BRPI0913981B1

BRPI0913981B1 - Aparelho para lingotar um lingote de metal compósito e método para lingotar um lingote compósito feito de metais com faixas de temperaturas de solidificação similares

Info

Publication number: BRPI0913981B1
Application number: BRPI0913981-8A
Authority: BR
Inventors: Bruce Wagstaff Robert; W. Reeves Eric; J. Fenton Wayne; Boorman Jim
Original assignee: Novelis Inc.
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2018-03-06
Also published as: BRPI0913981A2; RU2497628C2; JP2011529398A; CN102112254B; CN102112254A; ZA201008752B; CA2726211A1; EP2303490B1; RU2011105764A; WO2010012099A1; JP5250697B2; KR101489395B1; EP2303490A4; US8096344B2; CA2726211C; EP2303490A1; US20100025003A1; AU2009276267B2; KR20110038724A; AU2009276267A1

Description

(54) Título: APARELHO PARA LINGOTAR UM LINGOTE DE METAL COMPÓSITO E MÉTODO PARA LINGOTAR UM LINGOTE COMPÓSITO FEITO DE METAIS COM FAIXAS DE TEMPERATURAS DE SOLIDIFICAÇÃO SIMILARES (51) Int.CI.: B22D 7/02 (30) Prioridade Unionista: 31/07/2008 US 61/137470 (73) Titular(es): NOVELIS INC.

(72) Inventor(es): ROBERT BRUCE WAGSTAFF; ERIC W. REEVES; WAYNE J. FENTON; JIM BOORMAN “APARELHO PARA LINGOTAR UM LINGOTE DE METAL

COMPÓSITO E MÉTODO PARA LINGOTAR UM LINGOTE

COMPÓSITO FEITO DE METAIS COM FAIXAS DE TEMPERATURAS

DE SOLIDIFICAÇÃO SIMILARES”

CAMPO TÉCNICO

Esta invenção diz respeito ao lingotamento de metais, particularmente alumínio e ligas de alumínio, por técnicas de lingotamento com resfriamento direto (DC). Mais particularmente, a invenção diz respeito a co-lingotamento de camadas de metal por lingotamento com resfriamento direto envolvendo solidificação sequencial.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Lingotes de metal são normalmente produzidos por lingotamento com resfriamento direto de metais fundidos. Isto envolve vazar um metal fundido em um molde com paredes resfriadas, uma extremidade superior aberta e (depois do início) uma extremidade inferior aberta. O metal emerge na extremidade inferior do molde à medida que o lingote de metal sólido que desce e alonga-se à medida que a operação de lingotamento continuo. Em outros casos, o lingotamento ocorre horizontalmente, mas o procedimento é essencialmente o mesmo. Solidificação do lingote que emerge do molde é facilitada e garantida direcionando-se correntes de refrigerante líquido (normalmente água) para os lados do lingote nascente à medida que ele emerge do molde. Isto é referido como “resfriamento secundário” do lingote (resfriamento primário é realizado pelas paredes do molde frias). Tais técnicas de lingotamento são particularmente adequadas para lingotamento de alumínio e ligas de alumínio, mas podem ser empregadas também para outros metais.

Técnicas de lingotamento com resfriamento direto deste tipo são discutidas extensivamente na patente U.S. 6.260.602 de Wagstaff, que diz respeito exclusivamente ao lingotamento de lingotes monolíticos, isto é,

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 8/38 lingotes feitos do mesmo metal e lingotados como uma camada simples. O aparelho e métodos para lingotar estruturas bi ou multicamadas (referidas como “lingotes compósitos”) por técnicas de solidificação sequencial são revelados no relatório descritivo da patente US 2005/0011630 A1 de

Anderson et al. Solidificação sequencial diz respeito ao lingotamento de bi ou multicamadas, e envolve o lingotamento de uma primeira camada (por exemplo, uma camada destinada a ser uma camada interna, ou “núcleo”) e então, subsequentemente, mas não na mesma operação de lingotamento, lingotar uma ou mais camadas de outros metais (por exemplo, como camadas externas ou “de revestimento”) na primeira camada uma vez que se tenha atingido um grau adequado de solidificação.

A patente U.S. 5.148.856 concedida a Mueller et al. em 22 de setembro de 1992 revela um molde de lingotamento provido com dispositivos defletores para defletir as correntes de refrigerante em uma direção variável dependendo das condições de contração locais do lingote que está sendo formado, de maneira tal que o refrigerante colida no lingote a uma distância constante em torno da sua periferia. O dispositivo defletor é preferivelmente um defletor móvel.

Embora essas técnicas sejam efetivas, dificuldades podem ser encontradas quando se tenta empregar a técnica de solidificação sequencial com certas combinações de ligas, particularmente aquelas com faixas de temperaturas de solidificação similares e, especialmente, sobrepostas durante o resfriamento do estado fundido (isto é, faixas sobrepostas entre as temperaturas solidus e liquidus das respectivas ligas). Em particular, quanto tais metais são lingotados sequencialmente, observa-se algumas vezes que a camada de revestimento pode não se ligar tão seguramente na camada do núcleo como seria desejado, ou a interface das camadas de revestimento e núcleo podem se romper ou colapsar durante o lingotamento por causa de altas forças de contração geradas nas várias camadas.

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Portanto, existe uma necessidade de melhor equipamento e técnicas de lingotamento durante co-lingotamento de metais desses tipos.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO

Uma modalidade exemplar fornece aparelho para lingotar um lingote de metal compósito. O aparelho compreende uma cavidade do molde no geral retangular aberta na extremidade que tem uma porção da extremidade de entrada, uma abertura de extremidade de descarga, paredes do molde resfriadas envolvendo a cavidade do molde para formar paredes laterais opostas e paredes de extremidade opostas do molde, e um bloco inferior móvel adaptado para se encaixar na extremidade de descarga e mover axialmente no molde durante lingotamento. Pelo menos uma parede divisora resfriada fica posicionada na porção da extremidade de entrada do molde para dividir a porção da extremidade de entrada em pelo menos duas câmaras de alimentação. São providos dispositivos para alimentar metal para uma camada interna em uma das pelo menos duas câmaras de alimentação e existe pelo menos um dispositivo para alimentar um outro metal para pelo menos uma camada externa na pelo menos uma outra das câmaras de alimentação, para formar assim um lingote no geral retangular na abertura de extremidade de descarga com superfícies laterais opostas e superfícies de extremidade opostas e compreendendo uma camada interna e pelo menos uma camada externa. Equipamento de resfriamento secundário para o lingote é espaçado da abertura de extremidade de descarga em uma direção de lingotamento e é adaptada para prover resfriamento secundário de cada superfície do lingote que emerge da abertura de extremidade de descarga. O equipamento de resfriamento secundário tem partes posicionadas para prover resfriamento secundário de cada uma das superfícies laterais opostas e das superfícies de extremidade opostas, pelo menos uma das partes sendo móvel na direção de lingotamento independentemente de pelo menos uma outra das partes. São providos dispositivos para mover a pelo menos uma das partes na direção de

