ES2284950T3 - Un molde para colada continua de flejes metalicos y dispositivo de refrigeracion. - Google Patents
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Abstract
Un molde para colada continua de flejes metálicos, que comprende un par de paredes laterales del molde (11) en lados opuestos de una cavidad de molde abierta en uno de sus extremos (C) que tiene un extremo de entrada (E) para recibir continuamente metal fundido y un extremo de salida (D) para descargar continuamente un fleje solidificado en movimiento (D) formado a partir del metal fundido, incluyendo cada una de dichas paredes laterales del molde (11) un bloque de grafito (13), y que comprende adicionalmente un sistema de refrigeración asociado con cada bloque de grafito (13) e incluyendo tubos de fluido refrigerante (15) que entran en contacto con el bloque de grafito, caracterizado porque el bloque de grafito (13) de cada una de dichas paredes laterales del molde (11) está formado por una pila de una multiplicidad de láminas de grafito alargadas (16) que tienen caras opuestas (13A) y bordes internos (16B), formando dichos bordes internos (16B) conjuntamente una superficie (16A) dirigidahacia la cavidad de molde (C), y porque los tubos de fluido refrigerante (15) se extienden a través de la pila transversalmente respecto a dichas caras opuestas (16A) de las láminas de grafito (16) formando la pila.
Description
Un molde para colada continua de flejes
metálicos y dispositivo de refrigeración.
Esta invención se refiere a un molde para colada
continua de flejes metálicos y más particularmente a un molde de
colada continua de la clase que comprende un par de paredes
laterales del molde en lados opuestos de una cavidad de molde
abierta en uno de sus extremos que tiene un extremo de entrada para
recibir continuamente metal fundido y un extremo de salida para
descargar continuamente un fleje solidificado en movimiento formado
a partir del metal fundido, incluyendo cada una de dichas paredes
laterales de molde un bloque de grafito, y comprendiendo
adicionalmente un sistema de refrigeración asociado con cada bloque
de grafito e incluyendo tubos de fluido refrigerante que entran en
contacto con el bloque de grafito.
En la técnica de colada continua de metales,
especialmente en la colada continua de metales o aleaciones no
ferrosas, tales como cobre o aleaciones basadas en cobre, es una
práctica habitual usar un molde de colada en el que las paredes de
la cavidad de molde abierta en uno de sus extremos están formadas
por placas revestidas con grafito, porque el grafito tiene
propiedades lubricantes ventajosas y una conductividad térmica
bastante alta. Estas propiedades son muy deseables, en primer lugar
porque una baja fricción entre las paredes de la cavidad del molde
y el fleje solidificado en movimiento es esencial y en segundo lugar
porque se necesita una alta conductividad térmica para permitir una
refrigeración eficaz del molde y de esta manera una solidificación
rápida del metal fundido suministrado continuamente a la cavidad de
molde.
Los documentos US 3 519 062 y US 3 809 148 A
muestran ejemplos de moldes para colada continua de flejes metálicos
en los que las caras internas de las paredes laterales de la
cavidad de molde están cubiertas por placas finas de revestimiento
de grafito. En el lado dirigido lejos de la cavidad de molde, las
placas revestidas con grafito se engranan y están soportadas por
miembros de soporte y refrigeración de metal. Estos miembros de
soporte y refrigeración no solo soportan y protegen la placa de
revestimiento de grafito sino que también sirven como camisas de
refrigeración a través de las cuales un líquido refrigerante se hace
pasar para llevarse el calor de la cavidad de molde a través de las
placas revestidas con grafito.
Se sabe también, aunque no es la práctica
habitual, cómo formar caras internas de las paredes laterales del
molde a partir de bloques gruesos o desbastes de grafito y
esencialmente dispensar con los miembros de soporte y refrigeración
convencionales. De esta manera, el documento GB 2 034 218 A describe
un molde de colada continua de la clase inicialmente indicada, en
el que la cavidad de molde horizontal está definida por un par de
bloques de grafito sólidos pesados que se sitúan uno encima del
otro y están provistos con huecos que definen la cavidad de molde
en sus caras internas enfrentadas. Un conjunto de tubos aplanados de
fluido refrigerante de metal se fuerzan contra las caras externas
de los bloques que se quiere mantener en contacto próximo con los
bloques para llevarse el calor transmitido desde la cavidad de
molde a través del espesor de los bloques de grafito.
