BRPI0907047B1 - método de controle para fundir uma carga de metal e dispositivo de pesagem usado no referido método - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: "MÉTODO DE CONTROLE PARA FUNDIR UMA CARGA DE METAL E DISPOSITIVO DE PESAGEM USADO NO REFERIDO MÉTODO".

Campo da Invenção A presente invenção consiste em um método para controlar os parâmetros operacionais em um forno de fusão para uma carga de metal, usando informações e sinais oriundos de um dispositivo de pesagem associado ao forno. A invenção também consiste no dispositivo de pesagem usado no método de controle.

Antecedentes da Invenção Plantas para transformar e fundir cargas de metal são conhecidas, as quais compreendem um forno de arco elétrico para cooperar com um sistema de carga, o qual pode ser do tipo contínuo, por exemplo, uma esteira transportadora, ou descontínuo, por exemplo, com cestas. 0 forno elétrico fornece pelo menos u.m recipiente, ou soleira, e uma cobertura. Os eletrodos são introduzidos através dos orifícios presentes na cobertura. É conhecido, também, o uso de sistemas de pesagem, dos tipos direto e indireto, o último sendo baseado, por exemplo, na medição do nível do banho líquido, de modo a obter informações, as quais são, a seguir, usadas para controlar os parâmetros de operação do forno.

Por exemplo, o documento W02005/052196, em nome do presente requerente, descreve um método no qual o forno é pesado periodicamente para detectar a quantidade de aço presente no forno; neste método, a temperatura do banho líquido também é monitorada, substancialmente continuamente, e a taxa de fluxo do refugo descarregado dentro do forno é detectada por pesagem, e é regulada de modo que a temperatura seja mantida constante em torno de um valor desejado e predeterminado.

Em outras palavras, o valor detectado do peso da carga descarregada em cada ocasião no forno é usado de modo a regular a velocidade da descarga e/ou a quantidade de refugo na cesta, de modo a não criar distúrbios, além de um valor tolerável, na temperatura do banho líquido. Este sistema é também usado para manter sob controle a quantidade de aço líquido no forno. O documento JP 080005248, publicado em 12 de janeiro de 1996, também descreve um método para controlar o processo de fundição em um forno elétrico, em que o peso de um sistema de forno elétrico e o peso da carga introduzida no forno são continuamente detectados e, de acordo com as variações detectadas nos referidos pesos, a velocidade de alimentação da carga no forno é ajustada. O documento RU 2082763 também descreve um método para controlar o processo de fusão era um forno usando sinais oriundos de um sensor do peso do refugo e de um sensor do peso de materiais adicionais os quais passam por uma unidade de controle. 0 documento US-A-6,004,504, o qual fornece um sistema de alimentação do tipo continuo e pré-aquece a carga antes de ser introduzida no forno, descreve um método e um aparelho os quais usam um detector da massa da carga e um detector da velocidade de carregamento, associados com a esteira transportadora de modo a controlar o processo de descarregamento da carga no forno. O documento WO-A-03087688 descreve um método para a produção de metal fundido em um forno elétrico, o qual proporciona o controle de pelo menos três parâmetros, isto é, o peso do material de metal carregado no forno, o volume de gás contendo oxigênio alimentado ao forno e a quantidade de energia elétrica alimentada ao forno, de modo a otimizar o processo de fundição. O documento WO-A-2006/108691 também lida com o problema de manter sob controle um processo de fundição em um forno elétrico com um sistema de carregamento continuo, usando informações relacionadas ao peso do sistema de forno elétrico. O documento WO-A-2006/108691 descreve o uso de cilindros associados com os elementos de suporte da soleira em que os sensores de peso estão colocados, os quais, desse modo, medem somente o peso da soleira e seu conteúdo, e não aquele do outro equipamento associado e/ou do equipamento que sustenta o forno. 0 documento WO-A-2006/108691, assim como o documento W02005/052196, também proporciona que os sinais relacionados com o peso da soleira depois de cada ciclo para descarregar o refugo sejam correlacionados com a quantidade de energia alimentada ao forno para manter a temperatura substancialmente constante e próxima do valor ideal para o ciclo de fusão.

