BRPI0922006B1 - tubo de caçamba para lingotamento de metal líquido e processo de fabricação de um tubo de caçamba. - Google Patents

Description

“TUBO DE CAÇAMBA PARA LINGOTAMENTO DE METAL LÍQUIDO E PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE UM TUBO DE CAÇAMBA” A presente invenção se refere a uma instalação de lingotamento para metal líquido, e notadamente um tubo de caçamba apto a ser introduzido em tal instalação.

Um tubo de caçamba é um tubo que compreende um canal que se estende essencialmente segundo um eixo; o canal permitindo a passagem de metal líquido que provém de um recipiente metalúrgico, tal como uma caçamba, até um distribuidor. Tal tubo é introduzido na instalação de modo que o eixo do canal seja vertical e que a extremidade superior do mesmo esteja em contato com um elemento a montante da instalação, enquanto a extremidade inferior deste é imersa no distribuidor.

Conhece-se no estado da técnica um tubo de caçamba que compreende, em uma porção da extremidade do tubo que corresponde a uma porção de extremidade superior do canal, um invólucro metálico que circunda um corpo do tubo, este invólucro metálico sendo de espessura inferior ou igual a 5 milímetros. Tal invólucro, por suas dimensões restritas, serve apenas para reduzir as tolerâncias dimensionais inevitáveis durante a fabricação do tubo de material refratário. Em particular, tal invólucro é totalmente incompatível com as tensões (temperaturas, pressão) ligadas à utilização do tubo e, por via de consequência, não pode ser considerado aproveitar este invólucro para a manutenção ou posicionamento do tubo de caçamba. Estes problemas são ainda exacerbados se se deseja utilizar tais tubos em um dispositivo de introdução de tubos de caçamba por deslizamento. Com efeito, em tal caso, as tensões (tração por exemplo) são ainda mais localizadas do que em um dispositivo convencional por encaixe.

Antes da introdução do tubo na instalação, a porção da extremidade do tubo pode ser instalada em um quadro de enrijecimento amovível (ver por exemplo WO-A1-2004/052576). Este quadro é colocado em seguida sobre um suporte e o conjunto do tubo e do quadro é introduzido na instalação de lingotamento, de modo que a porção de extremidade do tubo se encontre em contato com o elemento a montante da instalação de lingotamento. A instalação de tal quadro é bastante longa e relativamente complexa para o operador. Um tal quadro é igualmente muito caro. Existe então uma necessidade de simplificar as operações no nível da instalação de lingotamento, notadamente para diminuir os custos ligados ao lingotamento.

Para isso, a invenção tem por objeto um tubo de caçamba para lingotamento de metal líquido, compreendendo um canal para a passagem do metal que se estende essencialmente segundo um eixo e um invólucro metálico disposto em uma porção de extremidade do tubo que corresponde a uma extremidade do canal, o invólucro compreendendo pelo menos uma porção de espessura superior ou igual a 10 milímetros, de preferência 14 milímetros, o tubo compreendendo igualmente meios de solidarização com meios de acionamento do tubo, os meios de solidarização sendo dispostos sobre o invólucro, notadamente sobre a parte espessa do mesmo.

Assim, em função da espessura de seu invólucro, o tubo de acordo com a invenção é mais robusto do que um tubo do estado da técnica e resiste melhor às tensões, notadamente às tensões de tração, que ele é suscetível de sofrer na porção da extremidade que forma a extremidade superior do tubo quando este último é introduzido na instalação. Como o tubo compreende ainda meios de solidarização a meios de acionamento do tubo, constituídos, por exemplo, por um suporte que permite deslocar e manter o tubo na instalação de lingotamento, e que suas propriedades mecânicas são suficientes, pode-se livrar-se da presença de um quadro.

Isso permite simplificar o processo de introdução do tubo na instalação pois a etapa de colocação do tubo no quadro, que demanda uma manipulação do tubo pelo operador, é suprimida. A instalação do tubo na instalação é consequentemente mais rápida e menos cara.

Além disso, quando o tubo já foi utilizado e descartado, uma etapa de separação do quadro e do tubo, não é mais necessária. Esta operação é tomada, com efeito, frequentemente muito difícil pelas gotas de aço respingadas que foram projetadas durante as operações de lingotamento. Estas gotas de aço respingadas soldam entre elas as partes constitutivas do quadro do estado da técnica.

Além disso, devido à supressão do quadro, o tubo introduzido na instalação é menos pesado do que o elemento de lingotamento do estado da técnica que compreende ao mesmo tempo o tubo e o quadro. É, então, igualmente possível simplificar os ferramentais que mantêm o tubo de caçamba na instalação de lingotamento e deslocam o mesmo. Os custos relativos ao lingotamento são por isso ainda mais diminuídos.

