REFRATÁRIAS

APLICAÇÃO:

[001 ] Refere-se o presente relatório descritivo a um SISTEMA DE AQUECIMENTO INTERNO PARA CALHAS REFRATÁRIAS, o qual se destina a aquecer e manter as calhas refratárias aquecidas utilizadas no transporte, dos variados tipos de metais, bem como outros produtos no estado líquido, de um local para outro, mantendo-os aquecidos e evitando que endureçam no interior das calhas. Este sistema poderá ser empregado nos diversos setores das indústrias de beneficiamento e transformação destes metais, principalmente o alumínio.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO:

[002] Este SISTEMA DE AQUECIMENTO INTERNO PARA CALHAS REFRATÁRIAS, visa aquecer calhas refratárias desenvolvidas especificamente para esta finalidade, as quais são providas internamente de um canal único em forma de "U", o qual percorre toda a extensão linear da calha e ocupa toda a área interna das paredes laterais e do fundo. Este canal é provido internamente de uma série de chicanes com formato de um losango, os quais estão dispostos em várias fileiras, no sentido longitudinal e com espaçamentos diferentes, por onde irá circular o elemento de aquecimento como o ar quente, fluídos ou gases quentes, provenientes de alguma fonte geradora destes elementos de aquecimento.

[003] As chicanes em forma de losango, existentes dentro do canal, tem duas finalidades distintas: a primeira é direcionar o elemento de aquecimento de sorte que percorra e preencha, de forma homogénea, toda a extensão interna do canal da calha. A segunda é de gerar maior resistência mecânica a estrutura da calha refratária.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO:

[004] Já são conhecidos do estado da técnica alguns meios utilizados para aquecer calhas refratárias utilizadas no transporte de metais líquidos.

[005] Os meios conhecidos utilizam calhas refratárias dispostas dentro de um suporte metálico (chaparias). Entre as calhas e as chaparias, são aplicados vedantes para reduzir a perda do aquecimento das calhas refratárias durante o transporte dos metais líquidos.

[006] Para aquecer previamente as calhas, alguns sistemas utilizam resistências elétricas dispostas nas laterais externas das calhas, mas este método não se mostra eficiente e gerar uma série de inconvenientes como infiltração do metal líquido, bem como a complexidade da manutenção e o elevado custo.

[007] Outros métodos para pré-aquecer as calhas conhecidos é usando sopradores de ar quente, queimadores de gás ou tampas aquecidas por meio de resistências elétricas, mas todos estes meios não se mostram eficazes, além do custo da aplicação e manutenção.

[008] A patente US6973955 B2 de 13 de dezembro de 2005 descreve uma calha aquecida para transferência de metal fundido. Esta patente descreve amplamente uma calha que compreende um invólucro exterior definido por uma parede de fundo e duas paredes laterais, uma camada isolante que enche o invólucro exterior e um corpo de canal refratário condutor em forma de U para transportar metal fundido, sendo o corpo de calha embutido na camada de isolamento. O dispositivo desta patente inclui ainda pelo menos um elemento de aquecimento posicionado na camada isolante, adjacente, mas afastado do corpo da calha.

[009] Este sistema não se mostra eficiente por estar afastado da calha e não prover um aquecimento eficiente.

[010] A patente US2010032455 A1 de 08 de agosto de 2008 descreve e reivindica um pino de controle para uso no controle do fluxo de metal fundido em um sistema de distribuição de metal fundido para fundição, o pino de controle compreendendo: um corpo de pino de controle com uma cavidade interna e uma superfície externa, em que a superfície externa é dimensionada e configurada para interagir operativamente com uma superfície interna de um bico para efetivamente controlar o fluxo de metal fundido através de uma abertura de bico; e um elemento de aquecimento dentro da cavidade interna do corpo do pino de controle.

[01 1 ] Este sistema também se mostra ineficiente, podendo gerar danos nas calhas além de sua complexidade.

[012] A patente US2010109210 A1 de 03 de novembro de 2008 descreve um dispositivo de manuseamento de metal fundido compreendendo um invólucro exterior definido por um fundo e duas paredes laterais, uma camada isolante que enche parcialmente o invólucro exterior e um corpo refratário condutor que compreende uma calha ou corpo contendo metal para transportar metal fundido, o corpo refratário está dentro dos limites da camada isolante. O dispositivo inclui ainda pelo menos um elemento de aquecimento posicionado dentro da camada isolante, que tem contato externo com corpo refratário.