Un objeto de la invención es proporcionar un
molde mejorado de colada continua de la clase indicada inicialmente
que puede producirse económicamente y que es capaz de refrigerar
eficazmente el metal fundido en la cavidad de molde.
De acuerdo con la invención se proporciona un
molde para colada continua de flejes metálicos, que comprende un
par de paredes laterales del molde en lados opuestos de una cavidad
de molde abierta en uno de sus extremos que tiene un extremo de
entrada para recibir continuamente metal fundido y un extremo de
salida para descargar continuamente un fleje solidificado en
movimiento formado a partir del metal fundido, incluyendo cada una
de dichas paredes laterales de molde un bloque de grafito, y que
comprende adicionalmente un sistema de refrigeración asociado con
cada bloque de grafito e incluyendo tubos de fluido refrigerante que
entran en contacto con el bloque de grafito, caracterizado porque
el bloque de grafito de cada una de dichas paredes laterales del
molde está formado de una pila de una multiplicidad de láminas de
grafito alargadas que tienen caras opuestas y bordes internos,
formando dichos bordes internos conjuntamente una superficie
dirigida hacia la cavidad de molde, y porque los tubos de fluido
refrigerante se extienden a través de la pila transversalmente
respecto a dichas caras opuestas de las láminas de grafito que
forman la pila.
La construcción laminada del bloque de grafito
le lleva a una producción sencilla y económica. Antes de que las
láminas de grafito se apilen se forman con aberturas para recibir
los tubos de fluido refrigerante, por ejemplo por perforación.
Entonces se apilan deslizándolos sobre los tubos. Cuando se completó
el apilado, la pila, que de esta manera encierra los tubos, se
compacta por la aplicación de fuerzas opuestas a los extremos de la
pila para forzar a las láminas a un contacto cercano cara a cara
entre sí y al mismo tiempo provocar un contacto próximo entre las
láminas y los tubos de fluido refrigerante.
Preferiblemente, un par de miembros finales
metálicos se aplican a los extremos de la pila en engranaje cara a
cara con la cara externa de las láminas de grafito más externas
respectivas de la pila. Los tubos de fluido refrigerante se alojan
preferiblemente en los miembros finales. De esta manera, las láminas
que forman la pila se mantienen juntas firmemente mediante los
tubos y los miembros finales de manera que el ensamblaje formado
por la pila, los tubos de fluido refrigerante y los miembros finales
pueden manejarse fácilmente como una unidad y las caras de la pila
pueden mecanizarse para hacerlas más suaves.
Una transferencia de calor particularmente
eficaz desde la cavidad de molde al fluido refrigerante que pasa a
través de los tubos de fluido refrigerante se obtiene formando la
pila a partir de láminas hechas de laminillas de grafito
compactadas orientadas para que sean generalmente paralelas a las
caras opuestas de las láminas de grafito. Con láminas de grafito
formadas de esta manera, la conductividad térmica en planos
paralelos a las caras de las láminas es considerablemente mayor que
la conductividad térmica en la dirección perpendicular a las
mismas.
La invención se describirá con mayor detalle a
continuación con referencia a los dibujos adjuntos en los que una
realización del molde de colada continua de acuerdo con la invención
se ilustra en forma de diagrama.
La Figura 1 es una vista en sección vertical a
lo largo de la línea l-l de la Figura 1 que ilustra
un ejemplo de un molde de colada continua que representa la
invención, mostrándose el molde con un embudo y fleje que se está
moldeando;
La Figura 2 es una vista en planta del molde
mostrado en la Figura 1, omitiéndose el embudo mostrado en la
Figura 1; y
La Figura 3 es una vista en alzado fraccionada
de uno de los dos bloques de grafito que forman las partes
esenciales del molde mostrado en la Figura 1.
