ES2207987T3 - Disposicion en asociacion con un equipo de enfriamiento para el enfriamiento de barras. - Google Patents
Disposicion en asociacion con un equipo de enfriamiento para el enfriamiento de barras.Info
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Abstract
Una disposición en asociación con un equipo de enfriamiento para el enfriamiento de barras (9), preferiblemente de aluminio, el cual comprende un alojamiento (2), provisto de aberturas (3) para el paso axial de la barra a través del alojamiento, así como un anillo de enfriamiento (4), dispuesto dentro del alojamiento conjuntamente con conductos de alimentación (6) para un medio de enfriamiento, caracterizada porque el anillo de enfriamiento (9) está diseñado de forma que produzca el suministro del medio de enfriamiento a la barra, y el anillo de enfriamiento (9) y/o la barra se han diseñado para ser desplazados de tal forma que se logre un enfriamiento uniforme en torno a toda la periferia de la barra, es decir, sin que exista un gradiente de temperaturas en sección transversal en torno a toda la circunferencia de la barra.
Description
Disposición en asociación con un equipo de
enfriamiento para el enfriamiento de barras.
La presente invención se refiere a una
disposición que se instala en asociación con un equipo para enfriar
barras, preferiblemente de aluminio, el cual comprende un
alojamiento provisto de aberturas para el paso en dirección axial
de la barra a través del alojamiento, así como de un anillo de
refrigeración interno que está provisto de conductos de suministro
de un medio de enfriamiento.
La velocidad máxima de la extrusión depende,
entre otros factores, de la temperatura de la barra antes del
comienzo del procedimiento de extrusión, así como de la aleación y
de la evolución anterior seguida por la temperatura de la barra. La
evolución previa experimentada por la temperatura es significativa
en las aleaciones de Al-Mg-Si
(Aluminio-Magnesio-Silicio), debido
a que afecta al contenido de las fases de Mg-Si de
la barra. Se conoce, en general, que la presencia de grandes
cantidades de las fases de Mg-Si en la barra antes
del comienzo de la operación de extrusión darán lugar a una calidad
más pobre del material extrudido y a una velocidad de extrusión
máxima más baja.
En la Patente Europea nº 0302623, de titularidad
de este mismo solicitante, se describe un método para la producción
de una aleación de aluminio para fines de extrusión, según el cual
la aleación se somete a un cierto tratamiento térmico antes de su
enfriamiento e inmediatamente antes de la extrusión de la aleación,
a fin de evitar la presencia de las fases de
Mg-Si.
El enfriamiento inmediatamente antes de la
extrusión se lleva a cabo utilizando un equipo de enfriamiento
dispuesto en asociación con el equipo de extrusión.
La memoria descriptiva de la Patente
norteamericana nº 5.027.634, que constituye la base del preámbulo
de la reivindicación 1, describe un tal equipo de enfriamiento, en
el cual la barra se diseña para hacerse pasar a través de un anillo
de enfriamiento provisto de dos boquillas anulares destinadas al
suministro del líquido de enfriamiento a lo largo de toda la
circunferencia de la barra. Esta solución ha demostrado producir un
enfriamiento irregular o desigual a lo largo de la circunferencia,
y, de esta forma, un gradiente de temperaturas en la sección
transversal de la barra. Esto, a su vez, da lugar a que en el
equipo de extrusión en el que se extruden varios materiales de
extrusión a través de unas herramientas de extrusión con múltiples
aberturas, los materiales que se extruden se presionen hacia fuera
con diferentes velocidades y con calidades distintas.
Por el contrario, es habitual generar una
diferencia de temperaturas o un gradiente de temperaturas según la
dirección longitudinal de una barra antes de ser extrudida, con el
fin de lograr una calidad consistente a lo largo de toda la
longitud del material extrudido. El gradiente de temperaturas se
crea con el propósito de compensar el calor que se genera durante
el proceso de extrusión. Más precisamente, la barra se enfría de
tal manera que la temperatura del extremo que está más cerca de la
herramienta de extrusión es mayor, en tanto que el otro extremo, el
que está más alejado de la herramienta, es el más frío. Este
enfriamiento puede concebirse de tal manera que, dependiendo de la
velocidad de la extrusión, etc., la temperatura del material
extrudido a la salida de la boca de extrusión sea siempre la
misma.
