Sistema de travamento de dardo

  • Número do pedido da patente:
  • BR 10 2013 006657 5 A2
  • Data do depósito:
  • 22/03/2013
  • Data da publicação:
  • 31/12/2013
Inventores:
  • Classificação:
  • C21C 5/28
    Manufatura de a?o ao carbono, p. ex. a?o doce, a?o m?dio carbono ou a?o fundido; / Manufatura de a?o em conversores;
    ;
    B22D 41/18
    Recipientes para manuten??o de um banho de fus?o, p. ex. panelas, distribuidores, conchas de vazamento ou similares; / Fechamentos; / do tipo de haste de tamp?o, i.e. posicionando-se a haste de fechamento na dire??o vertical atrav?s do recipiente e do metal que cont?m, para fazer variar a se??o de passagem do metal na abertura de vazamento; / Hastes de tamp?o para esse fim;
    ;

SISTEMA DE TRAVAMENTO DE DARDO. A invenção refere-se a um sistema de travamento de dardo empregado no tamponamento de furo de corrida de conversor LD na produção de aço. O dardo (40) é composto por uma haste (10), um bojo (20) e um elemento de trava (30) externo ao bojo (20), a haste (10) apresentando uma porção superior (1) e uma porção inferior (2), esta última revestida de material refratário, estando o bojo (20), que é constituído de material refratário, montado sobre a haste (10). O corpo da haste (10) na porção superior (1) é feito de vergalhão metálico com ressaltos (3) e o elemento de trava (30) apresenta elementos mecânicos (9) interagindo com os ressaltos (3) do vergalhão.

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Documento

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE TRAVAMENTO DE DARDO".

A presente invenção refere-se a um elemento de tampona-mento de furo de corrida em um conversor de aço do tipo Linz-Donawitz. Esse elemento de tamponamento em forma de dardo é composto por uma haste e um bojo. Para prevenir movimentos relativos entre a haste e o bojo, especialmente durante o transporte e a aplicação do dardo, é feito uso de um sistema de travamento de dardo. A presente invenção refere-se mais especificamente a um sistema utilizado para travamento do bojo à haste do elemento de tamponamento.

Descrição do estado da técnica

Estão presentes no estado da técnica vários processos de produção de aço. O processo de produção de aço mais frequentemente usado é o processo de conversor a oxigênio ou processo de Linz-Donawitz, conhecido comumente como conversor LD. No conversor LD é insuflado oxigênio puro sobre o metal liquefeito resultando em ótimas propriedades do produto final, sendo que essa é uma vantagem econômica característica do aço produzido através dessa técnica. Ao final do processo de oxidação descrito, o conversor é inclinado e o produto é escoado através de um furo de corrida presente em sua parede lateral.

O metal liquefeito no interior do conversor é constituído de duas camadas de densidades diferentes, uma primeira camada de aço, que ocupa a parte mais baixa do conversor, e uma camada de óxidos, material re-fratário e outras impurezas, menos densa, que flutua sobre a camada de aço. Essa segunda camada é denominada de escória. A passagem da escória do conversor LD para a panela pode trazer uma série de inconvenientes no refino secundário, além de fazer com que o custo de produção seja aumentado.

Durante o escoamento do produto pelo furo de corrida do conversor LD observa-se que a camada de aço é a primeira a escoar, devido ao fato desta camada ocupar a parte mais baixa do conversor. Consequentemente, pode-se separar o aço da escória promovendo o tamponamento no momento adequado do furo de corrida do conversor LD, evitando-se, assim, os aspectos inconvenientes decorrentes da passagem da escória para panela.

Diversas técnicas de tamponamento do furo de corrida fazem uso dessa diferença de densidade para definir o momento ótimo de encerrar a corrida. Usualmente é utilizado um elemento de tamponamento possuindo densidade intermediária às da camada de aço e de escória, e que, portanto, flutua entre essas duas camadas.

