ES2199771T3 - Camara de colada, especialmente para la colada a presion de metales. - Google Patents
Camara de colada, especialmente para la colada a presion de metales.Info
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Abstract
Cámara de colada, especialmente para la colada a presión de metales, con una envolvente exterior (2) y un cilindro interior (3) instalado dentro de la envolvente exterior (2) y unido con ella, especialmente mediante un asiento de contracción, estando previstas una abertura de carga (4) de material colado en una zona extrema axial y una abertura de salida de material colado en la otra zona extrema del lado del molde y estando formado un canal de refrigerante (5, 9, 11) entre el cilindro interior y la envolvente exterior, caracterizada porque el canal de refrigerante (5, 9, 11) se extiende sustancialmente por toda la longitud axial, incluida la zona de la abertura (4) de carga de material colado y la zona extrema de la cámara de colada (1) del lado del molde.
Description
Cámara de colada, especialmente para la colada a
presión de metales.
La presente invención concierne a una cámara de
colada, especialmente para la colada a presión de metales, con una
envolvente exterior y un cilindro interior instalado en la
envolvente exterior y unido con ésta especialmente por medio de un
asiento de contracción, estando previstas en una zona extrema axial
una abertura de carga del material colado y en la otra zona extrema
del lado del molde una abertura de salida del material colado, y
estando formado un canal de refrigerante entre el cilindro interior
y la envolvente exterior.
Las cámaras de colada de la clase anteriormente
citada (DE 44 40 933 C1) se utilizan en primer lugar en máquinas de
colada a presión para colar a presión metales, tales como, por
ejemplo, aluminio, magnesio y latón. Se emplean aquí principalmente
cámaras de colada horizontales que presentan por arriba en su
extremo del lado de la máquina una abertura de carga del material
colado y en su otro extremo del lado del molde una abertura de
salida del material colado.
En funcionamiento, las cámaras de colada están
expuestas en parte a altas solicitaciones que se deben en primer
lugar a las altas temperaturas del material colado. Así, en la
cámara de colada reinan entre el lado de la máquina, en donde se
carga el material colado caliente en la cámara de colada, y el lado
del molde, en el que el material colado sale de la cámara de colada,
unas diferencias de temperatura de hasta 300º, que pueden conducir a
que se deforme la cámara de colada adoptando la configuración de un
plátano.
Otro problema consiste en que, debido a las
diferentes alturas de llenado del material colado, la cámara de
colada se calienta en grado diferente durante la colada a presión,
con la consecuencia de que se deforma adoptando una configuración no
circular. Además, durante el proceso de carga se logran por debajo
de la abertura de carga temperaturas de más de 600ºC. A estas
temperaturas se pueden difundir átomos de hierro desde la superficie
del cuerpo de acero de la cámara de colada, con lo que la superficie
resulta quebradiza y estalla, produciéndose así segregaciones de
material.
Para hacer frente a esta problemática se propone
en el documento Patent Abstracts of Japan, vol. 10, No. 234
(M-507), 14 de Agosto de 1986, disponer entre el
cilindro interior y la envolvente exterior de la cámara de colada un
canal de refrigerante por el que se conduce un refrigerante para
hacer que descienda de esta manera la temperatura de la pared en la
zona central de la cámara de colada.
Asimismo, el artículo "COOLED DIE CASTING SHOT
SLEEVE", Research Disclosure, GB, Industrial Opportunities Ltd.,
Havant, No. 321, 1 de Enero de 1991, página 73, XP000164457, propone
que se prevea un canal de refrigerante en la zona de la cámara de
colada opuesta a la abertura de carga del material colado para
contrarrestar segregaciones de material en la zona de la abertura de
carga.
Sin embargo, ninguna de las medidas conocidas es
adecuada para eliminar la problemática total que va ligada a las
altas temperaturas y las grandes diferencias de temperatura en las
cámaras de colada.