Por ejemplo, la memoria descriptiva de la Patente
norteamericana nº 2.639.810 describe una solución en la cual la
barra, antes de ser extrudida en una prensa, se enfría de tal forma
que se establece un gradiente de temperaturas entre los extremos de
la barra. El gradiente de temperaturas puede lograrse, de acuerdo
con la memoria descriptiva de la Patente, mediante el rociado de la
barra o mediante la inmersión en agua de uno de los extremos de la
barra.
Sin embargo, esta última solución de la técnica
anterior para el equipo de enfriamiento conlleva también una
desventaja para la barra, a saber, que el enfriamiento a lo largo
de la circunferencia, y por tanto, a lo largo de la sección
transversal de la barra, es irregular e incontrolado.
Esto se ha confirmado, asimismo, en los ensayos
en los que se tomaban medias en cuatro puntos a lo largo de la
periferia de una barra, inmediatamente después del enfriamiento de
la barra a través de un anillo de enfriamiento en el cual se
suministraba agua de enfriamiento uniformemente a lo largo de la
periferia a través de un espacio de separación. El ensayo mostró
que la diferencia de temperaturas entre la parte superior y la
parte inferior de la barra podía alcanzar valores tan altos como
entre 40 y 50ºC, y que la parte superior era la más fría y la parte
inferior la más caliente.
A primera vista, parece algo sorprendente que la
parte superior esté más fría, ya que cabría esperar que la fuerza
de la gravedad hubiese dado lugar a una mayor captación de agua en
contacto con la parte inferior de la barra, y, de esta forma,
hubiese producido un enfriamiento incrementado de la parte inferior.
Sin embargo, si observa más detenidamente, el efecto parece causado
por una combinación de una mayor velocidad y un tiempo de
exposición al enfriamiento más largo para el agua de la parte
superior de la barra, así como por un efecto de ebullición y, por
tanto, de formación parcial de una capa de barrera de vapor en
contacto con la parte inferior de la barra.
La presente invención describe una disposición en
asociación con el enfriamiento de barras, en la cual se han reducido
ampliamente o se han eliminado por completo los anteriores
problemas.
La presente invención se caracteriza porque la
barra está diseñada de tal modo que le sea suministrado un medio de
enfriamiento, y el anillo de enfriamiento y/o la barra se han
diseñado para desplazarse de tal manera que se produce un
enfriamiento uniforme alrededor de toda la periferia de la barra, de
modo que se evita la formación de un gradiente de temperatura en
sección transversal en torno a toda la circunferencia de la
barra.
Las reivindicaciones dependientes
2-6 definen las características ventajosas de la
presente invención.
La presente invención se describirá con mayor
detalle en lo que sigue, sirviéndose de ejemplos y con referencia a
los dibujos que se acompañan, en los cuales:
la Figura 1 muestra una vista en perspectiva de
un equipo de enfriamiento para el enfriamiento de barras,
la Figura 2 muestra lo mismo en sección
transversal,
la Figura 3 muestra una disposición para hacer
pasar (transportar) y girar una barra a través del equipo de
enfriamiento, de acuerdo con la presente invención,
la Figura 4 muestra una disposición de
enfriamiento alternativa para el equipo de enfriamiento de acuerdo
con la presente invención, vista según una sección
longitudinal.
Como muestran las Figuras 1 y 2, el equipo de
enfriamiento 1 consiste en un alojamiento 2 provisto de aberturas 3
para el paso a su través de una barra 9, la cual se ha de enfriar,
y de un anillo de enfriamiento 4 que está dotado de boquillas
anulares 5 para el suministro de un medio de enfriamiento,
normalmente agua. El agua puede suministrarse en forma de impulsos,
o conjuntamente con aire a presión con el fin de incrementar la
velocidad y, en consecuencia, el efecto de enfriamiento.
El medio de enfriamiento se suministra al anillo
de enfriamiento a través de conductos de alimentación 6, desde una
fuente o depósito (no mostrado).
Durante el enfriamiento de una barra 9, el medio
de enfriamiento es rociado contra la barra a través de las
boquillas anulares 5, en torno a toda la periferia de la barra. El
medio de enfriamiento utilizado se recoge en la base del alojamiento
2 y es evacuado del alojamiento a través del conducto de descarga
7. Por otra parte, el alojamiento 2 está dotado de juntas de
estanqueidad 8 en las aberturas 3, a fin de reducir o impedir las
salpicaduras de agua en las inmediaciones.
La Figura 3 muestra un ejemplo de una disposición
de acuerdo con la presente invención, destinada a lograr un
enfriamiento uniforme de una barra en torno a toda su
periferia.
