrada 20, e uma porção de ponta com encaixe 30, que está voltada para o lado oposto à entrada 20. A porção de corpo 28 forma o corpo e a extremidade macho do cano 16, ao passo que a porção (cf. Figuras 2 e 4) de ponta com encaixe 30 forma a ponta com encaixe do cano 16. O molde 10 pode ser acionado em rotação em torno do eixo X-X em um sentido de rotação R (cf. Figura 3) por um dispositivo de arraste não representado. Além disso, o molde 10 pode ser acionado em translação ao longo do eixo X-X entre uma posição de início de fundição, na qual a saída 22 está diante da porção de ponta com encaixe 30, e uma posição de fim de fundição, na qual a saída 22 está diante da extremidade da porção de corpo 28 oposto à ponta com encaixe. O dispositivo de resfriamento 12 é, por exemplo, uma cabeça de aspersão. O dispositivo de extração 14 é apropriado para extrair axialmente o cano 16 fundido do molde 10.

Os dispositivos 6, 12 e 14, o recipiente 4, bem como o canal de fundição 8 são conhecidos em si e não estão descritos detalhadamente. A instalação de fabricação do cano 2 compreende um núcleo de ponta com encaixe. O núcleo 32 pode oscilar em torno de um eixo Y-Y estendendo-se transversalmente ao eixo central X-X entre uma posição de afastamento (não representada), na qual ele se estende para fora do molde 10, e uma posição de moldagem, representada nas Figuras 2 e 4, na qual o núcleo 32 se estende na porção da ponta com encaixe 30. A instalação 2 compreende ainda um dispositivo de transporte principal de um pó 34 apropriado para depositar um pó P sobre a superfície interna 24 do molde. A instalação 2 é também dotada de um dispositivo 36 apropriado para depositar pó sobre a parte da superfície do molde da porção de ponta com encaixe 30. O pó depositado pelo dispositivo auxiliar 36 é o mesmo pó que o depositado pelo dispositivo de transporte principal 34. O dispositivo de transporte 34 do pó está representado detalhadamente na Figura 5. O dispositivo de transporte principal 34 compreende um conduto de saída 40 fixado ao canal de fundição 8. O dispositivo de transporte principal 34 é dotado de uma câmara de mistura 42, de um dispositivo de alimentação com pó 44, apropriado para alimentar a câmara de mistura 42 com pó, e de um dispositivo de alimentação com gás 46, apropriado para alimentar a câmara de mistura 42 com gás. O dispositivo de transporte 34 dispõe de um cano flexível que liga a saída da câmara de mistura 42 na entrada do conduto de saída 40, bem como de um difusor colocado no nível da extremidade de saída do conduto de saída 40. O dispositivo de transporte principal 34 do pó é apropriado para misturar pó P a um gás de transporte. O dispositivo de alimentação com pó 44 compreende um tubo de alimentação 42 e uma rosca de transporte 54 situada no tubo de alimentação 52. O tubo de alimentação 52 delimita uma extremidade de entrada 52A e uma extremidade de saída 52B, a qual desemboca na câmara de mistura 42. A extremidade de entrada 52A está ligada a um reservatório 56 do pó P. O reservatório 56 é dotado de um dispensador 58 que serve para introduzir o pó na extremidade de entrada 52A. O dispositivo de alimentação com pó 44 compreende um motor 60 conectado por meio de um redutor 62 à rosca de transporte 54 e próprio para acionar essa rosca de transporte 54 em rotação.

Como indica a Figura 6, o eixo central do tubo de alimentação 52 está inclinado em um ângulo α em relação ao plano horizontal. Assim, o tubo de alimentação 52 e a rosca de transporte 54 são oblíquos em relação ao plano horizontal. Eles são inclinados em um ângulo α compreendido entre 30° e 60°, e de preferência inclinados em um ângulo α de 45°. Assim, durante a operação da instalação, a pressão de gás existente na câmara de mistura 42 não conduz ao recalque do pó P pelo tubo de alimentação, visto que o pó que se encontra no tubo 52 possui a tendência de se comprimir. O dispositivo de alimentação com pó 44 é ainda dotado de um dispositivo de equalização apropriado para equalizar a quantidade de pó transportada ao longo do tempo. Esse dispositivo de equalização compreende, no presente caso, um terminal 64 fixado sobre a rosca de transporte 54 do lado dirigido para a câmara de mistura 42. Como se pode ver na Figura 6, o terminal 64 compreende um corpo de base cilíndrica 65 cujo eixo coincide com o eixo próprio da rosca de transporte 54 e meios de agitação em forma de hastes 66 se estendem radialmente em relação ao eixo próprio da rosca 54. O dispositivo de alimentação com gás 46 compreende uma fonte de ar comprimido 70 que está ligada à câmara de mistura 42 sucessivamente por um regulador de pressão 72, uma eletro-válvula e um debitômetro 76.

