BRPI0601398B1 - Molde refrigerado por líquido para lingotamento contínuo de metais - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MOLDE RE- FRIGERADO POR LÍQUIDO PARA LINGOTAMENTO CONTÍNUO DE ME- TAIS". A invenção refere-se a um molde refrigerado por líquido para lingotamento contínuo de metais, compreendendo placas do molde de cobre ou de uma liga de cobre, as quais são ligadas por meio de pinos de fixação respectivamente com uma placa adaptadora ou com uma caixa de água, sendo que os pinos de fixação são fixados em bases de plataforma, que so- bressaem em forma de ilha do lado do agente de refrigeração, e as quais se projetam pelo menos parcialmente para dentro de uma fenda do agente de refrigeração, configurada entre a placa do molde e a placa adaptadora ou a caixa de água, respectivamente, e que dispõem de uma configuração aero- dinâmica, ajustada à direção da corrente do agente de refrigeração. Um molde deste gênero está conhecido da DE 102 37 472 A1. Na ocasião da utilização de placas de molde deste gênero em instalações de lingotamento contínuo, podem ocorrer, quando de determinados parâmetros de processo, solicitações térmicas locais inesperadamente altas, em virtude da alta oferta de calor, proveniente do processo de fundição.
Partindo destes fatos, a invenção baseia-se na tarefa de melho- rar um molde refrigerado por líquido do tipo inicialmente mencionado, com vista a sua capacidade de refrigeração, com o intuito de prevenir-se contra sobrecargas térmicas e de aumentar a vida útil.
Esta tarefa está solucionada no caso por um molde refrigerado por líquido, onde o lado do agente de refrigeração, apresenta nervuras de refrigeração, dispostas regionalmente entre duas bases de plataforma vizi- nhas e as quais se projetam para dentro da fenda do agente de refrigeração, sendo que as nervuras de refrigeração apresentam trechos de comprimento que estão em ângulo com a direção da corrente, onde as nervuras de refri- geração em seu comprimento transcorrerem em linha sinuosa e o seu trans- curso é adaptado às bases de plataforma.
Para o aumento local do efeito de refrigeração do molde refrige- rado por líquido propõe-se, que o lado do agente de refrigeração apresente nervuras de refrigeração, dispostas regionalmente entre duas bases de pla- taforma vizinhas, as quais se projetam para dentro da fenda do agente de refrigeração.
Nervuras de refrigeração no sentido da invenção são elevações em forma de filete, as quais apontam na mesma direção como as bases de plataforma. As nervuras de refrigeração se projetam pelo menos parcialmen- te para dentro da fenda do agente de refrigeração, isto é, estas estão, da mesma maneira como as bases de plataforma, em relevo referente ao lado do agente de refrigeração. A altura das nervuras de refrigeração e com isso a superfície de contato com o agente de refrigeração pode ser aumentada pelo fato que entre duas nervuras de refrigeração é disposta uma ranhura, a qual está introduzida no lado do agente de refrigeração. Deste modo, a se- ção transversal reduzida pelas nervuras de refrigeração pode ser outra vez aumentada pelo menos parcialmente, assim que, também sem redução da seção transversal da corrente, se obtém um efeito de refrigeração melhorado na região que está provida com nervuras de refrigeração.
No entanto, em princípio se pretende reduzir a seção transversal da corrente com o objetivo de aumentar a velocidade do fluxo do agente de refrigeração. Disso resulta uma transmissão de calor localmente melhorada, da placa do molde para o agente de refrigeração nesta região. Além disso, pelas nervuras de refrigeração é aumentada a superfície de refrigeração nesta região, pela qual se obtém também um resfriamento melhorado.
Devido ao resfriamento melhorado, é possível reduzir nesta re- gião a espessura de placa, da placa do molde. Disso resulta uma distância pequena entre o chamado lado quente, virado para o metal líquido, e o agente de refrigeração. A própria seção transversal da corrente não é res- tringida pela redução da espessura da placa, isto é, a largura da fenda do agente de refrigeração permanece igual. Modificações da seção transversal resultam somente das nervuras de refrigeração previstas, por meio das quais é abaixado o nível de temperatura nesta zona com espessura reduzi- da.
As nervuras de refrigeração são dispostas especialmente na re- gião da linha de nível do banho do molde, uma vez que aqui ocorrem de acordo com experiência as mais altas solicitações térmicas.