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As partes do equipamento de resfriamento secundário são preferivelmente configuradas para começar o resfriamento secundário de ambas superfícies laterais do lingote emergente a uma distância efetiva da abertura de extremidade de descarga do molde que é diferente da distância efetiva na qual o resfriamento secundário das superfícies de extremidade começa. O resfriamento secundário, portanto, não tem alinhamento vertical em torno do lingote, pelo menos em uma superfície lateral. As partes do equipamento de resfriamento secundário podem ser suportadas pelo lado adjacente e paredes de extremidade do molde, e pelo menos uma das paredes laterais pode ser móvel na direção de lingotamento em relação às outras paredes do molde. Alternativamente, as partes do equipamento de resfriamento secundário podem ser suportadas pelas paredes laterais e de extremidade do molde adjacentes, e as paredes de extremidade opostas são capazes de mover-se na direção de lingotamento em relação a pelo menos uma parede lateral do molde.

De acordo com uma outra modalidade exemplar, é provido um aparelho para lingotar um lingote de metal compósito, compreendendo uma cavidade do molde no geral retangular aberta na extremidade que tem uma porção da extremidade de entrada, uma abertura de extremidade de descarga, paredes do molde resfriadas envolvendo a cavidade do molde para formar paredes laterais opostas e paredes de extremidade opostas do molde, e um bloco inferior móvel adaptado para se encaixar na extremidade de descarga e mover-se axialmente do molde em uma direção de lingotamento. Pelo menos uma parede divisora resfriada é provida na porção da extremidade de entrada do molde para dividir a porção da extremidade de entrada em pelo menos duas câmaras de alimentação. Um conduite é provido para alimentar metal para uma camada interna a uma das pelo menos duas câmaras de alimentação e pelo menos um conduite adicional é provido para alimentar metal para pelo

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 11/38 menos uma camada externa em pelo menos uma outra das câmaras de alimentação, para formar assim um lingote no geral retangular na abertura de extremidade de descarga que tem superfícies laterais opostas e superfícies de extremidade opostas e compreendendo uma camada interna e pelo menos uma camada externa. É provido equipamento para controlar a alimentação de metal através dos conduites para manter as superfícies superiores de metal em diferentes câmaras de alimentação em diferentes níveis verticais, com uma superfície mais inferior sendo mantida em uma posição até 3 mm acima de uma extremidade inferior da pelo menos uma parede divisória resfriada, ou em uma posição abaixo de extremidade inferior onde, em uso, a superfície faz contato com o metal semissólido que sai de uma câmara de alimentação adjacente. Equipamento de resfriamento secundário fica posicionado próximo da abertura de extremidade de descarga e tem partes posicionadas adjacentes a cada uma das paredes laterais e paredes de extremidade do molde. Pelo menos uma das paredes divisórias é móvel na direção de lingotamento. O equipamento para controlar a alimentação de metal é ajustável para manter uma superfície superior de metal em pelo menos uma das câmaras de alimentação em uma posição relativa fixa a pelo menos uma parede divisória.

Uma outra modalidade exemplar da invenção fornece um método de lingotar um lingote compósito feito de metais com faixas de temperaturas de solidificação similares. O método compreende as etapas de lingotar sequencialmente um lingote compósito no geral triangular com pelo menos duas camadas de metal e com superfícies laterais opostas e superfícies de extremidade opostas passando metais com faixas de temperaturas de solidificação similares através de um molde provido com paredes do molde resfriadas e pelo menos uma parede divisória resfriada, submetendo assim os metais ao resfriamento primário para formar o lingote, e então resfriando adicionalmente o lingote após sua emergência através de uma abertura de extremidade de descarga do molde aplicando resfriamento secundário nas

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 12/38 superfícies laterais e de extremidade do lingote. O resfriamento secundário é inicialmente aplicado a pelo menos uma das superfícies laterais do lingote a uma distância efetiva da abertura de extremidade de descarga que é diferente de uma distância efetiva na qual o resfriamento secundário é inicialmente aplicado nas superfícies de extremidade, para melhorar assim a adesão entre as camadas de metal, fazendo com que metal líquido de uma camada lingota posteriormente aqueça metal de uma camada lingotada anteriormente a uma temperatura em uma faixa de temperaturas de solidificação do metal lingotado anteriormente mediante contato inicial com ele.

No método, o resfriamento secundário é preferivelmente realizado projetando-se correntes de água no lingote pelas paredes laterais ou de extremidade do molde, e pelo menos uma das paredes do molde move-se em relação a pelo menos uma outra para criar as diferenças de distância efetiva da primeira aplicação do resfriamento secundário nas superfícies do lingote.

Uma outra modalidade exemplar da invenção fornece um método de lingotar um lingote compósito feito de metais com faixas de temperaturas de solidificação similares, compreendendo as etapas de lingotar sequencialmente um lingote compósito no geral retangular com pelo menos duas camadas de metal e com superfícies laterais opostas e superfícies de extremidade opostas passando metais com faixas de temperaturas de solidificação similares através de um molde provido com paredes do molde resfriadas e pelo menos uma parede divisória resfriada, submetendo assim os metais a resfriamento primário para formar o lingote, e então resfriando adicionalmente o lingote após sua emergência através de uma abertura de extremidade de descarga do molde aplicando resfriamento secundário nas superfícies laterais e de extremidade do lingote; em que a dita pelo menos uma parede divisória resfriada é móvel no dito molde na direção de lingotamento e fica posicionada para maximizar a adesão entre as ditas

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As modalidades exemplares são particularmente aplicáveis quando os metais de camadas adjacentes de um lingote compósito têm faixas de temperaturas de solidificação similares ou sobrepostas. “Sobreposta” significa que a faixa de temperaturas de solidificação de um metal pode estender-se parcialmente acima ou abaixo da faixa de temperaturas de solidificação do outro metal, ou a faixa de temperaturas de solidificação de um metal pode ficar disposta inteiramente na faixa de temperaturas de solidificação do outro. Certamente, tais faixas sobrepostas podem de fato ser idênticas, tal como quando os metais das duas camadas são os mesmos. Como notado, durante co-lingotamento de ligas de faixas de temperaturas de solidificação sobrepostas, dificuldades com a adesão de camadas e/ou confiabilidade do lingotamento podem ser observadas. Qualquer quantidade de sobreposição da faixa de temperaturas de solidificação pode produzir tais dificuldades, mas as dificuldades começam a tornar-se especialmente problemáticas quando as faixas sobrepõem em pelo menos cerca de 5 °C e, mais especialmente, pelo menos cerca de 10 °C.