Enfim, a espessura da cinta permite praticar nela entalhes que, cooperando com um dispositivo de retenção e/ou posicionamento do tubo de caçamba, servirão para manter, suportar ou introduzir o tubo de caçamba em posição de lingotamento sem risco de ver o invólucro metálico se romper ou se deformar durante a utilização. A invenção compreende igualmente uma ou várias das características da lista seguinte: - na porção de extremidade, o tubo compreende pelo menos uma seção transversal, normal ao eixo do canal, de forma distinta e/ou dimensões diferentes de uma seção transversal de uma outra porção do tubo, a seção na porção de extremidade sendo em particular retangular, de preferência quadrada. Assim, a seção transversal da porção de extremidade é modificada em relação à seção do resto do tubo, geralmente circular, de forma a se adaptar às instalações de lingotamento e suportes existentes e acolhendo um tubo munido de um quadro. Além disso, a porção de extremidade que tem uma seção transversal quadrada, seu posicionamento na instalação e/ou sobre o suporte é facilitado, - o invólucro metálico é realizado em só peça. Evita-se assim uma operação de ligação, notadamente por soldagem, de diferentes partes do invólucro, como é efetuado no estado da técnica. Simplifica-se então, igualmente, o processo de fabricação do tubo. Além disso, com um invólucro em só peça, melhora-se a robustez do tubo, o que permite ainda diminuir ligeiramente a espessura do invólucro e o peso do tubo, - o tubo compreende um corpo de tubo realizado em primeiro material, um segundo material moldado sobre o corpo na porção de extremidade do tubo, em particular entre o corpo e o invólucro. Assim, tal r tubo é fabricado através de um processo de fabricação simples. E com efeito, mais vantajoso fabricar o corpo de tubo, por exemplo por moldagem, pressão ou por extrusão e depois sobremoldar o material sobre ele do que fabricar em apenas uma operação um tubo que compreende duas seções diferentes. Com esta técnica, o tubo de forma relativamente complexa é fabricado de maneira simples e pouco cara, - a porção espessa do invólucro se estende sobre pelo menos uma circunferência do tubo. Isso permite melhorar a robustez do tubo qualquer que seja a orientação na qual este é colocado no suporte e/ou na instalação de lingotamento; - o tubo é finalizado na porção da extremidade por uma superfície plana. Neste caso, o tubo é introduzido na instalação de lingotamento por deslizamento, ou seja, que a superfície plana do tubo está em contato com o elemento diretamente a montante da instalação e, durante o lingotamento, desliza em relação a este elemento. Neste caso, as tensões que o tubo sofre no nível da superfície são tensões em tração relativamente elevadas que arriscam danificar o tubo. A espessura do invólucro é suficiente contudo para assegurar uma robustez suficiente dele, mesmo se o tubo for introduzido por deslizamento na instalação.

Vantajosamente, os entalhes servem de meios para controlar a orientação angular do tubo de acordo com seu eixo em relação ao elemento a montante, estes meios sendo aptos a proporcionar pelo menos três orientações distintas ao tubo. Assim, pode-se introduzir o elemento de lingotamento, notadamente o tubo, sob a caçamba, de acordo com uma ou várias orientações predeterminadas. Consequentemente, a cada reutilização do tubo, pode-se controlar a orientação angular na qual se vai deslocar o mesmo relativamente ao elemento a montante da instalação, eventualmente em função das orientações angulares nas quais ele foi colocado durante as utilizações precedentes.

Pode-se então obter uma melhor distribuição do desgaste interno do tubo. Com efeito, o fluxo proveniente de uma caçamba de lingotamento de aço é ligeiramente orientado, ainda mais que quando, entre a caçamba e o tubo de caçamba, se encontra uma válvula, dita “de gaveta” e que comporta uma abertura apta a ser parcialmente obturada durante o lingotamento. Quando esta abertura está em posição parcialmente obturada, o fluxo de metal líquido tem um movimento sinusoidal: ele é dirigido mais particularmente para uma porção dada de uma parede interna do tubo, sobre a qual ele é refletido de certo medo para ser dirigido para uma porção oposta da parede, etc. Ora, as porções da parede interna do tubo de caçamba para as quais o fluxo é dirigido se desgastam mais rapidamente do que o resto desta parede, diante da temperatura elevada à qual o metal líquido é disposto. Assim, repartindo-se em função de utilizações as porções de parede mais suscetíveis de serem desgastadas, o desgaste interno da parede do tubo é uniformizado e o tubo não é descartado devido a de apenas porção da parede interna ter sido muito mais desgastada em relação às outras (tal configuração sendo possível quando a orientação do tubo é aleatória). A duração de vida do tubo é consequentemente prolongada.