Por tanto, el cometido de la invención consiste
en construir una cámara de colada de la clase citada al principio de
modo que se impidan en amplio grado deformaciones a consecuencia de
tensiones de temperatura y segregaciones de material en la zona de
la abertura de carga.
Este problema se resuelve según la invención por
el hecho de que el canal de refrigerante se extiende sustancialmente
por toda la longitud axial de la cámara de colada, incluyendo la
zona de la abertura de carga del material colado y la zona extrema
del lado del molde. A través de los canales de refrigerante
previstos según la invención puede conducirse en funcionamiento un
refrigerante tal como, por ejemplo, aceite o agua, el cual enfría la
cámara de colada al menos en las zonas en las que se presentan
temperaturas especialmente altas. Se puede ajustar así de manera
óptima un perfil de temperatura homogéneo en la cámara de colada,
con lo que se reduce netamente el riesgo de tensiones de
desintegración o deformaciones de toda la cámara de colada a
consecuencia de diferencias de temperatura demasiado grandes.
Además, debido a la refrigeración, se retarda la aparición de
segregaciones de material en la zona de la abertura de carga.
Los canales de refrigerante pueden estar formados
prácticamente a voluntad en la rendija anular entre la envolvente
exterior y el cilindro interior. Por ejemplo, pueden extenderse en
forma de hélice en torno al eje longitudinal de la cámara de
colada, pudiendo determinarse entonces de manera sencilla la
potencia de refrigeración por medio de la pendiente y, por tanto, de
la distancia entre las espiras de la hélice. Según una forma de
ejecución de la invención, se ha previsto que la pendiente de la
hélice se mantenga constante. Sin embargo, es igualmente posible
variar la pendiente y/o la distancia de las espiras para lograr de
esta manera una potencia de refrigeración más alta en zonas
determinadas y una potencia de refrigeración más baja en otras
zonas. Por ejemplo, puede ser conveniente que las espiras de la
hélice estén muy juntas una a otra en el extremo de la cámara de
colada del lado de la máquina, en donde también está situada la
abertura de carga y, por consiguiente, se calienta la cámara de
colada con especial intensidad, o bien que presenten una pequeña
pendiente para lograr de esta manera una alta potencia de
refrigeración, mientras que en el extremo del lado del molde de la
cámara de colada no es necesaria una refrigeración tan grande, con
lo que la pendiente de la hélice puede ser allí correspondientemente
mayor.
El canal de refrigerante puede extenderse también
en forma de meandros en al menos un segmento parcial axial de la
cámara de colada, en torno al perímetro de esta última, con
segmentos que discurren en la dirección del lado del molde y que
retornan nuevamente desde allí. Igualmente, pueden combinarse
también segmentos de forma de hélice alternado con segmentos de
forma de meandros.
Según una forma de ejecución de la invención, se
ha previsto que la entrada del canal de refrigerante esté en el lado
de la máquina y la salida se halle en el lado del molde de la cámara
de colada, pudiendo estar construido entonces el al menos un canal
de refrigerante de modo que el fluido de refrigeración recorra el
canal de refrigerante en una dirección desde el lado de la máquina
hacia el lado del molde. Como alternativa, la entrada y la salida
del canal de refrigerante pueden estar también ambas en el lado de
la máquina de la cámara de colada, presentando entonces el canal de
refrigerante según una forma de ejecución preferida un primer
segmento de forma de hélice que discurre desde la entrada en la
dirección del extremo del lado del molde de la cámara de colada y un
segundo segmento de forma de hélice adyacente a la anterior y que se
extiende volviendo hacia la salida, de modo que el canal de
refrigerante está configurado a la manera de una rosca de doble
paso. Es esencial que la entrada se encuentre en el lado caliente de
la máquina para que el refrigerante aún frío pueda lograr aquí el
máximo efecto de refrigeración.