Más precisamente, la Figura 3 muestra una
solución en la cual la barra se ha diseñado de forma que gire, al
objeto de lograr dicho enfriamiento uniforme. Como muestra la
Figura, la barra 9 se mantiene en su lugar entre una disposición de
abrazadera giratoria 11 dispuesta en un puente-grúa
13, que está suspendido de, y puede desplazarse a lo largo de, un
raíl 12 situado por encima del equipo de enfriamiento 1. La
disposición de abrazadera comprende un árbol 14 accionado por un
motor 15 en un lado de la misma, y un árbol de movimiento libre 16
en el otro lado. Con el fin de mantener sujeta la barra durante su
enfriamiento, uno de los árboles, preferiblemente el árbol de
movimiento libre 16, es susceptible de desplazarse axialmente y está
diseñado para ser llevado a contacto con el extremo de la barra, y
abrazar la barra entre los dos árboles, o bien el
puente-grúa 13 puede estar dotado de un mecanismo
(no mostrado) que desplaza los árboles acercándolos entre sí, con
el fin de lograr el mismo efecto de abrazamiento contra la
barra.
Además, el puente-grúa 13 está
dotado, a un lado del mismo, de un par de ruedas de giro loco o
libre 17, así como de un par de ruedas 18 que son accionadas por un
motor 19 y pueden desplazarse a lo largo del raíl 12.
La solución que se muestra en la Figura 3
funciona como sigue: el puente-grúa 13 se desplaza
completamente hacia la izquierda o completamente hacia la derecha
con respecto al equipo de enfriamiento 1, de tal manera que uno de
los árboles 16, o bien el otro árbol 14, se extiende a través de
las aberturas 3 existentes en el alojamiento 2 del equipo de
enfriamiento. Una barra 9 que se ha de enfriar se coloca entre los
extremos de los árboles 14 y 16, y se fija por abrazamiento entre
los árboles. Se hace entonces girar la barra, al tiempo que el
puente-grúa 13 se desplaza a lo largo del raíl 12,
de tal forma que la barra se hace pasar a través del alojamiento de
enfriamiento y es enfriada por el medio de enfriamiento que se
rocía a través de las boquillas anulares 5.
De esta forma, al hacer girar la barra al tiempo
que se enfría, se logra un enfriamiento uniforme a lo largo de toda
la periferia de la barra. Si se requiere, la barra puede también
ser enfriada con esta solución de una forma tal, que se cree un
gradiente de temperaturas en la dirección longitudinal de la barra,
por ejemplo, regulando la velocidad de la barra a través del equipo
de enfriamiento. Una vez que ha finalizado la operación de
enfriamiento, el puente-grúa 13, provisto de la
barra 9, se traslada completamente hacia la izquierda o hacia la
derecha, de tal forma que puede liberarse la barra, ya enfriada, y
puede colocarse una nueva barra entre los árboles para la
consecución de una nueva operación de enfriamiento.
La Figura 4 muestra una realización alternativa
para el enfriamiento de barras de acuerdo con la presente
invención. La disposición de enfriamiento se muestra aquí en
sección longitudinal; el alojamiento 2 y los conductos de
alimentación 6 son iguales a los mostrados en las figuras
anteriores, pero el anillo de enfriamiento está dividido en
secciones independientes 19, 20, 21 y 22, en lugar de ser continuo.
En el ejemplo que se muestra aquí, se han dispuesto cuatro de tales
secciones, si bien puede ser recomendable utilizar más secciones,
cada una de ellas provista de una entrada para el medio de
enfriamiento. El propósito de dicha división en secciones es que el
medio de enfriamiento pueda ser suministrado en cantidades
diferentes a cada sección, con el fin de lograr un enfriamiento
uniforme en torno a toda la periferia de la barra 9. Como se ha
establecido a modo de introducción, se ha encontrado que, si se
utiliza un suministro uniforme de medio de enfriamiento a lo largo
de toda la periferia, el enfriamiento es mayor en la parte superior
de la barra. Con esta solución seccional, la cantidad de medio de
enfriamiento puede modificarse de tal forma que se produzca un
enfriamiento mayor en la parte inferior de la barra, a fin de
compensar el enfriamiento excesivo de la parte superior de la
barra, haciendo con ello el enfriamiento uniforme en torno a la
circunferencia de la barra.
Un tercer método para lograr un enfriamiento
uniforme en torno a la circunferencia de una barra, la cual no se
muestra, consistirá en disponer el equipo de enfriamiento
verticalmente, de tal manera que la barra se mueva en una dirección
vertical a través del equipo de enfriamiento. En este método, el
medio de enfriamiento se hará correr hacia abajo sobre la barra en
una distribución uniforme en la dirección longitudinal de la barra,
por la acción de la fuerza de la gravedad, y, de esta forma, se
evitará un enfriamiento no uniforme.
