BRPI0816367B1 - Estrutura de ventaneira de forno de fusão - Google Patents
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Description
(54) Título: ESTRUTURA DE VENTANEIRA DE FORNO DE FUSÃO (51) Int.CI.: F27B 1/16; C21B 11/02; F27B 1/14 (30) Prioridade Unionista: 10/09/2007 JP 2007-233630 (73) Titular(es): NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION (72) Inventor(es): YASUNARI MATSUMURA; KOHJI TAOKA
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para ESTRUTURA DE VENTANEIRA DE FORNO DE FUSÃO.
Campo Técnico
A presente invenção relaciona-se com uma estrutura de ventaneira de um forno de fusão que não causa dano nas vizinhanças de uma ventaneira e possui resistência suficiente, desse modo estendendo a vida útil da ventaneira.
É reivindicada prioridade em relação ao Pedido de Patente Japonesa 2007-233630, cujo conteúdo é incorporado por referência aqui. Antecedentes da Técnica
Desde o passado, como uma ventaneira de um forno de fusão utilizada para fundir minérios ou similar ou um forno de fusão tal como um forno de cúpula, existe uma estrutura na qual um corpo principal da ventaneira é colocado em uma parte de furo proporcionada em um tijolo da ventaneira e a periferia do mesmo é enchida com um material de socar resistente ao fogo, o qual é um material de enchimento de vão, de modo ser fixo (vide o Documento de Patente 1 abaixo). A ventaneira é utilizado de modo que o sopro de gás em alta temperatura seja forçado através da ventaneira para dentro de um forno, e o corpo principal da ventaneira possui um formato cilíndrico ou cônico fabricado de cobre ou de uma liga de cobre.
Desde que a ventaneira é exposta a um ambiente no qual o metal ou escória derretida em alta temperatura é deixado cair e uma temperatura da chama na frente da ventaneira é igual ou maior do que 2000° C, o desgaste e a perda por fusão ocorrem, e isto causa uma significativa redução na vida útil da ventaneira. Por consequência, de modo a estender a vida útil da ventaneira, várias medidas para estender a vida útil da ventaneira, incluindo uma estrutura de ventaneira na qual a câmara de resfriamento da ventaneira é separada, uma estrutura de ventaneira na qual uma passagem interna de água de resfriamento é formada em um formato em espiral, uma estrutura de ventaneira na qual um metal resistente ao desgaste é implantado, uma estrutura de ventaneira na qual a parte de extremidade frontal do mesmo é sujeita ao revestimento duro ou a superfície da mesma é revestida com um material resistente ao fogo, uma estrutura de ventaneira revestida com um tecido resistente ao calor e resistente ao desgaste, e assim por diante, foram propostas e empregadas.
Além disso, a ventaneira de um alto forno adota a estrutura na qual o corpo principal da ventaneira é disposto na parte de furo proporcionada no tijolo da ventaneira e a periferia (cerca de 90 mm) do corpo principal da ventaneira é enchida com um material de socar, de modo a ficar fixa. Entretanto, no caso de alto forno, desde que a temperatura na frente da ventaneira é cerca de 1100° C, e assim, é baixa, a perda por fusão do material de socar não é observada, e é suficiente que o reparo, a substituição e assim por diante, sejam somente necessários durante renovações regulares do forno de 10 a 20 anos.
Além disso, um forno de fusão adota uma estrutura de material resistente ao fogo de revestimento sobre um casco de ferro a partir de uma ventaneira. Entretanto, existe uma desvantagem pelo fato de que quando o material resistente ao fogo aplicado é danificado, o casco de ferro fica exposto, e o isolamento térmico fica deteriorado, resultando em um aumento na perda de calor.
Por outro lado, com respeito ao ventaneira do forno de fusão, a temperatura da chama na frente da ventaneira é igual ou maior do que 2000° C. No caso onde o material de socar é colocado de modo a ficar fixo como o forno de cúpula, o desgaste e a perda por fusão nas vizinhanças da ventaneira não podem ser evitados, e substituição e reparo freqüentes são necessários para a ventaneira e as vizinhanças do mesmo uma vez a cerca de cada 30 dias. Além disso, quando a perda por fusão local ocorre nas vizinhanças da ventaneira, o casco de ferro fica exposto, e o isolamento térmico fica deteriorado, o que causa um problema de um aumento na carga operacional devido à perda de calor.
Sob as circunstâncias, o desenvolvimento de uma nova estrutura de ventaneira capaz de aumentar a vida útil de uma ventaneira é extremamente requerido.
Documento de Patente 1: Pedido de Patente Japonesa Não3
Examinado, Primeira Publicação N° 2003-171706.