Deve-se perceber que o termo “retangular” usado nesta especificação para descrever um molde ou lingote deve incluir o termo “quadrado”. Também, no lingotamento de lingotes retangulares, cavidades de lingotamento geralmente têm parede ligeiramente bulbosas, pelo menos nas paredes laterais maiores, para permitir contração diferencial do metal mediante resfriamento, e o termo “retangular” deve também incluir tais formas.

Deve-se perceber que os termos “externa” e “interna” para descrever camadas de um lingote compósito são usados aqui de forma bastante geral. Por exemplo, em um lingote de duas camadas, pode não haver camada externa ou camada interna, como tal, mas uma camada externa é uma que é normalmente destinada a ficar exposta à atmosfera, ao tempo ou ao

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 14/38 olho, quando fabricada em um produto final. Também, a camada “externa” é geralmente mais fina que a camada “interna”, em geral consideravelmente, e é assim provida como um revestimento fino ou caminho de resfriamento na camada “interna” subjacente ou lingote de núcleo que confere sua característica massiva ao lingote. No caso de lingotes destinados a laminação a quente e/ou a frio para formar artigos de folha, é geralmente desejável revestir ambas as faces principais (de laminação) do lingote, em cujo caso não existem camadas “interna” e “externa” certamente reconhecíveis. Em tais circunstâncias, a camada interna é geralmente referida como “núcleo” ou “camada de núcleo” e as camadas externas são referida como “revestimento” ou “camadas de revestimento”.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS Modalidades exemplares da invenção são descritas com mais detalhes a seguir com referência aos desenhos anexos, em que:

A figura 1 é seção transversal vertical de um molde de lingotamento contínuo para lingotar duas camadas de revestimento em faces opostas de uma camada de núcleo, as camadas de revestimento sendo lingotadas primeiro;

A figura 2 e a figura 3 são seções parciais ampliadas de um aparelho de acordo com a figura 1, mas mostrando uma parede lateral do molde em uma posição de “referência” (figura 2) e em uma posição levantada (figura 3);

A figura 4 é uma vista esquemática representando um plano superior de um molde de lingotamento ilustrando uma vista mostrada na figura 5;

A figura 5 é uma seção transversal vertical dividida de moldes de lingotamento contínuo mostrando diferentes alturas relativas das paredes do molde nas faces e extremidades do molde;

As figuras 6A e 6B são esquemas seccionais transversais

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 15/38 simplificados de um molde mostrando o movimento relativo das paredes laterais do molde; e

As figuras 7 e 8 são gráficos mostrando as faixas de temperaturas de solidificação de várias ligas de alumínio.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES EXEMPLARES

A presente invenção pode empregar aparelho de lingotamento do tipo geral descrito, por exemplo, no relatório descritivo de patente U.S. 2005/0011630, publicado em 20 de janeiro de 2005 no nome de Anderson et al., mas modificado da maneira aqui descrita. A invenção também se estende a técnicas descritas na patente U.S. 6.260.602 de Wagstaff.

É bem sabido que, diferente de metais puros, ligas metálicas não se fundem instantaneamente em um ponto ou temperatura de fusão particular (a menos que ocorra de a liga ter uma composição eutética). Em vez disso, à medida que a temperatura de uma liga é aumentada, o metal permanece completamente sólido até que a temperatura atinja a temperatura solidus da liga, e em seguida o metal entra em um estado semissólido (uma mistura de sólido e líquido) até que a temperatura atinja a temperatura liquidus da liga, em cuja temperatura o metal torna-se completamente líquido. A faixa de temperatura entre a solidus e liquidus é geralmente referida como a “faixa de temperaturas de solidificação” da liga na qual a liga está em um estado “pastoso”. Um aparelho de acordo com Anderson e al. possibilita lingotar metais por solidificação sequencial para formar pelo menos uma camada externa (por exemplo, uma camada de revestimento) em uma camada interna (por exemplo, uma camada de núcleo). A liga com a maior temperatura liquidus é normalmente lingotada primeiro (isto é, sua superfície superior fica posicionada a um nível vertical mais alto no molde de forma que ela seja submetida ao resfriamento primeiro). Como revelado no pedido de Anderson et al., a fim de se conseguir uma boa união entre as camadas, é desejável garantir que a superfície do metal lingotado por último (isto é, a

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 16/38 superfície do metal com uma posição inferior no molde) seja mantida em uma posição tanto ligeiramente acima (e preferivelmente não mais que 3 mm acima) da extremidade inferior de uma parede divisória fria usada para limitar e resfriar o metal inicialmente lingotado ou, alternativamente, ligeiramente abaixo da extremidade inferior da parede divisória, de forma que o metal fundido faça contato com uma superfície do metal lingotado primeiro. Quando primeiramente em contato pelo metal fundido desta maneira, a superfície externa do metal lingotado primeiro é preferivelmente semissólida ou é tal que ela possa ser ré-aquecida pelo metal fundido até tornar-se semissólida. É teorizado que o metal fundido da liga lingotada por último possa combinar (talvez somente até um pequeno nível em uma zona interfacial muito fina) com o conteúdo de metal fundido da liga lingotada primeiramente, quando a última estiver no estado semissólido a fim de atingir uma boa união interfacial. Pelo menos, mesmo que não haja mistura de ligas fundidas, certos componentes da liga podem tornar-se suficientemente móveis através da interface a ponto de que a união metalúrgica seja facilitada. Isto funciona bem quando as ligas têm faixas de temperaturas de solidificação amplamente diferentes, ou pelo menos temperaturas liquidas significativamente diferentes, mas tem sido observado que surgem dificuldades quando as faixas de temperaturas de solidificação das ligas são similares ou se sobrepões e, particularmente, quanto as temperaturas liquidus são bastante próximas uma da outra.

Sem querer ficar preso a nenhuma teoria particular, os problemas podem surgir pelos seguintes motivos. No caso da liga lingotada primeiro, a camada tem que desenvolver uma pele autossustentável semissólida ou completamente sólida na superfície antes de a camada moverse abaixo da parede divisória resfriada, embora o centro do lingote neste ponto em geral esteja ainda completamente líquido. A fração volumétrica do metal sólido na liga de outra forma fundida aumenta à medida que a

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 17/38 temperatura cai abaixo da liquidus até que ela atinge a solidus (onde o metal está completamente sólido). O risco de falha da superfície autossustentada (por exemplo, ruptura da pele para permitir transbordamento de metal líquido do centro) diminui à medida que a fração volumétrica de metal na zona semissólida na superfície aumenta. Se as ligas das duas camadas tiverem temperaturas liquidus próximas, o metal fundido da liga lingotada por último pode fazer contato com a superfície da liga lingotada primeiro em um ponto onde a fração volumétrica da última liga é relativamente leve. O calor da liga lingotada por último pode então fazer com que a superfície autossustentada estufe e se rompa, que, por sua vez, exige que toda a operação de lingotamento seja terminada. Portanto, existe um equilíbrio delicado entre ter metal fundido suficiente na liga lingotada primeiro na zona de contato para atingir uma boa união metalúrgica, mas fração volumétrica suficiente de metal sólido para evitar falha da superfície autossustentada, e este equilíbrio é mais difícil de se conseguir quando as ligas têm faixas de temperaturas de solidificação similares ou sobrepostas do que quando elas não têm.