Em princípio, as nervuras de refrigeração têm que ser dimensio- nadas de tal maneira, que as perdas de pressão dentro da fenda do agente de refrigeração não se tornem demasiadamente altas. No caso de uma per- da de pressão alta demais existe o risco, que ocorra a formação de bolhas de vapor, pelo qual é consideravelmente piorado o transporte do calor. Além disso existe o risco que em caso de uma perda de pressão demasiadamente alta ocorra a redução da quantidade do agente de refrigeração, isto é, do fluxo de volume. Em virtude de uma pressão máxima predeterminada, o flu- xo de volume não pode ser aumentado de qualquer maneira.
Em princípio é possível dispor as nervuras de refrigeração de maneira paralela em relação à direção da corrente do agente de refrigera- ção, dentro da fenda do agente de refrigeração. No entanto, as nervuras de refrigeração apresentam convenientemente seções longitudinais, as quais ficam em ângulo em relação à direção da corrente. Neste caso se considera como conveniente um campo angular até 45°. O ângulo escolhido pode vari- ar ao longo da extensão longitudinal da nervura de refrigeração, isto é, tam- bém é imaginável um percurso em linha serpentiforme. Devido à angulação pelo menos regional ou devido ao percurso em arcos, podem ser adicional- mente produzidas turbulências de corrente, as quais melhoram a transmis- são do calor entre o lado do agente de refrigeração da placa do molde e o agente de refrigeração. Nervuras de refrigeração em linhas serpentiformes têm a vantagem, que em seu percurso estas podem ser ajustadas ao con- torno das bases de plataforma aerodinâmicas.
Nervuras de refrigeração vizinhas umas em relação às outras e canais de corrente configurados por nervuras de refrigeração e bases de plataforma vizinhas, respectivamente, dispõem em configuração vantajosa da idéia de invenção de uma seção transversal, a qual se mantém igual ao longo da extensão longitudinal das nervuras de refrigeração, com o intuito de limitar as perdas de pressão dentro dos canais de corrente.
Em aperfeiçoamento vantajosos, as bases de plataforma podem ser dispostas de maneira alinhada em fileiras verticais e de maneira alinhada em fileiras horizontais, sendo que as bases de plataforma de duas fileiras horizontais subseqüentes uma em relação à outra, são dispostas de maneira desalinhada uma em relação à outra em direção horizontal. Deste modo cria- se uma compensação parcial para as perdas de pressão mais altas do agen- te de refrigeração, que ocorrem pelas nervuras de refrigeração. No caso de uma disposição das bases de plataforma em fileiras horizontais e verticais, sem que fileiras horizontais subseqüentes, uma em relação à outra, sejam desalinhadas uma em relação à outra, obtém-se uma corrente do agente de refrigeração pulsante, uma vez que a corrente do agente de refrigeração so- fre em direção da corrente estreitamentos da seção transversal e alargamen- tos da seção transversal repetitivos. Este efeito indesejado pode ser diminu- ído pelo fato que as bases de plataforma de fileiras horizontais subseqüen- tes, uma em relação à outra, são dispostas em direção horizontal, uma em relação à outra. A pulsação da corrente do agente de refrigeração é menor, se as bases de plataforma de duas fileiras horizontais subseqüentes, uma em relação à outra, são dispostas de maneira deslocada uma em relação à outra, pela metade da distância horizontal de bases de plataforma vizinhas uma em relação à outra. No caso de uma disposição deste gênero, também a resistência de corrente é a menor.
Em seguida a invenção será explicada através de dois exemplos de execução, representados nos desenhos.
Mostram: a figura 1 em representação da perspectiva a vista posterior de uma primeira forma de execução de uma placa do molde, em direção de vi- são sobre a base de plataforma; a figura 2 de acordo com a representação da figura 1, uma outra forma de execução de uma placa do molde deste gênero; a figura 3 um recorte ampliado da placa do molde da figura 1, e a figura 4 um recorte ampliado da placa do molde da figura 2. A figura 1, mostra uma placa do molde 1, a qual é fixada em uma placa adaptadora, não representada mais detalhadamente. A placa do molde 1, e a placa adaptadora formam uma unidade de placas, de um molde refrigerado por líquido, não representado mais detalhadamente, para o lingo- tamento contínuo de metais. A placa do molde 1, consiste em cobre ou em uma liga de cobre, de preferência com um limite de elasticidade de >350 Mpa, sendo que a resistência em princípio também pode ser menor. A placa do molde 1 apresenta uma espessura da parede irregular. Alternativamente a placa do molde dispõe ao longo da totalidade de sua extensão de uma es- pessura da parede igual.