[013] Este sistema também não se mostra eficiente visto estar situado dentro da camada isolante e não na peça refratária.

[014] A patente US2013334744 de 07 de julho de 2013, documento este mais relevante, descreve um recipiente para o tratamento de metal fundido. O receptáculo tem paredes inferiores e laterais que compreendem um refratário. O refratário define uma cavidade dentro da qual o metal fundido é transportado ou contido. O receptáculo compreende pelo menos um canal que se prolonga dentro de pelo menos uma das paredes. O canal possui uma entrada e uma saída. A entrada é conectável a uma fonte para circular um fluido dentro do canal. A saída permite que o fluido seja expulso do canal. O canal permite, quando o fluido circula através dele, regular a temperatura do refratário e, desse modo, do metal transportado ou contido.

[015] Embora o referido documento trate da adoção de um canal que se prolonga dentro de pelos menos uma das paredes do receptáculo, o mesmo não se mostra eficiente, pois um canal em uma das paredes não gera aquecimento suficiente. Informa ainda este documento que será utilizado uma fonte de fluido para alimentar o canal, o que tem um alto custo.

[016] Descreve neste documento, sem definir precisamente, que poderá como alternativa, ter um canal em cada parede lateral do receptáculo, mas para isto seria necessário ter um sistema de aquecimento por fluido em cada parede lateral do receptáculo, o que dobraria o custo e a complexidade para sua operação, além do alto custo da manutenção e dos sistemas de fluido para o aquecimento. Mas mesmo colocando um canal em cada parede lateral do receptáculo, a parede do fundo do receptáculo não seria aquecida, tornando a forma apresentada ineficiente e de alto custo. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO:

[017] No intuito de superar todos os inconvenientes decorrentes das técnicas atuais foi idealizado o SISTEMA DE AQUECIMENTO INTERNO PARA CALHAS REFRATÁRIAS, que proporciona o aquecimento integral da calha refratária, por meio de um único canal interno em forma de "U", o qual está disposto no interior das três paredes que compõe a calha refratária. Este único canal é provido internamente de uma série de chicanes, no formato de um losango, os quais estão distribuídos em diversas fileiras intercaladas, cuja finalidade é distribuir, de forma homogénea, o elemento de aquecimento por toda a área interna das três paredes e em toda a sua extensão de forma que toda canaleta ou calha refratária seja aquecida de maneira uniforme, o que poderá ser feito por elementos de aquecimento, como o ar quente, gases quentes, entre outros, provenientes de fontes geradoras existentes na própria área de produção como o reaproveitamento destes elementos de aquecimento, gerados por caldeiras, fornalhas, queima de madeiras, aquecedores, geradores e outros meios, promovendo o reaproveitamento destas energias que possivelmente seriam descartadas, gerando uma grande economia na produção e dentro dos princípios ecologicamente corretos. [018] Este sistema de aquecimento interno para calhas refratárias tem como objetivo, viabilizar, de forma prática, eficaz, segura e económica, o aquecimento de uma linha de transporte de metais no estado líquido, que são transportados por meio de calhas refratárias.

[019] Várias são as características e vantagens deste sistema de aquecimento das peças refratárias, a saber:

[020] MODULAR: as calhas refratárias são modulares, o que permite montar uma linha de transporte com necessidades específicas para o transporte do metal liquido de um ponto a outro. Este sistema é formado por três módulos de peças refratárias, sendo um módulo de calha refratária de entrada ou saída, um módulo de calha refratária com chicanes em forma de losango e um módulo de calha refratária intermediária que efetua a ligação entre outros módulos.

[021 ] Módulo de calha refratária de entrada ou saída: a calha refratária de entrada ou saída tem a mesma finalidade, formato e dimensões, sendo posicionada uma no início da linha de transporte, a qual irá recepcionar pela parte superior (leito) a entrada do metal líquido, e pela parte inferior, a entrada do elemento de aquecimento. No final da linha de transporte está disposta a calha refratária de saída, que pela parte superior descarta o metal líquido, e pela parte inferior, descarta o elemento de aquecimento.