As dificuldades encontradas durante o lingotamento podem também ter alguma coisa haver com as condutividades térmicas das ligas. Novamente sem querer ficar preso a nenhuma teoria particular, acredita-se atualmente que o motivo para isto possa ser explicado da seguinte maneira. No processo de lingotamento com resfriamento direto, água de resfriamento faz contato com as superfícies externas de um lingote à medida que ele emerge do molde. Isto produz um efeito de resfriamento avançado, isto é, a camada externa do lingote torna-se mais fria mais rápido (mais próximo da saída do molde) do que seria se não fosse aplicada água de resfriamento. Além disso, por causa da condutividade térmica do metal, a água de resfriamento extrai calor do metal no molde, isto é, o efeito do resfriamento é exercido mesmo acima do ponto de contato inicial com a água de resfriamento. A magnitude do efeito do resfriamento avançado é função da

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 18/38 condutividade térmica da liga adjacente à superfície externa do lingote, e a taxa de remoção de calor pela água de resfriamento. O efeito do resfriamento avançado foi considerado ter uma profunda influência na estabilidade da interface das camadas de revestimento e do núcleo no caso de ligas com faixas de temperaturas de solidificação sobrepostas, especialmente quando as ligas de revestimento tiverem condutividades térmicas relativas baixas. Isto pode se dar em virtude da interface para tais combinações de ligas ser inerentemente instável por causa de temperaturas similares no ponto inicial de contato entre as ligas das diferentes camadas (explicado anteriormente), e isto pode ser piorado pela fraca remoção de calor da região se a liga de revestimento for de baixa condutividade térmica. Em geral, observou-se que os metais são difíceis de lingotar se a diferença de condutividade térmica entre os dois metais (quando na forma sólida) for maior que cerca de -10 watts/por metro K (watt/metro/K).

Não é possível dar valores numéricos precisos ao grau de sobreposição das faixas de temperaturas de solidificação ou às diferenças de temperaturas liquidus que produzem dificuldades de lingotamento em virtude de isto depender até um certo ponto das combinações de liga envolvidas, das dimensões físicas dos lingotes, da natureza do aparelho de lingotamento, da velocidade de lingotamento, etc. Entretanto, é fácil reconhecer quando combinações de ligas estão apresentando esta dificuldade em virtude de provavelmente haver um maior número de operações de lingotamento problemáticas ou uma diminuição da resistência da união interfacial nos lingotes ou produtos laminados resultantes. Como um exemplo, sabe-se que dificuldades de lingotamento surgem quando a liga AA1200 é primeiro lingotada como uma camada de revestimento em AA2124 usada como uma camada de núcleo. A liga AA1200 tem uma temperatura solidus de 618 °C e uma temperatura liquidus de 658 °C, ao passo que a liga AA2124 tem uma temperatura liquidus de 640 °C. Consequentemente, as faixas de temperaturas

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 19/38 de solidificação se sobrepõem e as temperaturas liquidus diferente em apenas °C. Similarmente, existem dificuldades quando a liga AA3003 é lingotada primeiro como a liga de revestimento na liga AA6111. A liga AA3003 tem uma temperatura solidus de 636 °C e uma temperatura liquidus de 650 °C, ao passo que a liga AA611 tem uma temperatura liquidus de 650 °C. A diferença nas temperaturas liquidus assim é somente 17 °C. Em casos onde a camada de núcleo é lingotada primeiro, surgem dificuldades quando a liga AA2124 (solidus 620 °C e liquidus 658 °C) é usada como o núcleo, e a liga AA 4043 (liquidus 629 °C) é usada como o núcleo. Aqui, a diferença das temperaturas liquidus é 28 °C, mas ainda surgem dificuldades no lingotamento. Outras combinações difíceis incluem ligas AA 6063/6061, 6066/6061 e 3104/5083. Incidentalmente, para um entendimento do sistema de designação numérica (números AA) mais comumente usados na denominação e identificação de alumínio e suas ligas, vide “International Alloy Designations and Chemical

Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminun Alloys”, publicado por The Aluminum Association, revisado em janeiro de 2001.

Surpreendentemente, os inventores observaram que o equilíbrio exigido de propriedades de lingotamento para tais combinações de ligas difíceis pode ser conseguido ou restaurado se o ponto da primeira aplicação da água de resfriamento (resfriamento secundário) na face do lingote adjacente a uma interface núcleo/revestimento variar do ponto da primeira aplicação que normalmente seria empregado no aparelho de colingotamento sequencial. Em tal aparelho, a água de resfriamento é normalmente aplicada na mesma altura (distância da saída do molde, ou a superfície superior do banho metálico dentro do molde) em todos pontos em torno do lingote fundido. Em exemplos de modalidades preferidas, o ponto da primeira aplicação da água de resfriamento secundário é avançado (aplicada mais próxima das superfícies superiores dos banhos metálicos no molde) na face onde existe uma interface de metal subjacente adjacente, comparado com

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 20/38 o resfriamento nas extremidades do lingote ou na face oposta do lingote (se não houver interface metálica subjacente a esta superfície). Ou seja, a água de resfriamento é aplicada mais cedo na(s) face(s) de revestimento do que nas faces de extremidade do lingote e na face não revestida (se presente). O revestimento é então resfriado a uma maior extensão antes dos metais de revestimento e do núcleo se encontrarem no molde (em virtude do efeito do avanço do resfriamento) do que seria de outra forma o caso em um arranjo de resfriamento convencional, dando assim maior estabilidade à interface. Entretanto, a extensão do avanço do resfriamento secundário não deve ser tão grande a ponto de o resfriamento do revestimento eliminar a possibilidade de se conseguir contato entre o metal fundido e o metal semissólido na interface, que é necessário para uma união interfacial forte pelos motivos supraexplicados.

A figura 1 mostra um exemplo de um aparelho 10 adequado para co-lingotamento sequencial. Nesta vista, o aparelho pode se parecer similar ao do relatório descritivo de Anderson et al. supramencionado, mas as diferenças ficarão aparentes a partir de outras vistas mostradas em outras figuras. A figura 1 mostra um arranjo no qual duas camadas externas (revestimento) são lingotadas antes de uma camada de núcleo interna, que é preferível para as modalidades exemplares da invenção, mas um arranjo alternativo no qual a camada de núcleo é lingotada primeiro seria também possível.