Revelação da Invenção
Problema a ser resolvido pela Invenção
Portanto, pesquisas foram realizadas sobre as causas da perda por fusão local nas vizinhanças da ventaneira. Como resultado, foi verificado que em uma região de cerca de 100 mm na periferia da ventaneira, existem pontos onde o material de socar não fica oxidado e não fica manchado após a secagem, a perda por fusão não ocorre em outras partes onde o material de socar fica oxidado e manchado, e a perda por fusão local ocorre nos pontos não manchados. Além disso, é explicada a razão pelo fato de que os pontos não manchados entram em contato direto com o corpo principal da ventaneira que é resfriado para ser protegido, o material de socar não é suficientemente seco, e a resistência do mesmo não pode ser suficientemente exibida, de modo que os pontos sejam localmente fundidos.
A FIG. 3 é uma vista em seção transversal de uma estrutura de ventaneira de um exemplo existente.
Na FIG. 3, o número de referência 11 denota um corpo principal da ventaneira, o número de referência 13 denota o material de socar, e o número de referência 14 denota um casco de ferro. Pode ser visto que em uma região (uma região periférica de cerca de 100 mm) do material de socar 13 nas vizinhanças do corpo principal da ventaneira 11, partes locais de perda por fusão 12a e partes com resistência deficiente 13b existem após a secagem.
Além disso, uma relação entre a temperatura de cozimento e a resistência do material de socar foi examinada. Como resultado, como apresentado na FIG. 4, foi verificado que em um caso onde o cozimento foi executado em uma temperatura de menos do que 120° C, a resistência diminuiu para menos do que 18 MPa, e uma resistência desejada não pode ser obtida. Portanto, foi determinado que a resistência do material de socar precisa ser mais apropriadamente exibida. Além disso, poderia ser predito que resistência suficiente do material de socar está relacionada com o impedimento da perda por fusão local nas vizinhanças da ventaneira.
A presente invenção tem o objetivo de proporcionar uma estrutura de ventaneira de um forno de fusão que não cause dano, tal como uma perda por fusão local nas vizinhanças da ventaneira e possua resistência suficiente, desse modo de forma significativa estendendo a vida útil da ventaneira, e que possa eliminar uma degradação do efeito de isolamento devido à exposição do casco de ferro causada pela perda por fusão local e por um aumento na carga operacional devido à perda de calor.
Meios para resolver o Problema
A presente invenção adota o dito a seguir de modo a resolver o problema.
(1) Uma estrutura de ventaneira de um forno de fusão de acordo com a presente invenção inclui: corpo principal da ventaneira que é coberto em uma periferia externa do mesmo com um membro de anel cozido antecipadamente, e é disposto em uma parte de furo proporciona em um tijolo da ventaneira; e um material de socar que enche uma periferia do membro de anel de modo a fixar o membro de anel.
(2) O membro de anel pode ser cozido antecipadamente em uma temperatura igual ou maior do que 120° C de modo que a resistência do mesmo se torne 18 MPa ou maior.
(3) O membro de anel pode dividido em uma direção circunferencial.
(4) O membro de anel feito do mesmo material que o material de socar pode ser empregado.
Vantagem da Invenção
Com a estrutura de ventaneira do forno de fusão de acordo o item (1) acima, é empregada a estrutura na qual o corpo principal da ventaneira, o qual é coberto na periferia externa do mesmo com o membro de anel cozido antecipadamente, é disposto na parte de furo proporcionada no tijolo da ventaneira, e a periferia do membro de anel é cheia com o material de socar de modo a ficar fixa. Portanto, o membro de anel, o qual possui resistência suficiente ao desgaste e resistência, desde que o mesmo seja cozido antecipadamente, entra em contato direto com o corpo principal da ventaneira que é esfriado para ser protegido, de modo que não existe situação na qual as partes com perda local por fusão do material de socar ou as partes com resistência deficiente após a secagem ocorrem, diferente da estrutura existente. Como resultado, é possível exibir resistência suficiente e excelente durabilidade.
Com a estrutura de ventaneira do forno de fusão de acordo com o item (2) acima, desde que o membro de anel seja cozido antecipadamente em uma temperatura igual ou maior do que 120° C de modo que a resistência do mesmo se torna 18 MPa ou maior, a resistência do membro de anel é aumentada, e o membro de anel pode apropriadamente suportar o corpo principal da ventaneira.
Com a estrutura de ventaneira do forno de fusão de acordo com o item (3) acima, desde que o membro de anel seja dividido na direção circunferencial, o mesmo pode ser facilmente montado junto ao corpo principal da ventaneira.
Com a estrutura de ventaneira do forno de fusão de acordo com o item (4) acima, desde que o membro de anel seja fabricado do mesmo material que o material de socar, os coeficientes de expansão dos dois se tornam os mesmos, e um vão entre os dois não ocorre com um aumento da temperatura.