No campo da transformação de material ferroso em aço fundido também se sabe que existe uma busca continua destinada a garantir características de qualidade cada vez maiores do material fundido, juntamente com menos desgaste e menos riscos de danos às partes e componentes, menor consumo de energia e menores riscos de danificar as partes e componentes, menor consumo de energia com a mesma quantidade de material fundido, tempos de ciclo mais curtos e menor incidência dos custos de mão-de-obra.

Consequentemente, o propósito da presente invenção é conseguir um dispositivo de pesagem otimizado para melhorar e tornar a medição obtida mais confiável e precisa e, desta forma, tornar o controle do processo de fusão ainda mais eficiente, com base nas informações detectadas pelo referido dispositivo de pesagem. À luz disso e com base nos longos e completos estudos e experimentos, o requerente aperfeiçoou as tecnologias existentes, incluindo aquelas descritas nos documentos descritos acima, superando algumas desvantagens do estado da técnica e alcançando a presente invenção.

Sumário da Invenção A presente invenção é demonstrada e caracterizada essencialmente nas reivindicações principais, enquanto que as reivindicações dependentes descrevem outras características inovadoras da invenção. A invenção consiste em um método para controlar o processo de fusão em um forno elétrico que usa um dispositivo de pesagem associado à soleira do forno elétrico.

De acordo com uma característica da invenção, o dispositivo de pesagem compreende uma pluralidade de elementos de pesagem, particularmente células de carregamento ou outros elementos de pesagem análogos ou comparáveis, dispostos ao redor da base da soleira na posição desejada e números, de acordo com o peso e o tamanho do forno.

Uma modalidade preferencial da invenção proporciona que os referidos elementos de pesagem sejam distribuídos substancialmente de modo simétrico em relação a pelo menos um eixo do forno, ao longo do perímetro da base da soleira.

De acordo com a invenção, cada um dos referidos elementos de pesagem está associado a um elemento de suporte respectivo, sólido, por exemplo, soldado ou fundido de alguma outra forma com a parede lateral ou o fundo da soleira do forno.

Uma pluralidade dos referidos elementos de suporte sólidos com a soleira são distribuídos ao longo do perímetro do fundo da soleira e são conectados aos correspondentes elementos de transporte, sólidos, por exemplo, soldados ou fundidos de alguma outra forma com uma plataforma de suporte em relação a qual a soleira é colocada substancialmente suspensa. 0 elemento sensor de cada elemento de pesagem é colocado de modo que, a cada variação no peso da soleira, por exemplo, derivada do descarregamento de uma quantidade de carga na forma de refugo de metal, briquetes, ferro-esponja ou misturas dos mesmos, o elemento sensor seja carregado sob tração e registre com considerável acurácia e sensibilidade o valor da variação em peso.

Cada elemento sensor, deste modo, funciona como um bastão o qual é colocado sob tração para uma unidade correlacionada com a variação em peso que determina o movimento relativo da soleira e da plataforma de sustentação. A presença de uma pluralidade de elementos de pesagem adequadamente distribuídos, vantajosamente de modo uniforme e/ou simétrico, ao redor do perímetro da base da soleira, permite a obtenção de uma quantidade correspondente de valores que pode ser comparada de modo a obter informações, não somente do peso do material descarregado, mas também da sua distribuição dentro da soleira em si. Desta forma, é possível direcionar os meios de descarregamento de modo a evitar o acúmulo localizado e/ou a distribuição não-ótima do material descarregado dentro do forno.

