ES2270079T3 - PROCEDURE FOR MANUFACTURING A MOLD AND DEVICE FOR COLORING ANODES. - Google Patents
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Abstract
Description
Procedimiento para fabricar un molde y dispositivo para colar ánodos.Procedure for manufacturing a mold and device for casting anodes.
La invención se refiere a un procedimiento para fabricar un molde de colada para ánodos de cobre.The invention relates to a method for manufacture a casting mold for copper anodes.
Además, la invención se refiere a un dispositivo para colar ánodos de cobre, configurado como molde de colada que presenta al menos una concavidad de colada para la conformación del ánodo de cobre.In addition, the invention relates to a device for casting copper anodes, configured as a casting mold that has at least one casting concavity for shaping the copper anode
Una pluralidad de materiales metálicos en estado fundido se cuelan en moldes para fabricar piezas con un contorno predefinido. Por ejemplo, un procedimiento de colada de este tipo se realiza en la fabricación de ánodos de cobre. Este tipo de ánodos de cobre se fabrican en la producción de cobre en un paso intermedio para producir, como producto final, cobre de alta pureza.A plurality of metallic materials in state cast cast into molds to make parts with an outline predefined For example, such a casting procedure will be performs in the manufacture of copper anodes. This type of anodes of copper are manufactured in copper production at an intermediate step to produce, as the final product, high purity copper.
Por el documento US-A-4.589.930 se conoce ya un molde de colada de una aleación de cobre. El molde de colada se fabrica de un material de cobre colado que se somete a los pasos de procedimiento de una conformación en caliente, de un recocido de disolución, de una conformación en frío, así como a un envejecimiento. El molde está configurado como molde hueco en dos piezas, formando las dos piezas individuales un cuerpo hueco que limita el espacio del molde.For the document US-A-4,589,930 a mold is already known of casting a copper alloy. The casting mold is manufactured from a cast copper material that undergoes the steps of procedure of hot forming, annealing of dissolution, of a cold forming, as well as a aging. The mold is configured as a hollow mold in two pieces, the two individual pieces forming a hollow body that Limit mold space.
Por A.K. BISWAS AND W.G. DAVENPORT: "Extractive Metallurgy of Copper" 1994, PERGAMON, XP002248780 se conoce ya emplear un molde colado para la fabricación de ánodos de cobre.By A.K. BISWAS AND W.G. DAVENPORT: "Extractive Metallurgy of Copper" 1994, PERGAMON, XP002248780 it is already known to use a cast mold for the manufacture of anodes coppermade.
Una producción típica de cobre se realiza de tal forma que, en primer lugar, a partir de concentraciones de cobre sulfídicas, durante varios pasos de proceso, mediante fusión y oxidación se prepara un producto con una parte del 99%, aproximadamente, de cobre puro. Entonces, este cobre puro se procesa hasta ánodos de cobre que se someten a una refinación electrolítica en baños electrolíticos. Un procesamiento típico del cobre bruto en ánodos se realiza de tal forma que el cobre bruto líquido se vierte en moldes metálicos. Ha dado especialmente buenos resultados el uso de moldes de cobre que antes de verter el cobre bruto líquido se recubren con un agente desmoldeador para facilitar el procedimiento de desmoldeo subsiguiente.A typical copper production is done in such a way way that first of all from copper concentrations sulfide, during several process steps, by fusion and oxidation a product with a 99% portion is prepared, approximately pure copper. So, this pure copper is processed up to copper anodes that undergo electrolyte refining in electrolytic baths. A typical processing of raw copper in anodes are performed in such a way that the liquid raw copper is poured in metal molds. The use has been especially good of copper molds that before pouring the liquid raw copper coated with a release agent to facilitate the procedure subsequent demoulding.
Típicamente, los moldes se fabrican de tal forma que en una masa metálica fundida se introduce un molde macho, cuyo contorno corresponde a las piezas metálicas que se fabricarán posteriormente. Tras separar el molde macho del molde, los moldes pueden usarse para fabricar las piezas metálicas.Typically, molds are manufactured in such a way that a male mold is introduced into a molten metal mass, whose contour corresponds to the metal parts that will be manufactured later. After separating the male mold from the mold, the molds They can be used to make metal parts.