Para o resfriamento da placa do molde 1 com agentes de refrige- ração, está prevista uma fenda do agente de refrigeração entre a placa do molde 1 e a placa adaptadora, a qual, em sua altura está determinada por meio de bases de plataforma 3 que sobressaem sobre o lado do agente de refrigeração 2. As bases de plataforma 3, dispõem de uma configuração em essência em forma rômbica, e com isso são ajustadas em termos de técnica de vazão de maneira favorável à direção da corrente S, do agente de refrige- ração. Neste exemplo de execução, as bases de plataforma 3 são configu- radas em uma só peça com a placa do molde 1. É essencial que no caso da placa do molde 1 de acordo com a invenção, no lado do agente de refrigeração sejam dispostas nervuras de refrigeração 4, 5, 6, dispostas regionalmente entre bases de plataforma vizi- nhas 3. As nervuras de refrigeração 4, 5, 6, 7 se estendem em essência em direção da corrente S, do agente de refrigeração, e são dispostas na região da linha de nível do banho da fusão de metal. Neste exemplo de execução, as nervuras de refrigeração 4, 5, 6, 7 se estendem ao longo de uma região da altura de três bases de plataforma. É verdade que as nervuras de refrige- ração 4, 5, 6, 7, em princípio são alinhadas em direção da corrente S, embo- ra que passem em linhas serpentiformes, isto é, estas apresentam vários arcos. A posição dos arcos está ajustada à disposição das bases de plata- forma 3. Deste modo obtêm-se canais de corrente 8, 9, 10, com uma seção transversal que se mantém igual. Os canais de corrente 8, 9, 10, são forma- dos tanto de nervuras de refrigeração 4, 5, 6, 7, vizinhas umas em relação às outras, como também de nervuras de refrigeração 4, 5, 6, 7, em bases de plataforma vizinhas 3.
Pode ser observado que as bases de plataforma 3, são dispos- tas em fileiras verticais V, de maneira alinhada, assim como em fileiras hori- zontais H1, H2, de maneira alinhada. As bases de plataforma 3, de duas fi- leiras horizontais H1, H2, subseqüentes uma em relação à outra, são dispos- tas em direção horizontal de maneira deslocada uma em relação à outra.
Neste exemplo de execução, as bases de plataforma das fileiras horizontais H1, H2 são dispostas de maneira deslocada uma em relação à outra, pela metade da distância horizontal H. A placa do molde 1a da figura 2 corresponde em essência àque- la da figura 1 com a diferença que as bases de plataforma 3 de duas fileiras horizontais H3, H4, subseqüentes uma em relação à outra não são desloca- das uma em relação à outra em direção horizontal. A figura 3 mostra um recorte ampliado da região da placa do molde 1, provida com nervuras de refrigeração 4, 5, 6, 7, o qual mostra niti- damente o decurso das nervuras de refrigeração 4, 5, 6, 7, e dos canais de corrente 8, 9, 10. Observa-se, que a largura dos diversos canais de corrente 8, 9, 10, está em essência constante ao longo da totalidade de seu compri- mento, enquanto a largura das nervuras de refrigeração 4, 5, 6, 7, ao longo de sua extensão longitudinal pode variar, e podem produzir-se regiões em forma de ilha de uma nervura de refrigeração, as quais podem ser observa- das especialmente bem através da figura 4.
Em virtude da disposição diferente das bases de plataforma 3, na figura 4, obtém-se um outro desenho de nervuras de refrigeração e ca- nais de corrente, sendo que conforme a distância horizontal de duas bases de plataforma estão dispostas duas a quatro nervuras de refrigeração uma ao lado da outra, as quais se engrossam e adelgaçam em sua extensão lon- gitudinal. Neste exemplo de execução, as nervuras de refrigeração apresen- tam diversos comprimentos. Isso pode ser observado da melhor maneira através das nervuras de refrigeração 6a e 7a. A nervura de refrigeração 6a dispõe de um contorno similar como uma base de plataforma 3, e por isso está consideravelmente mais curta que a nervura de refrigeração vizinha 7a.