Uma modalidade da presente invenção proporciona que uma unidade de controle receba as informações relacionadas com a pluralidade de valores de peso detectados pelos elementos de pesagem individuais, as processe e consequentemente condicione a direção de descarregamento da carga de metal dentro do forno, quer seja de modo contínuo em uma esteira transportadora ou algo semelhante, ou de modo descontínuo.

Além disso, graças às informações sobre as variações localizadas no peso, é possível reduzir o risco de material descarregado no forno batendo e danificando elementos estruturais e operacionais pelo menos parcialmente presentes dentro do forno, tais como eletrodos, queimadores, lanceiro, alcoravizes ou outros. Também é possível evitar que a carga de metal seja distribuída incorretamente dentro do forno, o que podería reduzir a eficiência de energia do processo de fusão e aumentar o consumo e os tempos de ciclo.

Os elementos de pesagem configurados dessa forma, de acordo com outra característica da invenção, são também auto-reguláveís no caso de um desalinhamento da base da soleira devido à expansão térmica não-uniforrae da soleira em si, dos suportes e/ou da plataforma de suporte.

De acordo com uma variação, o nivelamento da soleira pode ser obtido pelo uso de bastões de fixação associados aos meios de ajuste motorizados governados por um sistema de controle automático.

Breve Descrição das Figuras Essas e outras características da presente invenção serão evidentes a partir da seguinte descrição de uma forma preferencial de modalidade, dada como exemplo não-restritivo com referência às figuras anexas, em que: - a figura 1 é uma vista esquemática de um forno elétrico para fundir uma carga de metal em que a presente invenção é aplicada; - a figura 2 mostra um elemento de pesagem usado na presente invenção; e - a figura 3 mostra um detalhe da figura 2.

Descrição Detalhada de uma Forma Preferencial da Modalidade Com referência à figura 1, um forno de arco elétrico para fundir uma carga de metal é denotado na sua totalidade pelo número de referência 10 e compreende, como elementos essenciais, uma soleira 11 para conter a carga de metal e uma cobertura, não mostrada nas figuras.

De um modo conhecido, o forno 10 é equipado com queimadores, lanceiros de oxigênio e injetores para pó de carbono e cal, capazes de promover a espumaçâo da lava, nenhum dos quais sendo aqui mostrados. A soleira 11, neste caso, é montada em uma pluralidade de suportes tipo caixa 12, dispostos substancialmente verticais. Neste caso, existem quatro suportes 12, distribuídos de modo substancialmente uniforme ao redor da base da soleira 11. Particularmente, os suportes 12 são dispostos em dupla, substancialmente simétricos em relação a um eixo substancialmente mediano 13 da soleira 11.

Os suportes 12 sustentam a soleira 11, de modo substancialmente suspenso, através de suportes de apoio 20, em relação a uma plataforma de suporte 14, a qual também tem suportes substancialmente verticais 15 no qual os suportes 20 estão apoiados.

Com cada um dos referidos suportes 12 conectados com a soleira 11, está associado um respectivo elemento de pesagem 16, de modo que quatro elementos de pesagem 16 estejam dispostos de modo substancialmente uniforme e igualmente distribuído ao redor do perímetro da soleira 11.

Cada elemento de pesagem 16 tem uma célula de carga 17 (figuras 2 e 3) conectada a um respectivo suporte 12 sólido com a soleira 11 e associado com um bastão de fixação de ajuste 18, equipado com um respectivo bastão 19 e elementos de ajuste terminais 21. 0 bastão de fixação de ajuste 18 permite prefixar um valor equilibrado do peso da soleira 11 e corrigir possíveis desalinhamentos devido aos pesos desequilibrados, possivelmente detectados pelas células de carga individuais 17.

Alternativamente, o bastão de fixação 18 pode estar também associado com meios de direção (não mostrados) para ajustar automaticamente e corrigir possíveis desalinhamentos da soleira 11.