O desenvolvimento atual do estado da técnica aponta para um elemento de tamponamento, ou dardo, que consta de uma haste e de um bojo. A haste, que é de metal e apresenta no seu trecho inferior revestimento com material refratário, tem a finalidade de sustentar e de centrar o bojo em relação ao furo de corrida e, ainda, permitir o lançamento do dardo. Por sua vez, o bojo, que é em regra fabricado integralmente de material refratário, tem a função de promover o tamponamento do furo de corrida antes que a camada de escória escoe.

Uma dificuldade comum às técnicas de tamponamento através de dardo consiste no sistema de montagem e travamento do bojo à haste. O sistema de travamento deve ser mecanicamente resistente para suportar as condições no interior do conversor LD, especialmente no momento do lançamento, sendo crítica a fixação do conjunto para o sucesso do procedimento de tamponamento. O sistema de travamento é também importante para manter o conjunto do dardo, ou seja, o bojo e a haste montados durante o transporte até o momento do seu lançamento.

Um método de travamento do conjunto do dardo envolve a conformação mecânica de um elemento de travamento integral ao bojo sobre a haste. Nesse método do estado da técnica, um tubo metálico é disposto e ancorado no interior do bojo no momento da sua fabricação. Esse tubo metálico posicionado no interior do bojo está, na sua parte inferior, completamente coberto pelo material refratário do bojo. Na sua parte superior, o tubo metálico apresenta uma extensão não coberta por material refratário do bojo. Quando da montagem do bojo na haste, o tubo metálico é inserido como uma luva sobre a dita haste até um batente de material refratário na haste. Em um suporte de montagem, a posição do bojo de encontro ao dito batente de material refratário na haste é mantida e a parte do tubo metálico não coberta de refratário, que fica na parte superior do bojo, é prensada contra a haste formando assim uma união mecânica. O método do estado da técnica apresenta dessa forma uma dificuldade operacional devido à necessidade de manuseio de um suporte de montagem e de uma prensa hidráulica para a grimpagem do tubo metálico contra a haste.

Outra forma de fixação do bojo na haste já conhecida do estado da técnica é a inserção de uma porca trava dentro do bojo quando da sua fabricação. Essa solução traz como problema a necessidade da haste apresentar um trecho roscado para interagir com a porca e assim promover a fixação. Essa solução aumenta os custos de fabricação do dardo e eventualmente de montagem, caso ocorra qualquer problema com a rosca.

Por fim, outra solução conhecida do estado da técnica é a montagem do bojo sobre a haste com posterior fixação por meio de soldagem de uma arruela na haste. Este procedimento envolve a utilização de máquina de solda para realizar o serviço de soldagem, requerendo ainda funcionário especializado.

O objeto da presente invenção é um sistema de travamento de dardo que resolve os referidos problemas do estado da técnica utilizando uma quantidade menor de elementos mecânicos, sendo esses elementos padronizados e facilmente encontrados na indústria. A montagem do sistema de travamento ora revelado é bastante simples se comparada às técnicas convencionais, constituindo uma vantagem econômica da presente invenção.

Breve descrição da invenção

A invenção trata de um sistema de travamento de dardo. Como já mencionado, um dardo é empregado no tamponamento do furo de corrida em um conversor LD. O sistema de travamento de dardo fixa um bojo de material refratário a uma haste metálica parcialmente revestida de material

refratário, formando o dardo.

A montagem do sistema de travamento de dardo da presente invenção consta de uma etapa de posicionamento do dardo, na qual a haste é inserida em um furo passante presente no bojo até uma posição definida por batentes tanto no bojo quanto na haste. Em uma segunda etapa é realizado o travamento do dardo por meio de um elemento de trava. Esse elemento de trava, que apresenta sua configuração adaptada ao formato da haste, apresenta elementos mecânicos voltados para dentro. O elemento de trava é inserido na parte superior da haste, que é constituída de um vergalhão ra-nhurado, até a posição de travamento. O elemento de trava contém como já mencionado, elementos mecânicos voltados para dentro que permitem a sua montagem somente em uma direção, de forma que ao se tentar retirar o elemento de trava, os ditos elementos mecânicos interagem com as ranhuras do vergalhão bloqueando, assim, o conjunto.