Assim, no aparelho ilustrado, camadas externas 11 são lingotadas primeiro nas superfícies do lado principal (faces de laminação) de uma camada interna retangular ou camada do núcleo 12. As camadas de revestimento 11 são solidificadas primeiro (pelo menos parcialmente) durante o processo de lingotamento e então a camada do núcleo é lingotada em contato com as superfícies semissolidificadas das camadas externas. Normalmente (embora não necessariamente), o metal usado para as duas

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 21/38 camadas de revestimento 11 é o mesmo, e este metal difere do metal usado para a camada do núcleo 12, mas os metais escolhidos são aqueles que convencionalmente exibem baixa adesão interfacial, isto é, os que têm faixas de temperaturas de solidificação similares, ou idênticas, ou sobrepostas, com o metal das camadas externas preferivelmente tendo baixa condutividade térmica.

Um aparelho de acordo com a figura 1 inclui um conjunto de molde de lingotamento retangular 13 que tem paredes do molde 14 formando parte de uma camisa de água 15 para resfriamento primário da qual uma corrente ou corrente circundantes 16 de água de resfriamento são dispensadas para resfriamento secundário através de furos ou fendas nas superfícies externas de um lingote emergente 17. Na figura 1, as paredes do molde são representadas pelo número geral 14, mas, em outras vistas, as paredes do molde são indicadas pelo número 14A, indicando as paredes laterais (normalmente mais largas) do molde, e pelo número 14B, indicando as paredes de extremidade (normalmente mais estreitas) do molde. Lingotes fundidos em tal aparelho são geralmente de seção transversal retangular e normalmente têm um tamanho de até 70 polegadas (1.778 milímetros) por 35 polegadas (889 milímetros), mas podem ser maiores ou menores. Os lingotes resultantes são normalmente usados para laminação em chapa fina revestida bimetálica em um laminador por procedimentos de laminação a quente e a frio convencionais. Como já mencionado, é importante obter um bom grau de adesão entre as camadas interna e externa do lingote de maneira que a separação de camadas não ocorra durante o lingotamento, laminação ou uso do produto. Certamente, é também importante evitar falha no lingotamento por causa da ruptura ou colapso da interface.

A porção da extremidade de entrada 18 do molde é separada por paredes divisórias 19 (algumas vezes referidas como “camada coquilhada” ou “paredes coquilhadas”) em três câmaras de alimentação, uma

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 22/38 para cada camada de uma estrutura de lingote de três camadas. As paredes divisórias 19, que são geralmente feitas de cobre para uma boa condutividade térmica, são coquilhadas (isto é, resfriadas), por exemplo, por meio de um equipamento de resfriamento com água fria (não mostrado) que faz contato com as paredes divisórias acima dos níveis das superfícies do metal fundido. Consequentemente, as paredes divisórias resfriam e solidificam o metal fundido que entra em contato com elas. Similarmente, as paredes do molde 14, que são também resfriadas por água, resfriam e solidificam o metal fundido que entra em contato com elas. O resfriamento combinado provido tanto pelas paredes do molde quanto pelas paredes divisórias é referido como resfriamento “primário” do metal em virtude de ser o resfriamento mais responsável por criar um lingote solidificado embriônico que emerge do molde e em virtude de ser o resfriamento que o metal primeiro encontra à medida que ele passa através do molde. Como indicado pelas setas A, as duas câmaras laterais são supridas com o mesmo metal dos reservatórios de metal 23 (ou um único reservatório) e, como indicado pela seta B, a câmara central é suprida com um metal diferente do reservatório de metal fundido 24. Cada uma das três câmaras é suprida com metal fundido até um nível desejado (altura vertical) por meio de bicos de distribuição de metal fundido separados

20, cada qual equipado com um estrangulador ajustável 20A para manter a superfície superior do metal fundido a uma altura predeterminada durante a operação de lingotamento. Uma unidade de bloco inferior verticalmente móvel 21 inicialmente fecha a extremidade inferior aberta 22 do molde, e é abaixada durante o lingotamento (como indicado pela seta C) depois do período inicial enquanto suporta o lingote compósito embriônico 17 à medida que ele emerge do molde.

Em um arranjo convencional para lingotamento neste tipo de aparelho, as correntes 16 de água de resfriamento são todas primeiramente postas em contato com o lingote na mesma altura vertical em todas as faces e

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 23/38 extremidades do lingote. A posição do primeiro contato é geralmente a mesma usada para lingotamento de um lingote monolítico (única camada) e visa estabilizar a pele externa sólida do lingote à medida que ele emerge do molde, mas existe normalmente um espaço ou folga entre a base do molde e o ponto de primeiro contato da água de resfriamento. A posição convencional do primeiro contato pode ser considerada a “altura de referência” do resfriamento secundário do molde. As paredes do molde 14 são geralmente da mesma altura em torno do molde e, como notado, as aberturas para as correntes de água 16 são posicionadas a uma curta distância da base de cada parede do molde e são alinhadas umas com as outras na mesma altura vertical.

A figura 2 é uma vista seccional transversal detalhada do lado direito de um aparelho de acordo com a figura 1. Esta vista mostra que a parede lateral 14A (a parede adjacente a uma das faces de laminação principais do lingote) do molde é alinhada verticalmente com as paredes de extremidade 14B, de forma que o resfriamento secundário comece na mesma altura vertical em todas as faces e extremidades do lingote. À medida que metal fundido é alimentado no compartimento lateral formado entre a parede divisória 19 e a parede lateral 14A, ele forma uma camada com uma poça ou banho de metal fundido 28 que resfria em torno dois lados inferior e externos para formar uma zona semissólida (pastosa) 30 e eventualmente uma região sólida 32. A zona pastosa é delimitada por uma superfície 29 onde a temperatura do metal está no liquidus e uma superfície 31 onde a temperatura está no solidus. O nível superior 41 do metal é mais alto que o nível superior 39 do metal do núcleo presente no compartimento central do molde e, de fato, o nível 39 está abaixo da extremidade inferior da parede divisória 19, como mostrado. O metal do núcleo em si forma um banho fundido 35, uma zona semissólida 36 e uma zona sólida 37. O metal fundido 35 e a zona semissólida 36 do núcleo 12 fazem contato com uma superfície 33 da camada externa 11 sobre uma região D indicada pela seta de duplo sentido. Para união adequada

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 24/38 entre as camadas, a superfície 33 deve ser suficientemente autossustentada para evitar colapso da interface 27 entre as camadas de metal, que (se ocorrer) permitiria mistura irrestrita de metais fundidos dos compartimentos e falha da operação de lingotamento. Entretanto, as temperaturas dos respectivos metais devem ser tal que o metal fundido do núcleo faça contato com o metal semissólido da camada externa, possivelmente pelo motivo de o metal fundido do núcleo aquecer o metal da camada externa a uma temperatura entre suas temperaturas solidus e liquidus. No arranjo da figura 2, os banhos líquidos 28 e 35 e zonas semissólidas 30 e 36 são bastante próximas uma da outra (talvez espaçadas 4-8 mm) e existe um risco de uma brecha da interface se as faixas de temperaturas de solidificação dos metais se sobreporem e o calor não puder ser extraído rapidamente através da camada externa 11 em virtude de sua baixa condutividade térmica. Calor da camada externa é certamente extraído da camada externa parcialmente pela água de resfriamento primário detrás da própria parede do molde 14A, bem como o resfriamento conferido pela parede divisória 19, e parcialmente pelo resfriamento secundário das correntes 16 da água de resfriamento. Embora as correntes façam contato com o lingote abaixo da região D, a temperatura desta região, e a forma e profundidade da poça 28, são, no entanto, afetadas pela água de resfriamento em virtude de o calor ser extraído para baixo através da camada externa 11.