Um primeiro manômetro 78 está ligado a uma linha de ar comprimido entre o regulador de pressão 72 e a eletro-válvula 74 e um segundo manômetro 80 está ligado ao conduto de ar comprimido entre a eletro-válvula 74 e o debitômetro 76. O regulador de pressão 72 é apropriado para estabelecer a montante da eletro-válvula 74 uma pressão determinada, e a eletro-válvula e o debitômetro 76 são apropriados para regular a vazão em massa do gás introduzido na câmara de mistura 42 em função da pressão estabelecida pelo regulador de pressão 72. A instalação 2 é dotada de um dispositivo de controle 100 ligado, respectivamente, por uma linha de controle pelo menos ao motor 60 e à eletro-válvula 74, e apropriado para regular a velocidade de rotação da rosca de transporte 54 e a abertura da eletro-válvula 74.

Voltando à Figura 4, pode-se ver a posição extrema do canal de fundição 8 e do difusor 50. O difusor 50 está situado em recuo em relação à saída 22 do canal de fundição 8, portanto a montante no sentido de escoamento do metal líquido, e é apropriado para depositar pó P no molde 10 apenas até um limite de depósito L.

Na Figura 4 está representado mais detalhadamente o dispositivo auxiliar 36. O dispositivo auxiliar 36 compreende um terminal de projeção apropriado para projetar pó P pelo menos sobre a superfície da porção de ponta com encaixe 30. O dispositivo auxiliar 36 compreende ainda uma fonte de pó 92 ligada ao terminal 90. O terminal de projeção 90 está fixado no núcleo 32 e é apropriado para projetar pó no molde 10 quando o núcleo 32 oscila de sua posição de afastamento para sua posição de moldagem. O terminal de projeção 90 é ainda apropriado para depositar pó sobre a parte da porção de corpo 28 que se estende entre o limite de depósito Lea porção de ponta com encaixe 30. A instalação 2 funciona da maneira indicada a seguir.

Parte-se da situação na qual o molde 10 está em sua posição na qual um cano 16 acaba de ser extraído do extrator 14, ou seja, a saída 22 do canal de fundição 8 encontra-se fora do molde 10, e o núcleo 32 está em sua posição de afastamento.

Em um primeiro tempo, o molde 10 é acionado em rotação no sentido R, e o núcleo 32 oscila em sua posição de moldagem. Durante essa oscilação, o terminal de projeção 90 deposita pó P sobre a porção de ponta com encaixe 30 e sobre a parte da porção de corpo 28 que vai da porção 30 até o limite L.

Quando o núcleo 32 está em sua posição de moldagem, o dispositivo auxiliar 32 fica parado.

Em seguida, o molde 10 é deslocado para sua posição de início de fundição, ou seja, em sua posição de batente esquerda representada nas Figuras 1 e 2.

Depois, o dispositivo de transporte 34 é acionado, ou seja, a rosca de transporte 54 é acionada em rotação pelo motor 60 e o redutor 62 e transporta pó P para a câmara de mistura 42. Pela velocidade de rotação da rosca de transporte 54, a vazão mássica do pó P introduzido na câmara de mistura 42 pode ser regulada de modo preciso pelo dispositivo de controle 100. Simultaneamente, a vazão mássica de ar comprimido introduzido na câmara de mistura 42 é regulada pelo dispositivo de controle 100 por meio da eletro-válvula 74 e do regulador de pressão 76.

Assim, a relação entre a vazão mássica de pó e a vazão mássica de ar pode ser regulada com grande precisão, e a quantidade de pó P depositada sobre a superfície do molde 10 é determinada. A relação das duas vazões mássicas é calculada pela seguinte função: β = Qp / Qa em que Qp é a vazão de pó expressa em kg/min e Qa é a vazão de gás, em particular de ar, expressa em kg/min.

Preferencialmente, β está situado entre 5 e 10. O dispositivo de transporte principal 34 deposita então pó P sobre a superfície da porção 28 enquanto o molde 10 é deslocado para sua posição de fim de fundição. Ao mesmo tempo, metal líquido é fundido no molde 10 por meio do conduto de fundição 8.

Como se pode ver na Figura 3, o difusor 50 é apropriado para projetar pó P em uma direção principal de projeção J que possui um componente dirigido em sentido contrário ao sentido de rotação R. Isso contribui para a equalização do pó sobre a superfície do molde 10. O pó P é, por exemplo, um pó de inoculação, um pó de projeção térmica ou um pó anti-picadas, ou então uma mistura de diversos desses pós. O pó P compreende, por exemplo, pelo menos um dos seguintes componentes: FeSi, CaF2, MgF ou SiCa.

Vantajosamente, o pó P compreende pelo menos 50% em peso de partículas com uma granulometria situada entre 100 μιτι e 200 pm. As partículas desse tamanho não são, de um lado, arrastadas pela corrente de ar criada pelo metal líquido quente e, de outro lado, são suficientemente pequenas para criar um número elevado de centros de germinação do ferro fundido.