O sistema de travamento da presente invenção possui resistência mecânica elevada especificamente no elemento de trava, de forma que esse elemento de trava possa apresentar forma substancialmente compacta e ainda suportar as solicitações de uso.

Descrição resumida dos desenhos A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram:

Figura 1 - é uma vista frontal da haste de dardo, objeto da presente invenção,

Figura 2 - é uma vista em perspectiva do bojo do sistema da presente invenção,

Figura 3 - é um corte esquemático do bojo do sistema da presente invenção,

Figura 4 - é uma vista em perspectiva do elemento de trava do sistema de travamento de dardo da presente invenção,

Figura 5 - é uma vista em perspectiva do conjunto formado pela haste, pelo bojo e pelo elemento de trava montados.

Descrição detalhada das figuras

Na figura 1 é representada em detalhes a haste 10, que é composta por uma porção superior 1 e uma porção inferior 2.

O corpo da haste 10 é composto por um vergalhão com ressaltos 3 que podem ser helicoidais ou anulares, espaçados regularmente. O vergalhão empregado é um elemento comumente usado em diversas áreas da indústria, principalmente na construção civil, em cintas, vigas, baldrames, muros, vergas, mourões, etc. A porção superior 1 da haste 10 é composta exclusivamente pelo vergalhão.

A porção inferior 2 da haste 10 é constituída pelo corpo da haste em forma de vergalhão revestido de material refratário. O revestimento de material refratário, por exemplo, concreto refratário, tem a função de proteger a porção inferior 2 da haste 10 quando o dardo 40 é lançado no interior do conversor LD.

Uma abrupta variação de seção entre a porção inferior 2 e a porção superior 1 da haste 10 forma um batente, que permite o posicionamento do bojo 20 durante a sua montagem na haste 10.

Na figura 2 é representado em perspectiva o bojo 20 que possui formato romboide, de seção reta circular e com variação contínua crescente de diâmetro de sua parte inferior até sua parte superior, sendo o maior diâmetro em uma seção superior plana 4. Um furo passante 6 é provido no centro do bojo 20, sendo o furo passante 6 essencialmente vertical.

São dispostos sulcos verticais 5 nas laterais externas do bojo 20 de modo a permitir o escoamento do metal liquefeito quando o dardo 40 está posicionado no furo de corrida, reduzindo, assim a retenção de aço no conversor LD.

Na figura 3 é representado um corte esquemático do bojo 20 no qual é possível ver uma variação de diâmetro do furo passante 6 que forma um batente do bojo 7. Na montagem do sistema de travamento do dardo 40, o batente do bojo 7 faz interface com o batente da haste 10, mostrado na figura 1, promovendo o posicionamento do bojo 20 durante a inserção da haste 10 no furo passante 6.

Como mencionado, o bojo 20 é feito usualmente apenas de material refratário, sendo que em outra concretização vantajosa, pode conter partículas metálicas misturadas no material refratário ou conter ainda uma peça metálica no seu interior, objetivando a obtenção de uma determinada densidade.

Em outra concretização vantajosa da invenção, o bojo 20 pode apresentar um rebaixo ao redor do furo passante 6 na região de contato do elemento de trava 30 com a superfície da seção superior 4. Esse rebaixo permite um enchimento com material refratário após a montagem do dardo 40. Dessa forma evita-se qualquer dano que possa ser ocasionado ao elemento de trava 30 pela escória ou pelas altas temperaturas dentro do conversor LD.

Na figura 4 é representado o elemento de trava 30. O elemento de trava 30 possui uma face externa 8 com geometria adaptada ao formato do vergalhão empregado na haste 10, sendo que usualmente possui a forma de um anel plano com elementos mecânicos 9 espaçados radialmente e voltados para dentro. Os elementos mecânicos 9, em uma concretização da invenção, podem estar dispostos em um ângulo em relação ao plano da face externa 8.