A figura 3 mostra uma variação na qual a parede do molde 14A foi levantada em relação às paredes de extremidade 14B por uma distância E. Isto tem o efeito de levantar as correntes de resfriamento secundário 16 de forma que elas sejam aplicadas no lingote mais cedo (mais próximo da superfície do metal superior 41) do que no caso do arranjo da figura 2. A fonte deste resfriamento fica, portanto mais próxima da poça 28 e fornece maior resfriamento para esta parte do lingote. Em decorrência disto, a poça 28 torna-se mais rasa do que no caso da figura 2, como ilustrado no

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 25/38 desenho. Isto significa que a distância entre o metal fundido 35 do núcleo e o metal fundido 28 da camada externa é maior no arranjo da figura 3, e assim o risco de colapso da interface 27 é muito menor. Entretanto, a temperatura do metal sólido 32 da camada externa na superfície 33 na região D é ainda suficientemente alta para que o metal fundido 35 do núcleo possa reaquecer a superfície 33 para criar uma pequena região de metal semissólido, como ilustrado pela região 43 (que pode, por exemplo, ser meramente 50-200 microns de profundidade). A boa unidade interfacial desejada pode, portanto, ser conseguida. Se a parede 14A for levantada ainda mais, existe um risco de que o metal 32 seja resfriado muito na superfície 33 pelo efeito das correntes de água de resfriamento 16 que a região 43 de metal semissólido não seja formada, e a união interfacial forte desejada novamente não será conseguida. O movimento das paredes desta maneira não produz uma diferença significativa no efeito do resfriamento primário, e assim o impacto é basicamente no efeito do resfriamento secundário criado pelas correntes de água 16. A distância E pela qual a parede 14A deve ser levantada em qualquer caso particular depende de diversos fatores, particularmente as características dos metais do núcleo e da camada externa. A distância ideal pode ser determinada para qualquer combinação de ligas por tentativa e experimentação. Geralmente, para muitas combinações de ligas, observou-se que a distância E é na faixa de 0,25 a 1,0 polegada (6,35 a 25,4 milímetros), e é normalmente na faixa de 0,25 a 0,50 polegada (6,35 a 12,7 milímetros).

Para um lingote com uma camada de revestimento externa 11 em ambos os lados, como mostrado na figura 1, as paredes do molde em ambas as faces do lingote levantariam para atingir a união desejada em ambos os lados do lingote. As paredes de extremidade permaneceriam na sua posição original. Se os metais das duas camadas externas forem os mesmos, a distância na qual as paredes são levantadas é a mesma em ambos os lados do molde. Se os metais das duas camadas externas forem diferentes, a distância

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 26/38 na qual os lados são levantados pode ser ligeiramente diferente para atingir um efeito ideal. Para um lingote com uma camada de resfriamento apenas em um lado, somente a parede do molde nesse lado será levantada, e a parede do molde no lado oposto permanecerá imóvel, dispensando assim correntes de água de resfriamento 16 na mesma altura da água de resfriamento aplicada nas extremidades do lingote.

Como uma alternativa para a elevação das paredes laterais 14A, as paredes de extremidade 14B podem ser abaixadas para se conseguir o mesmo efeito (o resfriamento secundário adjacente às paredes laterais 14A é elevado em relação ao resfriamento secundário das paredes de extremidade 14B). Em tais casos, as paredes divisórias 19 permaneceríam nas mesmas posições e, portanto, não seriam fixadas nas paredes de extremidade do molde. Como uma modalidade alternativa adicional, é possível abaixar as paredes divisórias 19 dentro do molde (junto com a superfície 39 do metal do núcleo e a(s) superfície(s) 41 do metal de revestimento) mantendo ainda todas as paredes laterais e paredes de extremidade na altura “de referência”. As superfícies do núcleo e do revestimento permanecem nas mesmas alturas relativas que em uma operação de lingotamento convencional, mas a operação de moldagem ocorre a um nível inferior no molde, e assim o resfriamento secundário ocorre a um nível mais alto (mais próximo das superfícies do metal fundido) do que seria de outra forma o caso. Isto novamente tem o mesmo efeito de levantar a posição da primeira aplicação da corrente de resfriamento secundário relativa à região D. Em tal caso, o resfriamento secundário pode ser aplicado na mesma altura em torno do molde. Se houver um revestimento apenas em um lado do lingote, a parede divisória 19 pode ser abaixada nesse lado e a parede lateral 14A no outro lado pode ser abaixada para compensar o menor nível do metal do núcleo nesse lado.

Deve-se ter em mente que a situação representada nas figuras 2 e 3 é apenas um exemplo de como a adesão entre as camadas pode ser feita

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 27/38 ajustando-se a posição da primeira aplicação do resfriamento secundário em torno do lingote. Outras situações podem surgir dependendo de vários fatores.

Por exemplo, pode haver situações onde o ponto da primeira aplicação do resfriamento secundário nas faces revestidas do lingote deve mover-se para baixo em relação ao das faces de extremidade, em não para cima, como mostrado nas figuras 2 e 3. Por exemplo, se a poça da camada de revestimento for muito rasa na posição convencional da primeira aplicação, pode ser desejável descer o resfriamento secundário para baixo da poça, garantindo assim uma temperatura adequada da superfície 33 para permitir a formação de uma zona 43.

Como ainda uma alternativa adicional, o molde 10 pode ser projetado para ter alturas de resfriamento secundário fixas, mas diferentes, em torno do molde. Isto pode ser adequado para um molde projetado para lingotar uma combinação de liga particular e que provavelmente não seria usado para outras combinações de liga. A variação da altura de resfriamento em torno do molde poderia, portanto, ser embutida no desenho com base na experiência anterior com lingotamento de uma combinação como esta. Por exemplo, as correntes 16 podem ficar arranjadas em diferentes ângulos em um ou dois lados opostos, comparado com o ângulo usado para as paredes de extremidade do molde.