Além disso, graças aos meios de controle da orientação, é fácil orientar o fluxo de metal líquido pois se sabe exatamente qual posição o tubo será colocado na instalação. Poder-se-á consequentemente por exemplo munir o tubo de aberturas de modo que o fluxo escoe segundo uma ou várias direções privilegiadas no distribuidor. Isso permite melhorar a eficácia do lingotamento. A invenção tem igualmente por objeto um processo de ^fabricação de um tubo de caçamba de acordo com a invenção que compreende um corpo realizado em um primeiro material e um segundo material sobremoldado no corpo, no qual: - fabrica-se o corpo do tubo em um primeiro material, - enfia-se sobre o corpo do tubo, o invólucro metálico de modo que este seja colocado na porção de extremidade do tubo, - sobremolda-se o segundo material entre o invólucro e o corpo do tubo. O processo permite fabricar o tubo de acordo com a invenção de maneira simples e pouco cara. A invenção será melhor compreendida à leitura da descrição que vem a seguir, dada unicamente a título de exemplo e feita em referência à figura única que representa uma vista em perspectiva de uma porção de extremidade de um tubo de caçamba de acordo com um modo de realização particular da invenção.

Representou-se na figura um tubo de caçamba 10 para uma instalação de lingotamento de metal líquido, notadamente de aço líquido. O tubo 10 compreende um canal 11 para a passagem do metal, que se estende essencialmente segundo um eixo, o eixo sendo vertical quando o tubo está em posição de utilização. Representou-se notadamente na figura uma extremidade superior do tubo quando este último está em sua posição de utilização, ou seja uma extremidade apta a estar em contato com um elemento a montante da instalação de lingotamento. O tubo compreende um corpo de tubo 12 realizado em material refratário e, em sua extremidade, uma cabeça 14 de seção transversal quadrada de forma distinta de uma seção transversal do corpo do tubo 12, que apresenta uma seção circular. A seção transversal é definida como sendo normal ao eixo do canal 11.

Além disso, a seção quadrada da cabeça 14 é de maior dimensão do que a seção circular do corpo de tubo 12 e, consequentemente, entre a cabeça 14 e o corpo de tubo 12, o tubo de caçamba 12 compreende uma superfície de retomo 15 essencialmente horizontal e voltada para a extremidade inferior do tubo quando este está em sua posição de utilização. Assim, a cabeça do tubo é de forma e dimensões diferentes do resto do tubo. Ela permite reproduzir as dimensões de um elemento de lingotamento do estado da técnica que compreende um quadro e pode consequentemente ser adaptada às instalações de lingotamento ou dispositivos de manipulação do tubo existentes.

Em sua extremidade, a cabeça 14 do tubo termina por uma superfície de contato plana 16.

Esta superfície 16 é notadamente apta a entrar em contato com um elemento a montante da instalação e é solicitada em tração, pois desliza contra o elemento a montante.

Além disso, como se vê na figura, um invólucro 17 realizado em uma só peça é disposto em tomo de uma porção de extremidade do corpo de tubo 12. Este invólucro 17 é realizado em um material metálico e notadamente em aço e recobre toda a cabeça 14 e uma porção superior da porção tubular do tubo 12. O invólucro 17 compreende uma porção anular que forma uma cinta 18 de espessura maior do que o resto do invólucro. A espessura da cinta 18 é superior a 10 milímetros, de preferência a 14 milímetros, enquanto que o resto do invólucro de espessura ficas compreendido entre 2 e 7 milímetros, de preferência entre 4 e 6 milímetros. A cinta 18 do invólucro metálico é disposta na porção na qual este invólucro recobre a cabeça 14.

Além disso, o invólucro 17 compreende meios de solidarização 20, por exemplo quatro entalhes, dispostos na cinta 18 do invólucro, notadamente na porção inferior desta cinta. Os quatro entalhes são idênticos. Eles permitem solidarizar o tubo com seus meios de acionamento, estes meios de acionamento sendo constituídos notadamente por um braço manipulador do tubo ou um suporte em H que mantém o tubo na instalação. Cada entalhe é situado sobre um lado distinto da cabeça 14, no meio deste lado.

Os entalhes são delimitados por superfícies de batente aptas a cooperar com superfícies de batente complementares dos pinos do suporte do tubo. Em particular, dois entalhes, situados nos lados opostos da cabeça 14, cooperam com dois pinos do suporte. Como o tubo compreende quatro entalhes, pode-se conferir a ele várias orientações angulares segundo o eixo do canal relativamente ao suporte, e consequentemente, ao elemento a montante da instalação. Com efeito, os entalhes sendo idênticos e repartidos uniformemente sobre a cabeça, o tubo pode ser colocado sobre o suporte segundo quatro orientações distintas. O invólucro metálico 17 compreende, além disso, na porção que recobre a porção tubular do tubo, quatro aletas 22 idênticas que se estendem essencialmente segundo o eixo do canal e de seção transversal triangular. Cada aleta 22 é situada sob um dos entalhes; e as aletas são consequentemente espaçadas em 90°. As aletas 22 permitem posicionar o tubo segundo uma orientação desejada em um dispositivo de manipulação que permite deslocar o tubo 12 até o suporte.