En la realización de la invención mostrada a
modo de ejemplo en los dibujos, el molde de colada continua 10 de
acuerdo con la invención se usa para la colada vertical continua de
flejes metálicos. Como se entenderá, sin embargo, la invención no
se limita a una colada vertical; el concepto de la invención puede
aplicarse igualmente a una colada horizontal.
Como se muestra mejor en la Figura 1, y se sabe
bien en la técnica, el metal fundido se vierte continuamente desde
un embudo T a una cavidad de molde C generalmente paralelepipédica
que se extiende verticalmente a través del molde 10 y está abierta
en la parte superior y en la parte inferior del molde. El metal
fundido en el embudo T se vierte a través de una boquilla N en la
parte superior o extremo de entrada E de la cavidad de molde C
donde forma un menisco relativamente estacionario cubierto por un
fundente líquido. Durante su paso desde el extremo de entrada E a
la parte inferior o extremo de salida D de la cavidad de molde C el
metal fundido es enfriado por el molde para formar un cordón
metálico solidificado S, que en este caso es un fleje y de esta
manera de una anchura que es un múltiplo grande del espesor.
Durante el funcionamiento, el molde 10 se monta
entre un par de bloques de montaje M de una máquina de colada, que
puede ser de un diseño convencional. El molde comprende
apropiadamente un par de paredes laterales separadas, designadas en
general mediante 11, y un par de paredes finales 12 formadas por un
par de barras de grafito y uniendo el hueco entre los lados
internos enfrentados de las paredes laterales 11 de manera que el
lado y las paredes finales 11, 12 definen conjuntamente la cavidad
de molde C. La Figura 2 muestra claramente la forma rectangular de
la cavidad de molde C según se observa en la dirección en la que se
mueve el metal de moldeo a través del pasaje formado por la cavidad
de molde.
Las paredes laterales 11 son de un diseño
sustancialmente idéntico. Cada pared lateral comprende dos partes
principales, en concreto, una plancha o bloque de grafito 13 una de
cuyas caras, la cara interna 13A, está dirigida hacia la cavidad de
molde C y la cara opuesta o externa se dirige lejos de la cavidad de
molde, y una placa de refuerzo 14 que está asegurada a los bloques
de montaje M y soporta y protege el bloque de grafito 13. La placa
de refuerzo 14 cubre toda la cara externa del bloque de grafito 13 y
engrana también los extremos del mismo. El bloque de grafito 13 y
su construcción son únicos y se describirán con detalle a
continuación, mientras que la placa de refuerzo 14 puede ser de un
diseño sustancialmente convencional y no es necesario describirla
adicionalmente.
Hay un sistema de refrigeración asociado con
cada pared lateral 11 que es en gran medida convencional excepto
por una parte del mismo. Esta parte se incluye en el bloque de
grafito 13 y comprende un conjunto de tubos de fluido refrigerante
paralelos 15 de metal, tal como cobre. Otras partes (no mostradas)
del sistema incluyen medios incorporados en las placas de refuerzo
14 para hacer pasar un líquido refrigerante a través del bloque de
grafito 13. Como se muestra en los dibujos, los tubos se extienden
horizontalmente -es decir, transversalmente respecto a la dirección
en la que el metal de moldeo se mueve a través de la cavidad de
molde C- entre extremos opuestos del bloque de grafito 15 a lo
largo de un plano vertical aproximadamente centralmente entre las
grandes caras verticales 13A, 13B del bloque de grafito 13.
El bloque de grafito 13 de cada pared lateral 11
está formado por un gran número de hojas o láminas finas de grafito
16 (espesor por ejemplo de aproximadamente 1 mm) alargadas,
rectangulares, de tipo fleje fino que se apilan con sus superficies
o caras 16A más anchas engranadas entre sí y sus superficies o
bordes longitudinales 16B más estrechos formando conjuntamente los
lados o caras anchas 13A, 13B de la pila o bloque recto de grafito
13 de tipo plancha paralelepipédica formado de esta manera. La cara
interna 13A del bloque de grafito 13 montado en el molde 10 forma
uno de los lados de la cavidad de molde C.