Al usar este tipo de moldes de metales colados se ha demostrado que la vida útil de estos moldes es muy limitada. Al fabricar los moldes se producen tensiones de material que pueden conducir a la formación de grietas durante su uso posterior. Las grietas pequeñas aún pueden repararse, aunque con un gasto correspondiente, pero si se producen grietas más grandes, los moldes no se pueden seguir usando.When using this type of cast metal molds It has been shown that the life of these molds is very limited. Tensions of material are produced when manufacturing the molds lead to cracking during later use. The Small cracks can still be repaired, although with an expense corresponding, but if larger cracks occur, the molds They can't be used anymore.
También en otro procedimiento de fabricación para la producción de moldes, según el que, para la fabricación de los moldes, el metal líquido se vierte en un molde propio que en la zona del fondo contiene un modelo de ánodo para predeterminar el contorno para el ánodo que ha de colarse, durante un proceso de enfriamiento se producen efectos térmicos similares que también en este caso conducen a tensiones interiores del material. En todos los procedimientos empleados hasta ahora para fabricar los moldes, además es preciso repasar el molde colado inicialmente, para proporcionar una geometría de forma suficientemente precisa para la producción de las piezas metálicas.Also in another manufacturing procedure for the production of molds, according to which, for the manufacture of the molds, the liquid metal is poured into an own mold that in the bottom area contains an anode model to predetermine the contour for the anode to be cast during a process of cooling occurs similar thermal effects that also in This case leads to internal stresses of the material. In all the procedures used so far to manufacture the molds, It is also necessary to review the cast initially provide geometry accurately enough for the Production of metal parts.
Otro problema del uso de moldes colados consiste en que los moldes son relativamente diferentes entre sí. Esto resulta porque, especialmente en caso de usar cobre como material del molde, durante la colada, el cobre absorbe oxígeno expulsando gases durante un proceso de enfriamiento. Esto hace que se produzcan poros, y al usar cobre pueden precipitarse adicionalmente óxidos de cobre. Estos efectos conducen también a una evacuación irregular del calor tanto durante la fabricación del molde como durante la producción posterior de las piezas metálicas. Una evacuación del calor tan irregular fomenta la formación de grietas y acelera el crecimiento de grietas. La irregularidad de los moldes unos respecto a otros tiene además el efecto de que la duración de los distintos moldes es muy distinta, de modo que tienen que recambiarse continuamente distintos moldes. El resultado son constantes interrupciones de la producción en la fabricación de las piezas metálicas.Another problem with the use of cast molds is in that the molds are relatively different from each other. This It results because, especially in the case of using copper as a material from the mold, during casting, copper absorbs oxygen by expelling gases during a cooling process. This causes them to occur. pores, and when using copper, oxides of copper. These effects also lead to irregular evacuation of the heat both during mold manufacturing and during subsequent production of metal parts. An evacuation of such irregular heat encourages the formation of cracks and accelerates the crack growth The irregularity of the molds about to others it also has the effect that the duration of the different molds are very different, so they have to be replaced continuously different molds. The result is constant. production interruptions in parts manufacturing metallic
Una desventaja adicional del uso de los moldes colados actuales consiste en que resulta relativamente complicado realizar modificaciones del contorno del molde y en que los errores de material en el molde, que conducen a moldes con negativos de ánodo demasiado grandes por zonas, que sólo pueden corregirse mediante la aplicación relativamente complicada de material.An additional disadvantage of the use of molds current laundry is that it is relatively complicated make modifications of the mold contour and in which the errors of material in the mold, which lead to molds with negatives of anode too large by areas, which can only be corrected by the relatively complicated application of material.
La presente invención tiene el objetivo de mejorar un procedimiento del tipo mencionado al principio, de tal forma que puedan fabricarse moldes de alta calidad y con una alta precisión de reproducción.The present invention has the objective of improve a procedure of the type mentioned at the beginning, of such so that high quality molds can be manufactured with a high reproduction accuracy
Según la invención, este objetivo se consigue de tal forma que un molde en bruto se fabrica mediante la separación de una barra colada en continuo y, a continuación, a partir del molde en bruto se fabrica un molde de colada correspondiente a la forma de un ánodo de cobre para la fabricación electrolítica de cobre.According to the invention, this objective is achieved by such that a rough mold is manufactured by separating a continuous casting bar and then from the mold a casting mold corresponding to the shape of the raw material is manufactured a copper anode for the electrolytic manufacture of copper.