As aletas 22 são destinadas notadamente a cooperar com entalhes de forma complementar do dispositivo de manipulação e formam meios de guia do tubo. Como o tubo compreende quatro aletas 22, pode ser colocado no dispositivo de manipulação em várias orientações segundo o eixo do canal em relação a este dispositivo, de forma a instalar o tubo segundo diferentes orientações sobre o suporte.

Um tubo tal como descrito acima permite se livrar da presença de um quadro em tomo dele, o que facilita a instalação do tubo na instalação de lingotamento oferecendo ao mesmo tempo um tubo que possui uma rigidez suficiente para suportar as condições às quais ele é submetido.

Vai-se descrever agora o processo de fabricação do tubo.

Em primeiro lugar, fabrica-se o corpo do tubo 12 por extrusão, moldagem ou prensagem. Em seguida, uma vez este último formado, enfia-se o invólucro metálico 17 sobre a porção da extremidade do corpo 12. Neste momento, no nível da porção de extremidade do tubo, existe um espaço entre o corpo do tubo 12 e o invólucro 17.

Sobremolda-se em seguida, entre o corpo de tubo 12 e do invólucro 17, um segundo material, este material preenchendo o espaço entre o corpo do tubo 12 e o invólucro 17. O interesse de tal processo de fabricação é que se pode fabricar um tubo com cabeça quadrada ou tendo qualquer outra forma que se adapte às instalações existentes, conservando ao mesmo tempo um processo de fabricação bastante simples.

Notar-se-á que a invenção não se limita ao modo de realização acima apresentado.

Por exemplo, o corpo do tubo e o invólucro podem ser realizados em outros materiais além destes descritos. A cabeça do tubo pode igualmente ter outra seção além daquela descrita.

Do mesmo modo, os meios de solidarização 20 com os meios de acionamento ou os meios de guia do tubo podem ser de forma e distribuição diferentes. Por exemplo, o tubo pode compreender apenas dois entalhes, ou eventualmente, no lugar destes entalhes, uma pluralidade de pinos dispostos sobre o invólucro metálico e que permitem solidarizar o tubo com os meios de acionamento.

Além disso, o tubo que tem seções de forma distinta pode ser fabricado sem sobremoldagem de um segundo material, mesmo que isso seja mais complexo. A espessura e a forma do invólucro podem igualmente ser diferentes das que foram descritas acima, enquanto o tubo é suficientemente rígido para resistir ao processo de lingotamento.

REIVINDICAÇÕES

Claims (7)

1. Tubo de caçamba (10) para lingotamento de metal líquido, compreendendo um canal (11) para a passagem do metal que se estende essencialmente segundo um eixo e um invólucro metálico (17) disposto em uma porção de extremidade do tubo que corresponde a uma extremidade do canal, caracterizado pelo fato de que o invólucro (17) compreende pelo menos uma cinta (18) de espessura superior ou igual a 10 mm, de preferência 14 mm, e em que o tubo (10) compreende meios de solidarização (20) a meios de acionamento do tubo, os meios de solidarização sendo dispostos sobre a cinta (18) do invólucro (17).

2. Tubo (10) de acordo com a reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que compreende, na extremidade, pelo menos uma seção transversal (14), normal ao eixo do canal, de forma e/ou dimensão distinta daquelas de uma seção transversal de uma outra porção do tubo, a seção na porção de extremidade em particular quadrada.

3. Tubo (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o invólucro metálico (17) é realizado em uma só peça.

4. Tubo (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende um corpo de tubo (12) realizado em um primeiro material, um segundo material sendo sobremoldado sobre o corpo na porção de extremidade do tubo, em particular entre o corpo (12) e o invólucro (17).

5. Tubo (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a cinta (18) do invólucro (17) se estende pelo menos por uma circunferência do tubo.

6. Tubo (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ele termina em sua porção de extremidade por uma superfície plana (16) para permitir sua introdução por deslizamento em uma instalação de lingotamento.

7. Processo de fabricação de um tubo de caçamba (10) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que: - fabrica-se o corpo do tubo (12) em um primeiro material, - enfia-se sobre o corpo do tubo o invólucro metálico (17) de modo que ele seja instalado na porção de extremidade do tubo,- sobremolda-se entre o invólucro (17) e o corpo do tubo (12) uma parte realizada em um segundo material.