La cámara de colada puede estar subdividida
axialmente de manera en sí conocida en un cuerpo de base y un
manguito cambiable que presenta la abertura de carga para el
material colado. En este caso, deberá estar formado en el cuerpo de
base un canal de refrigerante, estando formado también en el
manguito cambiable un canal de refrigerante. El canal de
refrigerante en el manguito cambiable puede ser alimentado de
refrigerante con independencia del canal de refrigerante en el
cuerpo de base, o bien su salida puede estar unida con la entrada
del canal de refrigerante en el cuerpo de base, de modo que el
refrigerante sea conducido primero a través del manguito cambiable y
luego a través del cuerpo de base.
Respecto de otras ejecuciones ventajosas de la
invención, se remite al lector a las reivindicaciones subordinadas
y a la descripción siguiente de un ejemplo de realización con
referencia al dibujo adjunto. En el dibujo muestran:
la figura 1, una primera forma de ejecución de
una cámara de colada construida en una sola pieza según la presente
invención, en alzado lateral, con un canal de refrigerante
construido en forma de hélice,
la figura 2, una segunda forma de realización de
una cámara de colada construida en una sola pieza según la presente
invención, en alzado lateral, con un canal de refrigerante en forma
de meandros,
la figura 3, una tercer forma de realización de
una cámara de colada construida en una sola pieza según la presente
invención, en alzado lateral, con un canal de refrigerante
parcialmente en forma de hélice y parcialmente en forma de
meandros,
la figura 4, una cuarta forma de realización de
una cámara de colada construida en una sola pieza según la presente
invención, en alzado lateral, con un canal de refrigerante
construido a la manera de una rosca de doble paso,
la figura 5, una quinta forma de realización de
una cámara de colada construida en una sola pieza según la presente
invención, en alzado frontal,
la figura 6, una sexta forma de realización de
una cámara de colada según la presente invención,
la figura 7, un cuerpo de base de una cámara de
colada construida en forma dividida según la presente invención con
un canal de refrigerante construido en forma de hélice,
la figura 8, un cuerpo de base de una cámara de
colada construida en forma dividida según la presente invención con
un canal de refrigerante construido a la manera de una rosca de
doble paso,
la figura 9, un cuerpo de base de una cámara de
colada construida en forma dividida según la presente invención con
un canal de refrigerante construido en forma de meandros,
la figura 10, otra forma de realización de un
cuerpo de base con un canal de refrigerante construido en forma de
meandros,
la figura 11, un manguito cambiable para conexión
a un cuerpo de base según las figuras 7 a 10, en alzado lateral,
la figura 12, el manguito cambiable en sección a
lo largo de la línea I-I de la figura 11,
la figura 13, el manguito cambiable en sección a
lo largo de la línea II-II de la figura 11,
la figura 14, otra forma de realización de un
manguito cambiable para conexión a un cuerpo de base según las
figuras 7 a 10, en alzado lateral,
la figura 15, el manguito cambiable a lo largo de
la sección I-I de la figura 14, y
la figura 16, el manguito cambiable a lo largo de
la sección II-II de la figura 14.
En las figuras 1 a 6 se representan diferentes
formas de realización de una cámara de colada horizontal 1 según la
presente invención, tal como la que se emplea en máquinas de colada
a presión de metales, como, por ejemplo, aluminio, magnesio o latón.
Las cámaras de colada 1 están construidas en una sola pieza, es
decir que no están subdivididas en su dirección axial, y comprenden
una envolvente exterior 2 y un cilindro interior 3 contraído dentro
de la envolvente exterior 2. En el extremo de la cámara de colada 1
del lado de la máquina está prevista una abertura de carga 4 a
través de la cual se puede cargar o introducir metal líquido o
solidificado en el recinto interior del cilindro de colada 1, y en
el otro extremo de la cámara de colada 1 del lado del molde está
prevista una abertura de salida no representada.