Otro objetivo de la invención es construir un dispositivo del tipo mencionado al principio, de tal forma que se consiga una larga vida útil y una alta calidad de las piezas metálicas que han de colarse.Another objective of the invention is to build a device of the type mentioned at the beginning, so that it get a long service life and high quality parts Metals that have to sneak in.
Según la invención, este objetivo se consigue porque el molde de colada está conformado a partir de un material colado en continuo.According to the invention, this objective is achieved. because the casting mold is formed from a material continuous casting.
El uso de un material colado en continuo como material de partida para el molde de colada permite proporcionar características muy homogéneas del material dentro del molde de colada y evita en gran medida tensiones de material dentro del molde. Tras dividir la barra colada en continuo en una cantidad necesaria de moldes en bruto y, por tanto, en una cantidad de piezas de la barra, los moldes en bruto presentan unas características de material prácticamente idénticas entre sí. Tras su separación de la barra, los moldes en bruto se someten a un tratamiento adecuado del material para realizar el contorno del negativo del ánodo para la conformación de las piezas. Cada molde en bruto se somete al mismo procedimiento de tratamiento, de modo que también de esta manera se consigue una precisión de reproducción muy elevada.The use of a continuous casting material as Starting material for the casting mold allows to provide very homogeneous characteristics of the material inside the mold casting and largely avoids material stresses within the mold. After dividing the continuous casting bar in an amount necessary of raw molds and, therefore, in a quantity of pieces of the bar, the raw molds have characteristics of material virtually identical to each other. After his separation from the bar, the raw molds undergo proper treatment of the material to perform the anode negative contour for the conformation of the pieces. Each raw mold is subjected to it treatment procedure, so that in this way also It achieves a very high reproduction accuracy.
Un campo de aplicación preferible consiste en la fabricación de un molde de colada para la producción de ánodos de cobre.A preferable field of application consists of the manufacture of a casting mold for the production of anodes of copper.
Con vistas a una evacuación eficaz del calor durante el enfriamiento de las piezas coladas, se propone que el molde en bruto se fabrique a partir de una barra colada en continuo de cobre.With a view to effective heat evacuation during the cooling of the castings, it is proposed that the raw mold is manufactured from a continuous casting bar coppermade.
Otra mejora de las propiedades del material puede alcanzarse fabricando el molde en bruto a partir de una barra colada en continuo de una aleación de cobre.Another improvement of material properties can be achieved by manufacturing the raw mold from a bar continuous casting of a copper alloy.
Un procedimiento de fabricación típico se realiza de tal forma que el molde en bruto se fabrica a partir de una barra poligonal.A typical manufacturing procedure is performed in such a way that the raw mold is manufactured from a polygonal bar
Asimismo, es posible fabricar el molde en bruto a partir de una barra redonda.It is also possible to manufacture the raw mold from a round bar.
En caso de un tratamiento previsto de la barra colada es posible fabricar la barra colada con una superficie de sección transversal menor que el contorno exterior del molde de colada.In case of a planned treatment of the bar casting it is possible to manufacture the casting bar with an area of cross section smaller than the outer contour of the mold wash.
En caso de una separación directa de los moldes en bruto está previsto que la barra colada se fabrique con una superficie de sección transversal igual que el contorno exterior del molde de colada.In case of a direct separation of the molds It is planned that the casting bar is manufactured with a cross sectional area same as the outer contour of the casting mold.
Asimismo, es posible que la barra colada se fabrique con una superficie de sección transversal mayor que un contorno exterior del molde de colada.It is also possible that the casting bar is manufacture with a cross-sectional area larger than a external contour of the casting mold.
Un procedimiento de procesamiento típico consiste en procesar el molde en bruto mediante un procedimiento de laminación antes de realizar el molde de colada.A typical processing procedure It consists of processing the raw mold by a process of lamination before making the casting mold.
Asimismo, es posible que el molde en bruto sea sometido a un procedimiento de forja antes de realizar la concavidad de colada.It is also possible that the raw mold is underwent a forging procedure before performing the concavity of laundry.