O elemento de trava 30 é inserido na porção superior 1 da haste 10 formada por um vergalhão com ressaltos 3, sendo o dito elemento de trava 30 deslizado ou roscado com seus elementos mecânicos 9 em ângulos voltados para cima, ou seja, na direção contrária ao bojo 20. O elemento de trava 30 é deslizado ou roscado até a sua face externa 8 plana se assentar de encontro à seção superior plana 4 do bojo 30. Os elementos mecânicos 9 do elemento de trava 30 voltados para ângulo contra o vergalhão com ressaltos helicoidais na direção oposta ao bojo 30 travam qualquer movimento do bojo 20 para fora da porção superior 1 da haste 10. Para desmontar o bojo 20 da haste 10, deve-se danificar o elemento de trava 30 ou o vergalhão da porção superior 1 da haste 10.

Por sua vez, o elemento de trava 30 é feito de aço com resistência mecânica superior àquelas mais comuns no mercado, para garantir o perfeito travamento do bojo 20 na haste 10, evitando um desprendimento durante o transporte e a operação de lançamento do dardo 40 no conversor LD.

Embora o emprego de arruelas de trava em elementos ranhura-dos para a fixação de objetos seja conhecida do estado da técnica a combinação de um elemento de trava em forma de arruela ranhurada com um vergalhão com ressaltos helicoidais em um dardo para tamponamento do furo de corrida de um conversor LD é nova e inventiva.

Cabe também esclarecer que a descrição do elemento de trava 30 feita acima e mostrada na figura 4, corresponde a uma concretização preferencial, sendo certo que a presente invenção também pode ser realizada com elementos de trava 30 de geometrias distintas, desde que apresentem elementos mecânicos 9 que interajam formando uma união positiva com os ressaltos 3 do vergalhão da haste 10. Por exemplo, o elemento de trava 30 pode possuir a forma de um anel de retenção cujas faces interiores 9 interagem com ranhuras anulares 3 da haste 10.

Por fim na figura 5 está representada uma concretização do sistema de travamento de dardo 40, objeto da presente invenção. O sistema de travamento de dardo 40 tem como elementos principais uma haste 10, um bojo 20 e um elemento de trava 30. A haste 10 possui uma porção superior 1, onde ressaltos 3 estão expostos, e uma porção inferior 2 recoberta com concreto refratário. O bojo 20, feito de concreto refratário puro ou com elementos adicionais para alterar a densidade, é montado por meio de seu furo passante 6 na haste 10 com a sua seção superior plana 4 voltada para a porção superior 1 da haste 10. Um batente 7 no furo passante 6 se assenta de encontro ao desnível existente entre a porção superior 1 e a porção inferior 2 da haste 10. O elemento de trava 30 é inserido na porção superior 1 da haste 10 e deslizado ou roscado até a sua face externa 8 ir de encontro à seção superior 4 do bojo 20. O elemento de trava 30 é deslizado ou roscado com seus elementos mecânicos 9 voltados para cima, ou seja, em direção oposta ao bojo 20. Dessa forma, o dardo 40 está pronto para ser transportado e lançado no furo de corrida de um conversor LD.

Números de referência

1    - porção superior de haste

2    - porção inferior de haste

3    - ressaltos

5    4 - seção superior

5    - sulcos

6    - furo passante

7    - batente

8    - face externa

10    9 - elementos mecânicos

10 - haste 20 - bojo

30 - elemento de trava 40 - dardo

REIVINDICAÇÕES

1.    Sistema de travamento de dardo empregado no tampona-mento de furo de corrida de conversor LD na produção de aço, sendo que o dardo (40) é composto por uma haste (10), um bojo (20) e um elemento de trava (30) externo ao bojo (20), a haste (10) apresentando uma porção superior (1) e uma porção inferior (2), esta última revestida de material refratá-rio, estando o bojo (20) montado sobre a haste (10), caracterizado pelo fato de que o corpo da haste (10) na porção superior (1) é composto por verga-Ihão metálico com ressaltos (3) e o elemento de trava (30) apresenta elementos mecânicos (9) interagindo com os ressaltos (3) do vergalhão.

2.    Sistema de travamento de dardo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o bojo (20) apresenta um furo passante (6) para a inserção da haste (10).