[022] Módulo de calha refratária com chicanes: este módulo é formado pela calha refratária provida internamente de um único canal em forma de "U", o qual ocupa toda a área interna das três paredes que compõe a peça refratária e por toda a sua extensão longitudinal, tornado esta peça vazada internamente. Toda a extensão do canal é provida internamente de uma série de chicanes no formato de losango. As chicanes preenchem as duas paredes internas do canal, o que gera maior resistência mecânica para a estrutura da calha refratária.

[023] As chicanes, no formato de losango, estão dispostas em diversas fileiras intercaladas e com espaçamento diferentes, recobrindo toda área do canal, de sorte que o elemento de aquecimento circule por toda a extensão de forma homogénea. Se o elemento de aquecimento entrar no canal pelo lado esquerdo, ele irá sair pelo lado direito, girando dentro do canal.

[024] Módulo de calha refratária intermediária: dependendo da extensão da linha de transporte, utiliza-se o módulo de calha intermediária. Esta calha é posicionada entre dois ou mais módulos de calhas refratárias com chicanes.

[025] A função da calha intermediária é transferir o elemento de aquecimento de um modulo para outro, bem como permitir a entrada, pela parte inferior, de uma nova fonte de elemento de aquecimento, que poderá aumentar ou manter o aquecimento desejado nos módulos subsequentes da linha de transporte.

[026] Dependendo da extensão da linha de transporte, poderá variar a quantidade de módulos intermediários, bem como a quantidade de calhas com chicanes.

[027] Os módulos de calhas são unidos por meio de vedantes como gaxeta ou outros tipos.

[028] Os módulos das calhas refratárias são apoiados sobre uma estrutura metálica, sendo que entre a estrutura e as calhas são inseridos vedantes para manter o aquecimento das calhas. DESCRIÇÃO DOS DESENHOS:

[029] Para um melhor entendimento do SISTEMA DE AQUECIMENTO INTERNO PARA CALHAS REFRATÁRIAS, faz- se referência aos desenhos em anexo:

[030] Figura 1 - vista esquemática superior com detalhes internos do conjunto formado pela calha de entrada, calha com chicane, calha intermediária e calha de saída, com a distribuição das chicanes no formato de losango;

[031 ] Figura 2 - vista esquemática inferior com detalhes internos do conjunto formado pela calha de entrada, calha com chicane, calha intermediária e calha de saída, com a distribuição das chicanes no formato de losango e detalhes da disposição das calhas de sacrifício;

[032] Figura 3 - vista esquemática lateral com detalhes internos do conjunto formado pela calha de entrada, calha com chicane, calha intermediária e calha de saída, com a distribuição das chicanes no formato de losango e detalhe da disposição das calhas de sacrifício fixa e móvel. Nesta figura observa-se o trajeto do elemento de aquecimento entrando pelas calhas de sacrifício móvel e fixa dispostas na base da calha de entrada, passando pela calha de chicanes, atravessando a calha intermediária, onde recebe outra fonte de elemento de aquecimento, que se junta a anterior, para dar sequência por outra calha de chicane e atingir a calha de saída, sendo descartado através da calha de sacrifício fixa;

[033] Figura 4 - vistas em corte transversal da seção AA figura 3; [034] Figura 5 - vistas em corte transversal das seções BB e CC figura 3;

[035] Figura 6 - vista frontal a calha de entrada e saída, com detalhes do canal único em forma de "U" e do rebaixo, também em forma de "U" para receber a gaxeta ou outro material vedante;

[036] Figura 7 - Vista lateral da calha de entrada e saída, com detalhes do raio de curvatura do canal interno, em forma de cotovelo, que direciona o elemento de aquecimento para a calha de chicanes;

[037] Figura 8 - Vista em perspectiva inferior da calha de entrada e saída, com detalhes da abertura do fundo onde é conectada a calha de sacrifício fixa e detalhes do canal único em forma de "U" e do rebaixo, também em forma de "U" para receber a gaxeta ou outro material vedante;

[038] Figura 9 - Vista em perspectiva superior da calha de entrada e saída, com detalhes do leito interno de transporte do metal líquido e detalhes do canal único em forma de "U" e do rebaixo, também em forma de "U" para receber a gaxeta ou outro material vedante;

[039] Figura 10 - vista frontal da calha intermediária, com detalhes do canal único em forma de "U" e do canal secundário, disposto no lado externo do canal principal, que recebem a nova fonte do elemento de aquecimento, e do rebaixo, também em forma de "U" para receber a gaxeta ou outro material vedante;