As quatro células de carga 17, as quais funcionam sob tração devido ao movimento do bastão 19 quando tensionados durante as etapas de descarregamento da carga de metal, permitem detectar toda variação no peso da soleira 11, por exemplo, devido ao descarregamento de uma quantidade de carga de metal na forma de metal de refugo, briquetes, ferro-esponja ou misturas dos mesmos.

Os valores do peso detectados pelos elementos de pesagem 16 são enviados para uma unidade de comando e controle, não mostrada nas figuras, a qual os processa, relacionando-os com as suas posições em relação à soleira 11, de modo a obter informações relacionadas com a distribuição do peso do material descarregado dentro da soleira 11.

Graças a estas informações, a unidade de comando e controle pode intervir nos meios de descarregamento, seja ele continuo ou descontínuo, para direcionar o tubo de descarga e evitar o acúmulo localizado e/ou a distribuição não-ótima do material descarregado dentro do forno.

Deste modo, é possível otimizar a distribuição da carga de metal dentro da soleira 11, obtendo economias consideráveis em termos de eficiência de energia e redução nos tempos dos ciclos, assim como uma redução nos riscos de danos aos elementos e dispositivos como queimadores, lanceiros, bicos e alcoravizes presentes dentro da soleira 11.

Modificações e variações podem ser feitas ao método e dispositivo, conforme descrito anteriormente, todas as quais devendo estar dentro do campo de proteção definido pelas reivindicações em anexo.

REIVINDICAÇÕES

Claims (8)

1. Método de controle para fundir uma carga de metal em um forno (10) compreendendo pelo menos uma soleira (11) contendo a carga de metal e uma cobertura caracterizado pelo fato de proporcionar que a soleira (11) seja pesada através de uma pluralidade de elementos de pesagem (16) distribuídos ao longo do perímetro da base da soleira (11), e que os valores detectados pela referida pluralidade de elementos de pesagem (16) sejam enviados para uma unidade de controle para obter informações relacionadas com a distribuição da carga de metal dentro da soleira (11).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de proporcionar que a referida unidade de controle condicione a direção de descarregamento da carga de metal dentro da soleira (11) de acordo com os valores detectados pela referida pluralidade de elementos de pesagem (16).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de fornecer pelo menos quatro dos referidos elementos de pesagem (16) distribuídos simetricamente em relação a pelo menos um eixo (13) da soleira (11).

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de proporcionar que pelo menos um elemento de nivelamento (18) para nivelar a posição da soleira (11) esteja associado a cada um dos referidos elementos de pesagem (16), e que o referido elemento de nivelamento (18) seja ajustado de acordo com o valor do peso detectado pelo respectivo elemento de pesagem (16) .

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de fornecer pelo menos uma etapa para ajustar automaticamente a posição da soleira (11), efetuada usando os valores de peso detectados por cada um dos referidos elementos de pesagem (16).

6. Dispositivo de pesagem usado em um método de controle para fundir uma carga de metal em um forno (10) compreendendo pelo menos uma soleira (11) contendo a carga de metal, em que a referida soleira (11) é equipada com uma pluralidade de suportes de apoio (20) conectados aos respectivos suportes (15) montados em uma plataforma de suporte (14), em que a referida soleira (11) está montada substancialmente suspensa nos referidos suportes (15) da referida plataforma (14) caracterizado pelo fato de que o referido dispositivo de pesagem (16) compreende um elemento sensor (17), tal como uma célula de carga (17) ou outros elementos análogos ou comparáveis, sólido, montado com um dos respectivos referidos suportes (12) e capaz de ser carregado sob tração de modo a detectar variações no peso da referida soleira (11) pelo menos durante as operações de descarregamento da carga de metal dentro da soleira (11).

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o referido elemento sensor (17), tal como uma célula de carga ou semelhante, está associado com a pré-calibração e/ou nivelamento do meio de bastão de fixação (18).

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o referido meio de bastão de fixação (18) está associado com o ajuste automático e o meio de nivelamento.