Además, es posible que el molde en bruto sea sometido a un procedimiento de prensado antes de realizar la concavidad de colada.In addition, it is possible that the raw mold is underwent a pressing procedure before performing the wash concavity.
La fabricación del contorno de colada para las piezas puede realizarse de tal forma que la concavidad de colada se realice mediante una remoción de material.Casting contour manufacturing for pieces can be made in such a way that the casting concavity is perform by removing material.
En particular, es posible realizar la concavidad de colada mediante un procedimiento de fresado.In particular, it is possible to realize the concavity of casting by a milling procedure.
Una fabricación alternativa puede realizarse de tal forma que la concavidad de colada se realice por un procedimiento de procesamiento de conformación.An alternative manufacturing can be carried out of such that the casting concavity is carried out by a conformation processing procedure.
Típicamente, un procedimiento de conformación se realiza de tal forma que la concavidad de colada se realice mediante un procedimiento de forja.Typically, a shaping procedure is performed in such a way that the casting concavity is carried out by a forging procedure.
Además, es posible realizar la concavidad de colada mediante un procedimiento de prensado.In addition, it is possible to realize the concavity of casting by a pressing procedure.
Una selección típica de material consiste en que el molde de colada está conformado por cobre-SE.A typical selection of material is that The casting mold is made of copper-SE.
Asimismo, es posible que el molde de colada esté conformado por cobre-SF.It is also possible that the casting mold is formed by copper-SF.
Finalmente, también es posible que el molde de colada esté conformado por cobre-OF.Finally, it is also possible that the mold casting consists of copper-OF.
Otra mejora de las propiedades de material del molde de colada puede realizarse de tal forma que el molde de colada esté conformado por una aleación de cobre. Como elementos de aleación pueden usarse, por ejemplo, plata, cromo, circonio, magnesio, zinc o aluminio.Another improvement of the material properties of the casting mold can be made in such a way that the casting mold It is made up of a copper alloy. As elements of Alloy can be used, for example, silver, chrome, zirconium, magnesium, zinc or aluminum.
Una composición de aleación típica se define porque la aleación se compone de cobre al que se ha añadido hasta un 10% de sustancias de aleación.A typical alloy composition is defined because the alloy is composed of copper to which has been added up to a 10% alloy substances.
En los dibujos están representados esquemáticamente algunos ejemplos de realización de la invención. Muestran:In the drawings they are represented schematically some embodiments of the invention. They show:
La figura 1 una vista lateral de una pieza metálica moldeada, configurada como ánodo,Figure 1 a side view of a piece molded metal, configured as anode,
la figura 2 una vista lateral según la dirección visual II en la figura 1,Figure 2 a side view according to the visual direction II in figure 1,
la figura 3 una vista en planta desde arriba de un molde de colada para fabricar el ánodo según la figura 1,Figure 3 a plan view from above of a casting mold for manufacturing the anode according to figure 1,
la figura 4 una sección transversal según la línea de corte IV-IV en la figura 3,Figure 4 a cross section according to the IV-IV cut line in Figure 3,
la figura 5 una vista en planta desde arriba de una barra colada, en la que están marcadas zonas de barra para separar moldes en bruto,Figure 5 a plan view from above of a cast bar, in which bar areas are marked for separate raw molds,
la figura 6 una disposición de las zonas de la barra, modificada con respecto a la figura 5, yFigure 6 an arrangement of the areas of the bar, modified with respect to figure 5, and
la figura 7 otra disposición modificada de las zonas de la barra.Figure 7 another modified provision of the areas of the bar.
Según la forma de realización en la figura 1, se puede realizar una pieza metálica (1) en forma de un ánodo que está conformado sustancialmente por un cuerpo de ánodo (2) y almas portantes (3) que sobresalen lateralmente. En la producción de cobre, un ánodo de este tipo se cuelga en un baño electrolítico estableciendo, a través de los almas portantes (3), un contacto eléctrico con rieles de alimentación. Al circular corriente por el baño electrolítico, el material del ánodo se disuelve y precipita en forma altamente pura sobre cátodos realizados típicamente de acero fino.According to the embodiment in Figure 1, it is you can make a metal part (1) in the form of an anode that is formed substantially by an anode body (2) and souls carriers (3) protruding laterally. Produced by copper, an anode of this type hangs in an electrolytic bath establishing, through the bearing souls (3), a contact Electric with power rails. When current flows through the electrolytic bath, the anode material dissolves and precipitates in highly pure form on cathodes typically made of steel fine.