[040] Figura 1 1 - Vista lateral da calha da calha intermediária, com detalhes interno do canal secundário e do raio de curvatura do canal, em forma de cotovelo que direciona a entrada do segundo elemento de aquecimento para a calha de chicanes; [041 ] Figura 12 - Vista em perspectiva inferior da calha intermediária, com detalhes da abertura da base onde é conectada a calha de sacrifício fixa e detalhes do canal em forma de "U" e dos dois seguimentos de canal secundário, disposto no lado externo do principal, e do rebaixo em forma de "U" para receber a gaxeta ou outro material vedante;

[042] Figura 13 - Vista em perspectiva superior da calha intermediária, com detalhes do canal em forma de "U" e dos dois seguimentos de canal secundário, disposto no lado externo do principal, e do rebaixo em forma de "U" para receber a gaxeta ou outro material vedante;

[043] Figura 14 - Vista lateral da calha com chicanes, com detalhes internos demostrando a disposição das chicanes no interior do canal único em forma de "U";

[044] Figura 15 - Vista frontal em corte da calha com chicanes, com detalhes do canal único em forma de "U", com as chicanes e o rebaixo em forma de "U" para gaxeta ou outro tipo de vedante;

[045] Figura 16 - Vista em perspectiva da calha com chicanes, com detalhes internos do canal único em forma de "U" e a disposição das chicanes em seu interior;

[046] Figura 17 - Vista em perspectiva da calha com chicanes com detalhes do canal único em forma de "U" e do rebaixo para gaxeta ou outro tipo de vedante;

[047] Figura 18 - Vista em corte da calha de sacrifício fixa;

[048] Figura 19 - Vista superior da calha de sacrifício fixa;

[049] Figura 20 - Vista em perspectiva da calha de sacrifício fixa;

[050] Figura 21 - Vista em corte da calha de sacrifício móvel; [051 ] Figura 22 - Vista superior da calha de sacrifício móvel;

[052] Figura 23 - Vista em perspectiva inferior da calha de sacrifício móvel;

[053] Figura 24 - Vista em perspectiva superior da calha de sacrifício móvel;

[054] Figura 25 - Vista em perspectiva superior de um conjunto montando contendo calha de entrada, com as calhas de sacrifício fixa e móvel, calha de chicanes, calha intermediária, com as calhas de sacrifício fixa e móvel, calha de chicanes e calha de saída com a calha de sacrifício fixa.

[055] Figura 26 - Vista em perspectiva inferior de um conjunto montando contendo calha de entrada, com as calhas de sacrifício fixa e móvel, calha de chicanes, calha intermediária, com as calhas de sacrifício fixa e móvel, calha de chicanes e calha de saída com a calha de sacrifício fixa.

CONSTRUTIVIDADE PREFERIDA:

[056] Em conformidade com o quanto ilustram as figuras anexas, o SISTEMA DE AQUECIMENTO INTERNO PARA CALHAS REFRATÁRIAS, é constituído por calhas refratárias modulares, o que permite montar uma linha de transporte com necessidades específicas para o transporte do metal líquido de um ponto a outro.

[057] Este sistema é formado por três módulos de peças refratárias, sendo um módulo de calha refratária de entrada e saída (1 ), um módulo de calha refratária com chicanes (2) e um módulo de calha refratária intermediária (3) que efetua a ligação entre outros módulos das calhas com chicanes. [058] A linha de transporte poderá ter várias calhas refratárias com chicanes e outras calhas intermediárias, dependendo de sua extensão, conforme demonstrado nas (fig. 3, 25 e 26).

[059] As calhas refratárias podem ser constituídas de materiais de altas resistências como a sílica fundida e outros materiais.

[060] O módulo de calha refratária de entrada e saída (1 ) (fig. 6 a 9) é formado por uma peça, preferencialmente de formato retangular ou quadrado, que é formado por duas paredes laterais (8a) e (8b) e um fundo (8c), tendo ao centro uma depressão acentuada que forma o leito (18) por onde passa o metal líquido. Circundando abaixo do leito e tomando as três paredes internamente, está disposto o um canal único (4), em forma de "U". Este canal é vazado na face frontal da calha (1 1 a). Na porção central este canal forma um cotovelo (5), em ângulo de aproximadamente 90 ^s , que é direcionado para o fundo (8c) ao encontro da abertura (6).