As figuras 4 e 5 indicam como as posições do resfriamento secundário podem ser variadas. A figura 5 é uma vista dividida do molde de lingotamento sequencial e pode ser mais bem entendida com referência à figura 4, que é uma vista plana de um molde retangular similar à figura 1 mostrando as paredes de extremidade 14B, paredes laterais 14A e paredes divisórias 19. Os dois conjuntos de setas de seção da figura 4 indicam, respectivamente, a vista mostrada no lado esquerdo da figura 5, e as vistas mostradas no lado direito da figura 5. Consequentemente, o lado esquerdo das vistas divididas mostra o resfriamento primário e secundário nas faces laterais

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14A do molde (ambas as faces laterais são as mesmas) e o lado direito mostra o resfriamento primário e secundário nas faces de extremidade 14B do molde (ambas faces de extremidade são as mesmas). A figura 5 mostra um molde no qual a camada de revestimento 11 é lingotada primeiro.

No caso da figura 5, as paredes do molde 14A no lado do lingote são levantadas acima daquelas 14B nas extremidades do lingote. As paredes do molde 14B nas extremidades do lingote ficam posicionadas de maneira tal que o resfriamento secundário seja na “altura de referência”. O aparelho de resfriamento secundário (correntes de água 16) fica posicionado em diferentes alturas ao longo dos lados do lingote relativos às extremidades do lingote, e isto causa um ajuste desejado das posições das zonas de solidificação (líquido em semissólido, e semissólido em sólido) nas respectivas camadas do lingote, provendo assim fusão semissólida localizada e uma boa adesão entre as camadas.

Nas modalidades ilustradas das figuras 2, 3, 4 e 5, o molde tem paredes laterais que podem mover-se em relação às paredes de extremidade do molde que podem ser fixas no lugar. Como já notado, em vez de levantar as paredes laterais, um efeito equivalente pode ser conseguido abaixando-se as paredes de extremidade, mantendo ainda as paredes laterais fixas. Isto está mostrado nas figuras 6A e 6B. No caso da figura 6A, a parede de extremidade 14B está na mesma altura das paredes laterais 14A, mas, na figura 6A, a parede de extremidade 14B foi abaixada em relação às paredes de extremidade 14A. Nesta modalidade, as paredes de extremidade 14B em ambas extremidades do molde se moveriam na mesma distância, e isto seria feito mais preferivelmente quando o molde fosse configurado para prover camadas de revestimento externas em ambos os lados do lingote. As paredes de extremidade 14B do molde podem ser suspensas entre as paredes laterais 14A, por exemplo, para permitir que o tamanho do lingote fundido varie (deslizando as paredes de extremidade a favor e contra as paredes laterais). As

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 29/38 alturas relativas das paredes laterais e de extremidade podem ser ajustadas levantando as paredes de extremidade 14B (por exemplo, por um guincho 50 e cabo 51, como indicado).

Em todas essas modalidades, as paredes móveis têm que ser ajustáveis na altura sem permitir vazamento de metal fundido do molde nos pontos onde as paredes fazem contato uma com a outra. Vedações adequadas (não mostradas) podem ser providas entre as paredes do molde com este propósito. No geral, uma ou um par de paredes (por exemplo, as paredes de extremidade) podem ser fixas no lugar e o outro par (por exemplo, as paredes laterais) pode ser móvel para baixo e/ou para cima. Alternativamente, todas quatro paredes do molde podem ser independentemente ajustáveis verticalmente. Qualquer dispositivo adequado pode ser provido para suportar e mover verticalmente as paredes, por exemplo, arranjos de cilindro hidráulico ou pneumático e pistão, ou suportes incorporando barras verticais rotativas providas com roscas de parafuso que passam através de olhais rosqueados nas superfícies externas das paredes do molde. A figura 5 e a figura 6A mostram uma representação de um outro dispositivo como este, isto é, um guincho rotativo 50 e um cabo 51.

Ainda em modalidades alternativas adicionais, a posição da primeira aplicação da água de resfriamento pode ser ajustada por outros meios sem ser levantando e abaixando as paredes laterais ou paredes de extremidade do molde. Por exemplo, em alguns moldes, cada lado do molde é provido com uma fileira dupla de furos para produzir jatos de água de resfriamento (por exemplo, como revelado na patente U.S. 5.685.359 de Wagstaff. Um conjunto de furos produz jatos angulados diferentemente do outro conjunto de furos, de forma que os jatos façam contato com o lingote em diferentes alturas. Os dois conjuntos de jatos aplicados juntos produzem uma altura de resfriamento média, mas isto pode ser alterado (movido para cima) bloqueando os furos que formam o conjunto inferior de jatos de água.

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Certamente, é realmente o movimento relativo do dispositivo de resfriamento secundário em diferentes lados do lingote que é importante para algumas modalidades exemplares da invenção. Em certas modalidades, portanto, as paredes do molde podem ser mantidas imóveis uma em relação à outra, e o dispositivo de resfriamento secundário pode ser independente das paredes do molde (por exemplo, jatos de água de resfriamento alimentados por tubos posicionados abaixo das paredes de resfriamento, e dispositivos podem ser providos para levantar e/ou abaixar independentemente partes do dispositivo de resfriamento secundário adjacentes a um ou mais lados do molde). Entretanto, uma vez que é usual em equipamento de lingotamento deste tipo suprir as correntes de resfriamento secundário por furos ou fendas formadas na camisa de água usada para o resfriamento primário, o movimento das paredes do molde é normalmente preferido.

Ainda em exemplos de modalidades alternativas, em vez de movimentar as paredes do molde ou o dispositivo de resfriamento como tal para variar a posição vertical da primeira aplicação do resfriamento secundário em torno do molde, os ângulos de ejeção do líquido de resfriamento podem ser variados em torno do molde. Se as correntes de resfriamento forem projetadas mais próximas do lingote emergente na direção de lingotamento antes de fazerem contato com a superfície do lingote, seu ponto de primeiro contato será mais próximo da saída de extremidade de descarga do molde. Similarmente, se as correntes de resfriamento puderem ser projetadas mais distantes da extremidade inferior do molde, o ponto de primeira aplicação pode ser efetivamente abaixado. Pode ser desejável fazer o ângulo de ejeção variável em torno do molde de forma que a altura do primeiro contato em lados ou extremidades particulares do lingote possa ser variada ao gosto e a posição ideal empregada para qualquer combinação de metal particular.