Breve Descrição das Figuras
A FIG. 1A é uma vista em seção transversal apresentando uma concretização de uma estrutura de ventaneira de um forno de fusão da presente invenção.
A FIG. 2A é uma vista frontal apresentando um membro de anel da estrutura de ventaneira.
A FIG. 2B é uma vista em seção transversal apresentando o membro de anel da estrutura de ventaneira.
A FIG. 3 é uma vista em seção transversal apresentando um exemplo existente de uma estrutura de ventaneira de um forno de fusão.
A FIG. 4 é um gráfico apresentando uma relação entre a temperatura de cozimento e a resistência do material de socar.
Melhor Modo para Realizar a Invenção
Uma concretização de uma estrutura de ventaneira de um forno de fusão de acordo com a presente invenção será descrita com referência às figuras acompanhantes.
A FIG. 1 é uma vista em seção transversal apresentando uma estrutura de ventaneira desta concretização. O número de referência 1 denota um corpo principal cilíndrico da ventaneira fabricado de cobre ou de uma liga de cobre, o número de referência 3 denota um material de socar fabricado de cerâmica principalmente contendo alumina, e o número de referência 4 denota um casco de ferro. Além disso, o ponto no qual o jato de gás em alta temperatura é forçado através do corpo principal da ventaneira 1 para dentro de um forno é o mesmo que na técnica relacionada.
De acordo com a presente invenção, é empregada uma estrutura na qual o corpo principal da ventaneira 1 coberto com um membro de anel 2 cuja uma periferia do mesmo é cozida antecipadamente, é disposta em uma parte de furo proporcionada em um tijolo da ventaneira, e uma periferia do membro de anel 2 é enchida com o material de socar 3 de modo a ficar fixa. Aqui, cozimento antecipado significa uma assim chamada, fundição prévia, e também significa que um material bruto de cerâmica é cozido antecipadamente de modo a ser formado em um compacto de cerâmica possuindo um formato predeterminado e uma resistência predeterminada. O membro de anel 2 possui uma espessura de cerca de 100 mm.
Além disso, o corpo principal da ventaneira 1, o qual é conectado na periferia externa com o membro de anel 2 cozido antecipadamente, é disposto em uma parte de furo proporcionada no tijolo da ventaneira, e a periferia do membro de anel 2 é então fixada com o material de socar 3 de modo a ficar fixa junto a uma posição predeterminada.
O membro de anel 2 é cozido antecipadamente (previamente fundido) em uma temperatura igual ou maior do que 120° C, de modo que a resistência do mesmo é igual ou maior do que 18 MPa.
Ou seja, por suportar o corpo principal da ventaneira 1 com o membro de anel 2 possuindo uma resistência predeterminada, é possível impedir dano, tal como perda local por fusão nas vizinhanças da ventaneira, diferente da técnica relacionada, e garantir resistência suficiente, desse modo de forma significativa estendendo a vida útil da ventaneira.
Além disso, quando a temperatura de cozimento excede 600° C, ocorre uma significativa oxidação de carbono e a deterioração de uma camada de superfície é iniciada em uma temperatura igual ou superior a 700° C. Em consideração à eficiência de produção, em um limite superior de temperatura de cozimento de cerca de 300° C, é possível garantir uma resistência de cerca de 18 até 30 MPa, a qual é suficiente para a estrutura de ventaneira.
A FIG. 4 é um gráfico apresentando uma relação entre a temperatura de cozimento e a resistência do material de socar. Como apresentado pelo gráfico, pode ser verificado que quando o cozimento é executado em uma temperatura de menos do que 120° C, a resistência é diminuída para menos do que 18 MPa, e a resistência desejada não pode ser obtida. Ou seja, como na técnica relacionada, no caso onde a periferia do corpo principal da ventaneira 1 é enchida com o material de socar para cozinhar o material de socar em uma temperatura operacional do forno, em um estado de baixa temperatura devido, por exemplo, ao resfriamento por água do corpo principal da ventaneira 1, não existe situação na qual o material de socar entra em contato direto com o corpo principal da ventaneira 1 que está aquecido até 120° C ou mais. Por consequência, foi verificado que, por esta razão, não pode ser exibida resistência suficiente e como resultado, as partes com perda local por fusão do material de socar ou as partes com resistência deficiente ocorre, após a secagem.
Portanto, de acordo com a presente invenção, a necessidade de mais apropriadamente exibir a resistência do material de socar é reconhecida, e é predito que resistência suficiente do material de socar está relacionada ao impedimento de perda local por fusão nas vizinhanças da ventaneira.