La figura 2 muestra en una vista lateral que el cuerpo de ánodo (2) está realizado de forma relativamente masiva. En la aplicación descrita anteriormente, esto conduce a que se facilita una cantidad relativamente grande para el proceso de electrólisis.Figure 2 shows in a side view that the anode body (2) is performed relatively massively. In the application described above, this leads to that it is facilitated a relatively large amount for the process of electrolysis.
La figura 3 muestra un molde de colada (4) provisto de un negativo (5) de ánodo para la conformación de la pieza según la figura 1.Figure 3 shows a casting mold (4) provided with a negative (5) anode for shaping the piece according to figure 1.
La figura 4 muestra en sección transversal que el molde de colada (4) está provisto de un grosor de material relativamente grande respecto a una profundad de la concavidad de colada (5). De esta forma, se evita la deformación del molde de colada (4) al verter metales líquidos en el negativo (5) del ánodo.Figure 4 shows in cross section that the casting mold (4) is provided with a thickness of material relatively large with respect to a depth of the concavity of laundry (5). In this way, deformation of the mold is avoided. casting (4) when pouring liquid metals into the negative (5) of the anode.
Según la representación en la figura 5, la fabricación de los moldes de colada (4) se realiza de tal forma que, en primer lugar, de una barra (6) colada se separan moldes en bruto (7) como trozos de barra. Gracias a las propiedades muy homogéneas del material de la barra (6) colada, también los moldes en bruto (7) presentan unas propiedades de material muy homogéneas entre sí. Antes de separar los moldes en bruto (7), la barra (6) puede existir todavía en su forma colada, pero también es posible proveer la barra (6) primero de otro perfil de sección transversal y realizar, antes de la separación de los moldes en bruto (7) una transformación de la barra (6), por ejemplo, por laminación, forja o prensado. Asimismo, es posible someter los moldes en bruto (7), después de la separación de la barra (6), en primer lugar, a un proceso de formación modificando los contornos exteriores.According to the representation in Figure 5, the Casting mold manufacturing (4) is carried out in such a way that, firstly, raw molds are separated from a casting bar (6) (7) as pieces of bar. Thanks to the very homogeneous properties of the material of the bar (6) cast, also the raw molds (7) they have very homogeneous material properties with each other. Before separating the raw molds (7), the bar (6) may exist still in its cast form, but it is also possible to provide the bar (6) first of another cross section profile and perform, before of the separation of the raw molds (7) a transformation of the bar (6), for example, by rolling, forging or pressing. Likewise, it is possible to submit the raw molds (7), after separation from the bar (6), first, to a training process modifying the outer contours.
Para fabricar el contorno del negativo de ánodo (5), el molde en bruto (7) puede someterse a diferentes procedimientos de procesamiento de material. Se piensa, especialmente, en la aplicación de un proceso de fresado CNC automático, programado. Sin embargo, también es posible aplicar otros procedimientos de procesamiento con remoción o procedimientos de conformación. También a este respecto cabe mencionar, por ejemplo, la forja y el prensado.To fabricate the anode negative contour (5), the raw mold (7) can undergo different Material processing procedures. You think, especially in the application of a CNC milling process Automatic, scheduled. However, it is also possible to apply other processing procedures with removal or procedures of conformation. Also in this regard it is worth mentioning, example, forging and pressing.
La figura 6 muestra una disposición modificada para el posicionamiento de las zonas para los moldes en bruto (7) en la zona de la barra (6). La disposición representada en la figura 6 garantiza que los moldes en bruto (7) presenten propiedades muy homogéneas también en cuanto al comportamiento de flujo de material al colar la barra. La figura 7 muestra otra variante modificada.Figure 6 shows a modified arrangement for positioning the areas for raw molds (7) in the bar area (6). The arrangement represented in figure 6 guarantees that the raw molds (7) have very good properties also homogeneous in terms of material flow behavior When straining the bar. Figure 7 shows another modified variant.
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