En la rendija anular entre la envolvente exterior
2 y el cilindro interior 3 está construido en todas las formas de
realización un canal de refrigerante 5 a través del cual puede
conducirse en funcionamiento un refrigerante, tal como aceite, agua
o similar, para refrigerar la cámara de colada 1 e impedir de esta
manera deformaciones de dicha cámara de colada 1, que en caso
contrario se presentarían a consecuencia de diferencias de
temperatura, o bien al menos contrarrestar estas deformaciones. El
canal de refrigerante 5, que puede estar formado en la pared
interior de la envolvente exterior 2 y/o en la pared exterior del
cilindro interior 3, está construido de manera diferente en las
distintas formas de realización representadas en las figuras 1 a
6.
En la primera forma de realización representada
en la figura 1 la entrada 6 del canal de refrigerante 5 está situada
en el extremo de la cámara de colada 1 del lado de la máquina y la
salida 7 está situada en el extremo opuesto de dicha cámara del lado
del molde, y el canal de refrigerante 5 se extiende en forma de
hélice desde la entrada 6 hasta la salida 7. La pendiente de la
hélice del canal de refrigerante 5 es constante en toda la longitud
de la cámara de colada horizontal 1. Como alternativa, la pendiente
puede variar también en toda la longitud axial de la cámara de
refrigeración 5. Por ejemplo, puede estar previsto que en la zona
de la abertura de carga 4, en donde es máxima la temperatura de la
cámara de colada 1 en funcionamiento, sea menor la pendiente de la
hélice, de modo que las espiras de la misma estén más próximas una
a otra y se efectúa así una refrigeración más fuerte.
En la forma de realización representada en la
figura 2 la entrada 6 y la salida 7 del canal de refrigerante 5
están situadas también en los extremos opuestos de la cámara de
colada 1. Sin embargo, el canal de refrigerante 5 se extiende aquí
en forma de meandros en torno a la cámara de colada 1 con segmentos
A, B que discurren del lado de la máquina al lado del molde y que
retornan de nuevo, de modo que el refrigerante circula en vaivén
entre las zonas extremas axiales de la cámara de colada 1.
La tercera forma de realización de una cámara de
colada 1 según la invención, representada en la figura 3, representa
una combinación de las formas de realización anteriormente
descritas, en la que el canal de refrigerante 5 presenta un primer
segmento 5a en la zona de la abertura de carga de entrada 4 que está
construida en forma de meandros con segmentos A, B que discurren del
lado de la máquina al lado del molde y que retornan nuevamente. El
primer segmento de canal 5a de forma de meandros lleva unido un
segundo segmento de canal 5b en el que el canal de refrigerante 5
está configurado en forma de hélice. Esta forma de ejecución tiene
la ventaja de que en la zona de la abertura de carga 4 se puede
lograr una alta potencia de refrigeración debido a la construcción a
manera de meandros y a segmentos A, B estrechamente
yuxtapuestos.
En la cámara de colada 1 representada en la
figura 4 la entrada 6 y la salida 7 del canal de refrigerante 5
están ambas en el extremo de la cámara de colada 1 del lado de la
máquina. El canal de refrigerante 5 está construido a la manera de
una rosca de doble paso y posee un primer segmento 5a que se
extiende desde la entrada hasta el extremo de la cámara de colada 1
del lado del molde, y un segundo segmento 5b que se une al primer
segmento 5a y que vuelve al extremo del lado de la máquina. Esta
forma de realización, en la que la entrada 6 y la salida 7 del canal
de refrigerante 5 están ambas en el extremo de la cámara de colada 1
del lado de la máquina, tiene la ventaja de que la máquina de colada
a presión a la cual está destinada la cámara de colada 1 no necesita
ser de construcción especial en el extremo del lado del molde para
la evacuación del refrigerante.
La forma de realización representada en la figura
5 corresponde sustancialmente a la forma de realización representada
en la figura 2, ya que el canal de refrigerante 5 está construido
aquí también en forma de meandros con segmentos A, B que discurren
del lado de la máquina al lado del molde y que retornan de nuevo.
Sin embargo, a diferencia de la forma de realización representada en
la figura 2, la entrada 6 y la salida 7 del canal de refrigerante 5
están ambas en el extremo del lado de la máquina como en el caso de
la cámara de colada 1 representada en la figura 4.