Como apresentado na FIG. 2, o membro de anel 2 é dividido em uma direção circunferencial (em 3 partes no exemplo apresentado) de modo a ser facilmente montado junto ao corpo principal da ventaneira 1. Obviamente, com respeito ao método de divisão, um formato arbitrário ou um número arbitrário de divisões pode ser empregado dependendo do formato externo do corpo principal da ventaneira 1. Além disso, desde que um formato em seção transversal do membro de anel 2, o qual é perpendicular a uma linha axial do mesmo, é um formato de anel, se comparado com o caso onde um formato poligonal (por exemplo, um formato quadrado) é empregado como o formato em seção transversal, a resistência ao desgaste e a resistência do mesmo se torna uniforme ao longo da direção circunferencial, o que é preferível.
O membro de anel 2 é fabricado do mesmo material que o material de socar 3. Por exemplo, o membro de anel 2 é fabricado de um material bruto de cerâmica possuindo 69% de AI2O3, 0,3% de S1O2, 23% de SiC e 3% de C em % de peso. Desde que o material do membro de anel 2 é o mesmo que o material de socar 3, a geração de um vão entre os dois, o qual é causado pela expansão térmica, pode ser evitada ao máximo, o que é preferível.
No passado, o material de socar diretamente entrava em contato com o corpo principal da ventaneira que é esfriado para ser protegido, de modo que o mesmo não posa ser seco de forma suficiente, o resistência do mesmo não poderia ser exibida, e isto causou perda local por fusão. Ao contrário, na estrutura de ventaneira desta concretização possuindo a configuração descrita acima, o corpo principal da ventaneira é suportado pelo membro de anel possuindo uma resistência predeterminada, de modo que seja possível impedir perda local por fusão nas vizinhanças da ventaneira e exibir resistência suficiente, desse modo de forma significativa estendendo a vida útil da ventaneira. Além disso, desde que não existe perda local por fusão, não existe situação na qual 0 casco de ferro fica exposto. Portanto, um aumento na carga operacional devido à perda de calor causada pela degradação do efeito de isolamento pode ser eliminado.
Além disso, na estrutura de ventaneira descrita acima, dano, tal como perda local por fusão não foi observada mesmo após 90 dias, e resistência suficiente foi mantida. Portanto, pode ser visto que a vida útil do mesmo pode ser de forma significativa aumentada se comparada Pa estrutura existente que requer substituição após cerca de 30 dias.
Como apresentado pela descrição acima, a presente invenção proporciona a estrutura na qual o corpo principal da ventaneira, o qual é coberto em uma periferia externa do mesmo com um membro de anel cozido antecipadamente, é disposto na parte de furo proporcionada no tijolo da ventaneira, e uma periferia do membro de anel é enchida com o material de socar de modo a ficar fixa. Portanto, não existe dano tal como perda local por fusão nas vizinhanças da ventaneira e resistência suficiente é mantida, de modo que seja possível de forma significativa estender a vida útil da ventaneira. Além disso, é possível impedir um aumento na carga operacional devido à perda de calor causada pela perda local por fusão.
Aplicabilidade Industrial
A estrutura de ventaneira do forno de fusão da presente invenção emprega a estrutura na qual o corpo principal da ventaneira, o qual é coberto na periferia externa do mesmo com o membro de anel cozido antecipadamente, é disposto na parte de furo proporcionada no tijolo da ventaneira, e a periferia do membro de anel é enchida com o material de socar de modo a ficar fixa. Portanto, o membro de anel, o qual possui resistência suficiente ao desgaste e resistência desde que o mesmo seja cozido antecipadamente, entra em contato direto com o corpo principal da ventaneira que é esfriado para ser protegido, de modo que não existe situação na qual ocorrem partes com perda local por fusão do material de socar ou partes com resistência deficiente após a secagem, diferente da estrutura existente. Como resultado, é possível exibir resistência suficiente e excelente durabilidade.
Listagem de Referência
CORPO PRINCIPAL DA VENTANEIRA
MEMBRO DE ANEL
MATERIAL DE SOCAR
CASCO DE FERRO
Claims (3)
- REIVINDICAÇÕES1. Estrutura de ventaneira de um forno de fusão, compreendendo:um corpo principal da ventaneira (1) que é coberto em uma periferia externa do mesmo com um membro de anel (2) cozido antecipadamente, e é disposto em uma parte de furo proporcionada em um tijolo da ventaneira; e um material de socar (3) que enche uma periferia do membro de anel (2) de modo a fixar o membro de anel (2), caracterizado pelo fato de que o corpo principal da ventaneira (1) sendo resfriado, e o membro de anel (2) sendo fabricado do mesmo material que o material de socar (3).
- 2. Estrutura de ventaneira, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o membro de anel (2) é cozido antecipadamente em uma temperatura igual ou maior do que 120o C de modo que a resistência do mesmo se torne 18 MPa ou maior.
- 3. Estrutura de ventaneira, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o membro de anel (2) é dividido em uma direção circunferencial.Petição 870170010686, de 17/02/2017, pág. 10/141/1
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