[061 ] Posicionado na face frontal, e acima do canal único, está disposto um rebaixo (7) em forma de "U", cuja finalidade é acomodar uma gaxeta ou outro tipo de vedante.

[062] Na a abertura (6), situada ao cento do fundo (8c) será conectado a calha de sacrifício fixa (9), na qual é conectada a calha de sacrifício móvel (10), se esta peça for utilizada como entrada do elemento de aquecimento. Se for utilizada como saída será conectada apenas a calha de sacrifício fixa.

[063] O módulo de calha refratária intermediária (3) (fig. 10 a 13) é formado por uma peça, preferencialmente de formato retangular ou quadrado, que é formado por duas paredes laterais (8a) e (8b) e um fundo (8c), tendo ao centro uma depressão acentuada que forma o leito (18), por onde passa o metal líquido. Circundando abaixo do leito e tomando as três paredes internamente, está disposto o um canal único (4), em forma de "U". Este canal transpassa toda a extensão da calha, vazando a sua porção frontal (1 1 a) e posterior (1 1 b). Nas laterais externas do dito canal (4) está disposto outro canal secundário de entrada (12a, 12b), o qual é vazado na face frontal da peça. Na porção central da peça este canal secundário forma um cotovelo (5), em ângulo de aproximadamente 90 ^s , que é direcionado para o fundo (8c) ao encontro da abertura (6). Este canal de entrada (12a, 12b) recebe uma segunda fonte de elemento de aquecimento que irá se juntar ao elemento de aquecimento que passa pelo canal (4), aumentando ou mantendo o aquecimento dos próximos módulos, conforme demonstrado na (fig.3).

[064] Posicionado na face frontal e posterior, e acima do canal único (4), está disposto um rebaixo (7) em forma de "U", cuja finalidade é acomodar uma gaxeta ou outro tipo de vedante.

[065] Na a abertura (6), situada ao cento do fundo (8c) será conectado a calha de sacrifício fixa (9), na qual é conectada a calha de sacrifício móvel (10), que recebem o elemento de aquecimento.

[066] A calha de sacrifício fixa (9), (fig. 18 a 20) tem preferencialmente formato cilíndrico, vazado ao centro (13) e externamente um formato octogonal (14), tendo a base chanfrada (15) para melhor conexão com a calha de sacrifício móvel. Esta peça é fixada na abertura (6) do fundo, tanto da calha de entrada e saída, como na calha intermediária.

[067] A calha de sacrifício móvel (10), (fig. 21 a 24) tem preferencialmente formato cilíndrico, vazado ao centro (13) e externamente um formato octogonal (14), tendo a parte superior chanfrada (15) para melhor conexão com a calha de sacrifício fixa.

[068] A base é dotada de uma saliência circular (16) para receber a conexão do elemento de aquecimento.

[069] O módulo de calha refratária com chicanes (2) (fig. 14 a 17) é formado por uma peça, preferencialmente de formato retangular, que é formado por duas paredes laterais (8a) e (8b) e um fundo (8c), tendo ao centro uma depressão acentuada que forma o leito (18) por onde passa o metal líquido. Circundando abaixo do leito e tomando as três paredes internamente, está disposto o um canal único (4), em forma de "U". Este canal transpassa toda a extensão da calha, vazando a sua porção frontal (1 1 a) e posterior (1 1 b). Posicionado na face frontal e posterior, e acima do canal único (4), está disposto um rebaixo (7) em forma de "U", cuja finalidade é acomodar uma gaxeta ou outro tipo de vedante.

[070] No interior do canal único (4) estão dispostas as chicanes (17) que tem formato de um losango. As chicanes estão dispostas entre as duas paredes internas do canal único preenchendo este espaço, o que aumenta a resistência mecânica da estrutura da calha refratária.

[071 ] As chicanes (17) estão dispostas em diversas fileiras intercaladas e com espaçamento diferentes, recobrindo toda área do canal, de sorte que o elemento de aquecimento circule por toda a extensão de forma homogénea. Se o elemento de aquecimento entrar no canal pelo lado esquerdo, ele irá sair pelo lado direito, girando dentro do canal.