La forma de realización representada en la figura
6 constituye una combinación de las dos formas de realización de las
figuras 4 y 5. El canal de refrigerante 5 posee aquí en un primer
segmento 5a, que está colocado sustancialmente en la zona de la
abertura de carga 4, una forma de meandros con segmentos A, B que
discurren del lado de la máquina al lado del molde, y viceversa, y
está construido en un segundo segmento de canal 5b adyacente al
anterior a la manera de una rosca de doble paso, extendiéndose
primeramente el canal de refrigerante 5 desde el primer segmento de
canal 5a hasta el extremo del lado del molde y extendiéndose luego
de nuevo hacia atrás. El extremo de salida del segundo segmento de
canal 5b está unido entonces con la salida 7, pudiendo estar
construido también el segmento de unión a manera de meandros.
De manera en sí conocida, la cámara de colada 1
puede estar construida también en forma axialmente subdividida,
presentando entonces un cuerpo de base 8 y un manguito cambiable 10
conectable al mismo por el lado de la máquina y dotado de la
abertura de carga 4. En este caso, se ha previsto un canal de
refrigerante 5 en el cuerpo de base 8, estando construido también un
canal de refrigerante en el manguito cambiable 10. En las figuras 7
a 10 se representan respectivos cuerpos de base 8 con canales de
refrigerante 9 de construcción diferente, estando previsto en cada
caso que este canal de refrigerante 9 sea alimentado con un
refrigerante por separado de un canal de refrigerante previsto en
el manguito cambiable 10.
En la forma de realización representada en la
figura 7 el canal de refrigerante 9 se extiende en forma de hélice,
análogamente a lo que ocurre en la cámara de colada 1 representada
en la figura 1, entre una entrada 12 prevista en el extremo del lado
de la máquina y una salida 13 prevista en el extremo del lado del
molde, de modo que un refrigerante circula por el cuerpo de base 8
en una dirección.
En la forma de realización representada en la
figura 8 la entrada 12 y la salida 13 del canal de refrigerante 9
están ambas en el extremo del cuerpo de base 8 del lado de la
máquina y el canal de refrigerante 9 está construido a la manera de
una rosca de doble paso con un primer segmento 9a que se extiende
desde la entrada 12 hasta el extremo del cuerpo de base 8 del lado
del molde, y un segundo segmento 9b adyacente al anterior que se
extiende volviendo a la salida 13.
En las formas de realización representadas en las
figuras 9 y 10 el canal de refrigerante 9 se extiende en forma de
meandros entre los dos extremos axiales del cuerpo de base 8 a lo
largo del perímetro de la cámara de colada 1, estando situadas la
entrada 12 y la salida 13 en el extremo del cuerpo de base 8 del
lado de la máquina en la forma de realización representada en la
figura 10, mientras que en la forma de realización representada en
la figura 8 la entrada 12 está prevista en el extremo del cuerpo de
base 8 del lado de la máquina y la salida 13 está prevista en el
extremo de dicho cuerpo del lado del molde.
En las figuras 11 a 13 y 14 a 16 están
representadas dos formas de realización de manguitos cambiables 10
que pueden conectarse al cuerpo de base 8 de las figuras 7 a 10. Los
dos manguitos cambiables 10 están provistos de un canal de
refrigerante 11 que se extiende entre la envolvente exterior 2 y el
cilindro interior 3 y que discurre en forma de meandros entre los
extremos axiales a lo largo del perímetro del manguito cambiable 10.
Los dos manguitos cambiables 10 se diferencian solamente en que en
la forma de realización representada en las figuras 14 a 16 la
entrada 14 y la salida 15 del canal de refrigerante 11 están
situadas ambas en el extremo del manguito cambiable 10 del lado de
la máquina, mientras que en la forma de ejecución representada en
las figuras 11 a 13 la entrada 14 y la salida 15 del canal de
refrigerante 11 están previstas en los extremos axiales opuestos del
manguito cambiable 10.