La presente invención, tal como se define en las
reivindicaciones, no está limitada a los ejemplos descritos
anteriormente y mostrados en las figuras. En consecuencia, por
ejemplo, el anillo de enfriamiento 4 un número mayor o menor que
dos boquillas anulares. Es más, en lugar de boquillas anulares, es
posible utilizar un gran número de orificios u otro tipo de
boquillas, que se sitúen en torno a la circunferencia de la
disposición de enfriamiento anular 4.
Con el fin de lograr un enfriamiento diferenciado
en torno a la circunferencia de la barra, estos orificios o
boquillas pueden disponerse en números o tamaños diferentes en la
parte superior y en la parte inferior, o bien es posible utilizar
espacios de separación anulares con diferentes anchuras en la parte
superior y en la parte inferior de la barra. Además, la presente
invención no está limitada al alojamiento de enfriamiento 2
provisto del anillo de enfriamiento 4, dispuestos estacionarios como
en los ejemplos anteriores. Así pues, el alojamiento de
enfriamiento con el anillo de enfriamiento pueden diseñarse de modo
que se desplacen axialmente a lo largo de la barra durante la
operación de enfriamiento, mientras que la barra se encuentra
estacionaria.
Una alternativa que no se ha mostrado en los
dibujos consiste en suministrar el agua a través de una rendija
longitudinal, haciendo que la barra sea sometida al mismo tiempo a
rotación. Con el fin de proporcionar a la barra un gradiente de
temperatura en la dirección longitudinal, puede distribuirse el agua
de una forma no uniforme o irregular a lo largo de la rendija.
Claims (6)
1. Una disposición en asociación con un equipo de
enfriamiento para el enfriamiento de barras (9), preferiblemente de
aluminio, el cual comprende un alojamiento (2), provisto de
aberturas (3) para el paso axial de la barra a través del
alojamiento, así como un anillo de enfriamiento (4), dispuesto
dentro del alojamiento conjuntamente con conductos de alimentación
(6) para un medio de enfriamiento,
caracterizada porque
el anillo de enfriamiento (9) está diseñado de
forma que produzca el suministro del medio de enfriamiento a la
barra, y el anillo de enfriamiento (9) y/o la barra se han diseñado
para ser desplazados de tal forma que se logre un enfriamiento
uniforme en torno a toda la periferia de la barra, es decir, sin que
exista un gradiente de temperaturas en sección transversal en torno
a toda la circunferencia de la barra.
2. Una disposición de acuerdo con la
reivindicación 1,
caracterizada porque
el medio de enfriamiento está diseñado para ser
suministrado uniformemente en torno a la circunferencia de la barra
(9), y porque la barra está diseñada para girar, de modo que se
logre dicho enfriamiento uniforme.
3. Una disposición de acuerdo con la
reivindicación 2,
caracterizada porque
la disposición comprende un
puente-grúa (13) provisto de una disposición de
abrazadera giratoria (11), comprendiendo la disposición de
abrazadera giratoria (11) dos árboles (14, 16) destinados a
amordazar y hacer girar la barra (9) entre sus partes extremas, y
estando el puente-grúa (13) suspendido de, y
pudiendo desplazarse a lo largo de, un raíl (12) dispuesto por
encima del equipo de enfriamiento, por lo que la barra (9) puede
ser desplazada axialmente a través del equipo de enfriamiento a la
vez que se la hace girar, por medio de los árboles, durante el
movimiento axial.
4. Una disposición de acuerdo con la
reivindicación 1,
caracterizada porque
el anillo de enfriamiento (4) está dividido en
secciones independientes (19, 20, 21, 22), provistas de elementos
de suministro independientes (6) de medio de enfriamiento, por lo
que la cantidad de medio de enfriamiento suministrada puede
variarse en torno a la circunferencia.
5. Una disposición de acuerdo con la
reivindicación 1,
caracterizada porque
la cantidad de medio de enfriamiento suministrada
puede variarse en torno a la circunferencia por medio de espacios
de separación, orificios o boquillas de tamaños o en números
diferentes, en el anillo de enfriamiento (9).
6. Una disposición de acuerdo con la
reivindicación 1,
caracterizada porque
el equipo de enfriamiento (1) se dispone
verticalmente, por lo que la barra (9) se diseña para hacerse pasar
verticalmente a través del mismo.
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