De preferência, o pó P compreende pelo menos 75% em peso de partículas que possuem a granulometria precitada. A regulação da relação das vazões mássicas de pó e de gás permite depositar pó com grande precisão e regularidade no molde.

Reivindicações

Claims (17)

1. DISPOSITIVO DE TRANSPORTE DE UM PÓ, que compreende: - um conduto de saída (40); - uma câmara de mistura (42) de gás e de pó (P) ligada ao conduto de saída; um dispositivo de alimentação com pó (44) apropriado para alimentar a câmara de mistura com pó e um dispositivo de alimentação com gás (46) da câmara de mistura; e o dispositivo de alimentação com gás (46) é dotado de meios de regulagem da vazão de gás (74, 76), e o dispositivo de alimentação com pó (44) compreende um tubo de alimentação (52) e uma rosca de transporte (54) do pó, sendo que o tubo de alimentação desemboca na câmara de mistura (42); caracterizado pelo fato do tubo de alimentação (52) e da rosca de transporte (54) serem oblíquos em relação ao plano horizontal.

2. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato dos meios de regulagem da vazão serem meios de regulagem da vazão em massa (74, 76).

3. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato do dispositivo de alimentação com pó (44) ser dotado de meios de regulagem (60, 62) da vazão de pó.

4. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato dos meios de regulagem da vazão de pó serem meios de regulagem de vazão de pó em massa.

5. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 2 e 4, caracterizado pelo fato da relação (β) entre a vazão mássica de pó (Qp) e a vazão mássica de gás (Qa) estar compreendida entre 5 e 10.

6. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato do tubo de alimentação (52) e da rosca de transporte (54) apresentarem um ângulo de inclinação de 30° a 60°, e de preferência um ângulo de inclinação de 45°, em relação ao plano horizontal, sendo que a extremidade do tubo de alimentação que desemboca na câmara de mistura (42) é a extremidade superior do tubo de alimentação.

7. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 3 ou 4, caracterizado pelo fato do dispositivo de alimentação com pó (44) compreender um motor de arraste (60) da rosca de transporte, e pelo fato dos meios de regulagem da vazão de pó compreenderem meios de regulagem da velocidade de rotação do motor.

8. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato do dispositivo de alimentação com pó (44) compreender um dispositivo de equalização (64) apropriado para equalizar a quantidade de pó transportada pela rosca de transporte (54) ao longo do tempo.

9. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato do dispositivo de equalização compreender um terminal (64) fixado sobre a rosca de transporte (52) do lado voltado para a câmara de mistura e que possui meios de agitação (66) do pó, em particular, hastes.

10. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato do dispositivo de alimentação com pó (44) compreender um reservatório (56) que contém pó (P), em particular pó de inoculação.

11. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato do pó (P) compreender pelo menos um dos seguintes componentes: FeS,, CaF2, MgF ou SiCa.

12. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato do pó compreender pelo menos 50% em peso de partículas que possuem uma granulometria entre 100 pm e 200 μίτι.

13. INSTALAÇÃO DE FUNDIÇÃO DE METAL LÍQUIDO, que compreende: - um molde (10) que possui uma superfície de molde (24); - um canal de fundição (8) de metal líquido que possui uma saída (22) de metal líquido; e - um dispositivo de transporte de pó (34); caracterizado pelo fato do dispositivo de transporte de pó (34) ser um dispositivo tal como definido em uma das reivindicações 1 a 12; e pelo fato do dispositivo de transporte de pó (34) ser apropriado para depositar pó sobre a superfície do molde (24).

14. INSTALAÇÃO DE FUNDIÇÃO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato do molde (10) ser um molde rotativo que possui um sentido de rotação (R) e ser apropriado para fabricar um cano.

15. INSTALAÇÃO DE FUNDIÇÃO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato do molde (10) possuir uma porção de corpo (28) e uma porção de ponta de encaixe (30) e pelo fato da instalação compreender um dispositivo auxiliar (36) apropriado para depositar pó sobre a parte da superfície do molde associada à porção de ponta com encaixe (30).

16. INSTALAÇÃO DE FUNDIÇÃO, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizada pelo fato do dispositivo de transporte de pó (34) ser apropriado para depositar o pó sobre a superfície do molde (10) em um sentido principal de projeção (J) que possui um componente dirigido ao contrário do sentido de rotação (R) do molde.

17. PROCESSO DE EXPLORAÇÃO DE UMA INSTALAÇÃO, instalação esta tal como definida em uma das reivindicações 13 a 16, caracterizado pelo processo compreender as etapas de: - depósito de uma quantidade determinada de pó sobre a superfície de molde pelo dispositivo de transporte de pó (34); e - fundição de uma quantidade de metal líquido sobre a superfície de molde dotada do pó por meio do canal de fundição (8).