Claims (15)
1. Cámara de colada, especialmente para la colada
a presión de metales, con una envolvente exterior (2) y un cilindro
interior (3) instalado dentro de la envolvente exterior (2) y unido
con ella, especialmente mediante un asiento de contracción, estando
previstas una abertura de carga (4) de material colado en una zona
extrema axial y una abertura de salida de material colado en la otra
zona extrema del lado del molde y estando formado un canal de
refrigerante (5, 9, 11) entre el cilindro interior y la envolvente
exterior, caracterizada porque el canal de refrigerante (5,
9, 11) se extiende sustancialmente por toda la longitud axial,
incluida la zona de la abertura (4) de carga de material colado y la
zona extrema de la cámara de colada (1) del lado del molde.
2. Cámara de colada según la reivindicación 1,
caracterizada porque el canal de refrigerante (5, 9)
discurre en forma de hélice por al menos un segmento parcial axial
de la cámara de colada (1).
3. Cámara de colada según la reivindicación 2,
caracterizada porque la pendiente de la hélice es
constante.
4. Cámara de colada según la reivindicación 2,
caracterizada porque la pendiente de la hélice varía por
toda la longitud axial de la cámara de colada (1).
5. Cámara de colada según la reivindicación 5,
caracterizada porque las espiras de la hélice en el extremo
de la cámara de colada (1) del lado de la máquina están más próximas
una a otra que en el extremo de dicha cámara del lado del
molde.
6. Cámara de colada según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el canal
de refrigerante (5, 9, 11) se extiende en forma de meandros en torno
al perímetro de la cámara de colada (1) en al menos un segmento
parcial axial de esta cámara de colada (1) con segmentos (A, B) que
discurren en dirección al lado del molde y luego se dirigen de
nuevo hacia atrás.
7. Cámara de colada según la reivindicación 6,
caracterizada porque el segmento (5, 5a, 9, 11) de forma de
meandros del canal de refrigerante (5, 9, 11) está formado en la
zona de la abertura (4) de carga de material colado de la cámara de
colada (1).
8. Cámara de colada según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la entrada
(6, 12, 14) del canal de refrigerante (5, 9, 11) está situada en el
lado de la máquina de la cámara de colada (1) y la salida (7, 13,
15) está situada en el lado del molde de dicha cámara.
9. Cámara de colada según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la entrada (6,
12, 14) y la salida (7, 13, 15) del canal de refrigerante (5) están
situadas en el lado de la máquina de la cámara de colada (1).
10. Cámara de colada según la reivindicación 9,
caracterizada porque el canal de refrigerante (5, 9)
presenta un primer segmento (5a, 9a) de forma de hélice que discurre
desde la entrada (6, 12) en dirección al extremo de la cámara de
colada (1) del lado del molde y un segundo segmento (5b, 9b) de
forma de hélice que está conectado al anterior y se extiende
volviendo a la salida (7, 13).
11. Cámara de colada según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la cámara
de colada (1) está subdividida axialmente en un cuerpo de base (8) y
un manguito cambiable (10) que presenta la abertura (4) de carga de
material colado.
12. Cámara de colada según la reivindicación 11,
caracterizada porque en el cuerpo base (8) está formado un
canal de refrigerante (9).
13. Cámara de colada según la reivindicación 12,
caracterizada porque en el manguito cambiable (10) está
formado un canal de refrigerante (11) cuya salida está unida con la
entrada del canal de refrigerante formado en el cuerpo de base
(8).
14. Cámara de colada según la reivindicación 11 ó
12, caracterizada porque en el cuerpo base (8) y en el
manguito cambiable (10) están formados canales de refrigerante (9,
11) alimentados independientemente con refrigerante.
15. Cámara de colada según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los
canales de refrigerante (5, 9, 11) están formados en el lado
interior de la envolvente exterior (2) y/o en el lado exterior del
cilindro interior (3).
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