Aproximadamente na mesma altura como a nervura de refrigeração 6a, se encontram duas outras nervuras de refrigeração 6b e 6c, as quais, em seu contorno inteiro, correspondem aproximadamente à nervura de refrigeração em forma de base 6a, no entanto, em direção da corrente são divididas no meio, assim que entre as nervuras de refrigeração 6b, 6c, se encontra um canal de corrente. Um pouco mais a esquerda no plano de imagem, pode ser reconhecida uma nervura de refrigeração 6d, consideravelmente mais estreita e em forma de base de plataforma. O contorno exato dos respecti- vos canais de corrente e nervuras de refrigeração, respectivamente, resulta das necessidades em termos de técnica de vazão, e está ajustado de manei- ra individual à respectiva placa do molde, isto é, em essência à disposição das bases de plataforma 3.
No lado direito do plano de imagem pode ser observado que du- as bases de plataforma 3 são ligadas uma com a outra em direção da cor- rente, isto é, em direção vertical uma situada atrás da outra, por meio de uma nervura de refrigeração 11, a qual se estende em direção da corrente.
Claims (9)
1. Molde refrigerado por líquido para lingotamento contínuo de metais, compreendendo placas do molde (1, 1a) de cobre ou de uma liga de cobre, as quais são ligadas por meio de pinos de fixação respectivamente com uma placa adaptadora ou com uma caixa de água, sendo que os pinos de fixação são fixados em bases de plataforma (3), que sobressaem em forma de ilha do lado do agente de refrigeração (2), e as quais se projetam pelo menos parcialmente para dentro de uma fenda do agente de refrigera- ção, configurada entre a placa do molde (1, 1a) e a placa adaptadora ou a caixa de água, respectivamente, e que dispõem de uma configuração aero- dinâmica, ajustada à direção da corrente (S) do agente de refrigeração, ca- racterizado pelo fato de que o lado do agente de refrigeração (2), apresenta nervuras de refrigeração (4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a, 11), dispostas regionalmente entre duas bases de plataforma vizinhas (3) e as quais se projetam para dentro da fenda do agente de refrigeração (2), sendo que as nervuras de refrigeração (4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a, 11) apresentam trechos de comprimento que estão em ângulo com a direção da corrente (S), onde as nervuras de refrigeração (4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a, 11) em seu comprimento transcorrerem em linha sinuosa e o seu transcurso é adaptado às bases de plataforma (3).
2. Molde de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a placa do molde apresenta na região das nervuras de refrigera- ção (4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a, 11) uma espessura da parede reduzida.
3. Molde de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as nervuras de refrigeração (4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a, 11), são dimen- sionadas de tal maneira que a seção transversal da corrente da fenda do agente de refrigeração (2), em regiões providas com nervuras de refrigera- ção (4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a, 11), corresponde à seção transversal da corrente em regiões sem nervuras de refrigeração (4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a, 11).
4. Molde de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a seção transversal da corrente é reduzida pelas nervuras de refrigeração (4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a, 11).
5. Molde de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracteri- zado pelo fato de que as nervuras de refrigeração (4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a), são dispostas na região da altura da linha de nível do banho.
6. Molde de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracteri- zado pelo fato de que as nervuras de refrigeração (4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a), são orientadas de maneira paralela em relação à direção da corrente (S).
7. Molde de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracteri- zado pelo fato de que canais de corrente (8, 9, 10), com seção transversal, a qual se mantém igual em direção da corrente são configurados por nervuras de refrigeração vizinhas umas em relação às outras (4, 5, 6, 6a-d, 7, 7a), e por nervuras de refrigeração (4, 6), e bases de plataforma vizinhas (3).
8. Molde de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracteri- zado pelo fato de que as bases de plataforma (3) são dispostas em fileiras verticais (V), de maneira alinhada, e em fileiras horizontais (H1, H2), de ma- neira alinhada, sendo que as bases de plataforma (3), de duas fileiras hori- zontais (H1, H2), subseqüentes uma em relação à outra, são dispostas em direção horizontal de maneira deslocada uma em relação à outra.
9. Molde de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracteri- zado pelo fato de que as bases de plataforma (3), de duas fileiras horizontais subseqüentes uma em relação à outra (H1, H2), são dispostas de maneira desalinhada uma em relação à outra pela metade da distância horizontal (H), de bases de plataforma (3), vizinhas uma em relação à outra.
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