As figuras 7 e 8 são gráficos mostrando as faixas de

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 31/38 temperaturas de solidificação de várias ligas de alumínio. Foi mencionado anteriormente que exemplos de combinações de ligas adequados para uso nas modalidades exemplares podem incluir ligas de alumínio 3104/5083,

6063/6061 e 6066/6061 (nas quais o revestimento é aplicado primeiro). A figura 7 mostra várias ligas, mas inclui as ligas 3104 e 5083 da primeira combinação (marcada pelas setas). Percebe-se que essas ligas têm faixas de temperaturas de solidificação que se sobrepõem em 15 °C. A figura 8 mostra as faixas de temperaturas de solidificação das ligas 6066, 6061 e 6063. A combinação 6063/6061 sobrepõe em 23 °C e a combinação 6066/6061 sobrepõe em 46 °C.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho (10) para lingotar um lingote de metal compósito, caracterizado pelo fato de que compreende:

uma cavidade do molde no geral retangular aberta na 5 extremidade (13) que tem uma porção da extremidade de entrada (18), uma abertura de extremidade de descarga, paredes do molde resfriadas (14) envolvendo a cavidade do molde (13) para formar paredes laterais opostas e paredes de extremidade opostas (14B) do molde (13), e um bloco inferior móvel (21) adaptado para se encaixar na extremidade de descarga e mover

10 axialmente no molde (13) durante lingotamento;

pelo menos uma parede divisora resfriada (19) na porção da extremidade de entrada (18) do molde (13) para dividir a porção da extremidade de entrada (18) em pelo menos duas câmaras de alimentação;

um conduite para alimentar metal para uma camada interna em 15 uma das pelo menos duas câmaras de alimentação e pelo menos um conduite para alimentar metal para pelo menos uma camada externa (11) para pelo menos uma outra das câmaras de alimentação, para formar assim um lingote (17) no geral retangular na abertura de extremidade de descarga com superfícies laterais opostas e superfícies de extremidade opostas e

20 compreendendo uma camada interna e pelo menos uma camada externa (11);

equipamento para controlar a alimentação de metal através dos ditos conduites para manter as superfícies superiores de metal em diferentes câmaras de alimentação em diferentes níveis verticais (39, 41); e equipamento de resfriamento secundário adjacente à abertura 25 de extremidade de descarga com partes posicionadas adjacentes a cada uma das paredes laterais (14A) e paredes de extremidade (14B) do molde (13);

em que partes do equipamento de resfriamento adjacentes às ditas paredes de extremidade (14B) são arranjadas para começar resfriamento secundário em uma posição diferente ao longo do lingote (17) na direção de

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 33/38 lingotamento relativa às ditas partes do equipamento de resfriamento secundário adjacente a pelo menos uma das paredes laterais (14A).
2. Aparelho (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o equipamento para controlar a alimentação de

5 metal é operável para posicionar a superfície mais inferior até
3 mm acima de uma extremidade inferior (22) da pelo menos uma parede divisória resfriada (19), ou para posicionar a superfície mais inferior abaixo da extremidade inferior (22) de maneira tal que, em uso, a superfície faça contato com o metal semissólido que sai de uma câmara de alimentação adjacente.

10 3. Aparelho (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as partes do equipamento de resfriamento secundário adjacentes às ditas paredes de extremidade (14B) são configuradas para começar o resfriamento secundário em uma posição diferente ao longo do lingote (17) em relação às ditas partes

15 do equipamento de resfriamento secundário adjacente a ambas as ditas paredes laterais (14A).
4. Aparelho (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as partes do equipamento de resfriamento secundário são suportadas por cada uma das paredes laterais

20 (14A) e paredes de extremidade (14B) do molde (13), e pelo menos uma das paredes laterais (14A) é móvel na direção de lingotamento em relação às outras paredes do molde (13).
5. Aparelho (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as partes do equipamento

25 de resfriamento secundário são suportadas por cada uma das paredes laterais (14A) e de extremidade (14B) do molde (13), e as paredes de extremidade (14B) opostas são móveis na direção de lingotamento em relação a pelo menos uma parede lateral (14A) do molde (13).
6. Aparelho (10) de acordo com qualquer uma das

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 34/38 reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que as paredes do molde resfriadas (14) são envoltas por uma camisa (15) contendo líquido de resfriamento, e o equipamento de resfriamento secundário compreende aberturas na camisa (15) adjacentes à abertura de extremidade de descarga do

5 molde (13) para projetar correntes (16) de líquido de resfriamento nas superfícies do lingote (17).
7. Aparelho (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:

a pelo menos uma parede divisória (19) é móvel na direção de 10 lingotamento, e o equipamento para controlar a alimentação de metal é ajustável para manter uma superfície superior de metal em pelo menos uma das câmaras de alimentação em uma posição relativa fixa na pelo menos uma parede divisória (19).
8. Método para lingotar um lingote compósito feito de metais 15 com faixas de temperaturas de solidificação similares, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

lingotar sequencialmente um lingote (17) compósito no geral retangular com pelo menos duas camadas de metal e com superfícies laterais opostas e superfícies de extremidade opostas passando metais com faixas de

20 temperaturas de solidificação similares através de um molde (13) provido com paredes do molde refrigeradas (14) e pelo menos uma parede divisória resfriada (19), submetendo assim os metais a resfriamento primário para formar o lingote (17), e então resfriando adicionalmente o lingote (17) após sua emergência através de uma abertura de extremidade de descarga do molde

25 (13) aplicando resfriamento secundário nas superfícies laterais e de extremidade do lingote (17);

em que o resfriamento secundário é aplicado em pelo menos uma das superfícies laterais ou de extremidade do lingote (17) em uma posição diferente ao longo do lingote (17) da(s) posição(s) na(s) qual(s) a

Petição 870170028086, de 27/04/2017, pág. 35/38 água de resfriamento é aplicada em pelo menos uma outra das superfícies.
9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que metais são supridos para formar um lingote (17) com uma camada interna e duas camadas externas (11), e em que o resfriamento secundário das

5 superfícies das duas camadas externas (11) começa em uma posição diferente em uma direção de lingotamento a partir de uma posição na qual o resfriamento secundário das extremidades do lingote (17) começa.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o resfriamento secundário das superfícies

10 laterais varia em uma direção de lingotamento para maximizar a adesão entre as camadas.
11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que o resfriamento secundário das superfícies de extremidade começa em uma posição de referência para o molde (13), e o

15 resfriamento secundário da pelo menos uma das superfícies laterais em uma posição diferente da posição de referência.
12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado pelo fato de que o resfriamento secundário é realizado projetando-se correntes (16) de água no lingote (17) a partir das paredes do

20 molde (13), e pelo menos uma das paredes do molde (13) move-se em relação a pelo menos uma outra para criar as diferenças de distância efetiva de primeira aplicação do resfriamento secundário nas superfícies do lingote (17).
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado pelo fato de que os ditos metais são selecionados para ter

25 uma diferença de condutividade térmica quando solidificados maior que -10 watts/por metro K.
14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 13, caracterizado pelo fato de que os ditos metais são selecionados para ter faixas de temperaturas de solidificação sobrepostas.

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15. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que:

a pelo menos uma parede divisória resfriada (19) é móvel no dito molde (13) em uma direção de lingotamento e fica posicionada para

5 maximizar a confiabilidade de lingotamento e adesão entre as ditas camadas dos ditos metais.

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