ES2270079T3 - Procedimiento para fabricar un molde y dispositivo para colar anodos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para fabricar un molde de colada (4) para ánodos de cobre, caracterizado porque un molde en bruto (7) se produce mediante la separación de una barra (6) colada en continuo y, a continuación, a partir del molde en bruto (7) se fabrica un molde de colada (4) correspondiente a la forma de un ánodo de cobre para la fabricación electrolítica de cobre.
Description
Procedimiento para fabricar un molde y
dispositivo para colar ánodos.
La invención se refiere a un procedimiento para
fabricar un molde de colada para ánodos de cobre.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Según la invención, este objetivo se consigue
porque el molde de colada está conformado a partir de un material
colado en continuo.
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.
Un campo de aplicación preferible consiste en la
fabricación de un molde de colada para la producción de ánodos de
cobre.
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.
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.
Un procedimiento de fabricación típico se
realiza de tal forma que el molde en bruto se fabrica a partir de
una barra poligonal.
Asimismo, es posible fabricar el molde en bruto
a partir de una barra redonda.
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.
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.
Asimismo, es posible que la barra colada se
fabrique con una superficie de sección transversal mayor que un
contorno exterior del molde de colada.
Un procedimiento de procesamiento típico
consiste en procesar el molde en bruto mediante un procedimiento de
laminación antes de realizar el molde de colada.
Asimismo, es posible que el molde en bruto sea
sometido a un procedimiento de forja antes de realizar la concavidad
de colada.
Además, es posible que el molde en bruto sea
sometido a un procedimiento de prensado antes de realizar la
concavidad de colada.
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.
En particular, es posible realizar la concavidad
de colada mediante un procedimiento de fresado.
Una fabricación alternativa puede realizarse de
tal forma que la concavidad de colada se realice por un
procedimiento de procesamiento de conformación.
Típicamente, un procedimiento de conformación se
realiza de tal forma que la concavidad de colada se realice mediante
un procedimiento de forja.
Además, es posible realizar la concavidad de
colada mediante un procedimiento de prensado.
Una selección típica de material consiste en que
el molde de colada está conformado por cobre-SE.
Asimismo, es posible que el molde de colada esté
conformado por cobre-SF.
Finalmente, también es posible que el molde de
colada esté conformado por cobre-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.
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.
En los dibujos están representados
esquemáticamente algunos ejemplos de realización de la invención.
Muestran:
La figura 1 una vista lateral de una pieza
metálica moldeada, configurada como ánodo,
la figura 2 una vista lateral según la
dirección visual II en la figura 1,
la figura 3 una vista en planta desde arriba
de un molde de colada para fabricar el ánodo según la figura 1,
la figura 4 una sección transversal según la
línea de corte IV-IV en la figura 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,
la figura 6 una disposición de las zonas de la
barra, modificada con respecto a la figura 5, y
la figura 7 otra disposición modificada de las
zonas de la barra.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Claims (24)
1. Procedimiento para fabricar un molde de
colada (4) para ánodos de cobre, caracterizado porque un
molde en bruto (7) se produce mediante la separación de una barra
(6) colada en continuo y, a continuación, a partir del molde en
bruto (7) se fabrica un molde de colada (4) correspondiente a la
forma de un ánodo de cobre para la fabricación electrolítica de
cobre.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el molde en bruto (7) se fabrica a
partir de una barra (6) colada en continuo de cobre.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el molde en bruto (7) se fabrica a
partir de una barra (6) colada en continuo de una aleación de
cobre.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el molde en
bruto (7) se fabrica a partir de una barra (6) poligonal.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el molde en
bruto (7) se fabrica a partir de una barra (6) redonda.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la barra (6)
colada se fabrica con una superficie de sección transversal menor
que el contorno exterior del molde de colada (4).
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la barra (6)
colada se fabrica con una superficie de sección transversal igual
que el contorno exterior del molde de colada (4).
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la barra (6)
colada se fabrica con una superficie de sección transversal mayor
que un contorno exterior del molde de colada (4).
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el molde en
bruto (7) se procesa mediante un procedimiento de laminación antes
de fabricar la concavidad de colada (5).
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el molde en
bruto (7) se procesa mediante un procedimiento de forja antes de
fabricar la concavidad de colada (5).
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el molde en
bruto (7) se procesa mediante un procedimiento de prensado antes de
fabricar la concavidad de colada (5).
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la concavidad
de colada (5) se fabrica mediante una remoción de material.
13. Procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque la concavidad de colada (5) se fabrica
mediante un procedimiento de fresado.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la concavidad
de colada (5) se fabrica por un procedimiento de procesamiento de
conformación.
15. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque la concavidad de colada (5) se fabrica
mediante un procedimiento de forja.
16. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque la concavidad de colada (5) se fabrica
mediante un procedimiento de prensado.
17. Dispositivo para colar ánodos de cobre, que
está configurado como molde de colada (4) correspondiente a la forma
de un ánodo de cobre para la fabricación electrolítica de cobre, que
presenta al menos una concavidad de colada (5) para la conformación
del ánodo de cobre, caracterizado porque el molde de colada
(4) está conformado por un material colado en continuo.
18. Dispositivo según la reivindicación 17,
caracterizado porque el molde de colada (4) está conformado
con un negativo (5) de ánodo para fabricar el ánodo de cobre.
19. Dispositivo según la reivindicación 17 ó
18, caracterizado porque el molde de colada (4) está
conformado por cobre.
20. Dispositivo según una de las reivindicación
17 a 19, caracterizado porque el molde de colada (4) está
conformado por cobre-SE.
21. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque el molde de
colada (4) está conformado por cobre-SF.
22. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque el molde de
colada (4) está conformado por cobre-OF.
23. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 17 a 22, caracterizado porque el molde de
colada (4) está conformado por una aleación de cobre.
24. Dispositivo según la reivindicación 23,
caracterizado porque la aleación se compone de cobre al que
se ha añadido hasta un 10% de sustancias de aleación.
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