Preferiblemente, las láminas 16 están hechas de
grafito escamoso, es decir, grafito compuesto esencialmente por
laminillas compactadas que están orientadas de manera que se
extienden en planos sustancialmente paralelos a las caras de las
hojas de grafito a partir de las cuales se cortan las láminas. Las
hojas de grafito (chapas y placas) de esta clase están disponibles
fácilmente como productos comerciales. Un atractivo particular de
dichas hojas de grafito en el contexto de la presente invención es
que su conductividad térmica en direcciones paralelas a las caras
es considerablemente mejor que su conductividad térmica
perpendicular a las caras. Los ejemplos de productos de hoja de
grafito disponibles en el mercado que son adecuados para el bloque
de grafito de acuerdo con la invención son comercializados por
Sigri Elektrografit GmbH, Meitingen bei Augsburg, Alemania, bajo
las denominaciones SIGRAFLEX-F (chapas) y
SIGRAFLEX-L (placas).
Para el propósito de la presente invención,
concretamente para conseguir unas propiedades de conducción de
calor tan favorables como sea posible, es deseable que la densidad
del grafito que constituye las láminas sea tan alta como sea
posible. Podría ser ventajoso, por lo tanto, aumentar la densidad de
las hojas de grafito escamoso disponibles en el mercado sometiendo
las hojas, o las láminas cortadas a partir de ellas, a un
tratamiento de densificación, tal como mediante laminado, antes de
que se formen las pilas.
Antes de que el bloque de grafito 13 se forme
apilando las láminas 16, se forman aberturas, por ejemplo perforando
las láminas para permitir la recepción de los tubos de fluido
refrigerante 15. El tamaño de las aberturas debe ajustarse con
precisión con el tamaño de los tubos de fluido refrigerante 15 de
manera que se consigue un ajuste exacto de los tubos en las
aberturas. Dicho ajuste es esencial para obtener una transferencia
de calor eficaz desde el grafito al líquido refrigerante que fluye
en los tubos de fluido refrigerante.
Un procedimiento conveniente para formar la pila
desde las láminas abiertas 16 es asegurar un extremo de los tubos
de fluido refrigerante 15 a un miembro final 17, preferiblemente una
placa rectangular de aproximadamente la longitud y anchura de las
láminas 16 (véase la Figura 3 donde el espesor de la lámina se ha
exagerado por claridad), de manera que los tubos se extienden en
una relación paralela precisa, y deslizándose después las láminas
16 sobre los extremos opuestos de los tubos y empujándolos a lo
largo de los tubos hasta que están en engranaje cara a cara entre
sí. Cuando se han añadido todas las láminas 16 necesarias para
formar la pila, se aplica un miembro final similar 17 a la pila y
se aplica presión en direcciones opuestas a través de los miembros
finales para compactar la pila y las láminas 16 que forman la
pila.
Dicha compactación potencia el contacto de la
lámina con los tubos de fluido refrigerante 15 y promueve así la
transferencia de calor desde la lámina 16 al fluido refrigerante que
fluye en los tubos.
Siguiendo el ensamblaje descrito anteriormente
del bloque de grafito 13 con los tubos de fluido refrigerante 15
acomodados en el mismo, las grandes caras 13A, 13B del bloque de
grafito se mecanizan, tal como por laminado, de manera que el
bloque de grafito se reduce a las dimensiones precisas apropiadas y
tendrá superficies suaves. El bloque terminado de esta manera se
monta después a su placa de refuerzo y se instala en la máquina de
colada. Los miembros finales 17 de tipo placa - mostrados en los
dibujos, que engranan las caras externas de las láminas finales o
más externas 16C (Figura 3) de la pila, pueden formar parte de o
unirse con los alojamientos (no mostrados) en los que los extremos
de los tubos de fluido refrigerante 15 alojados en los miembros
finales están conectados a los medios adecuados para hacer pasar el
fluido refrigerante a través de los tubos de fluido
refrigerante.
Como se ha descrito anteriormente, las caras
enfrentadas 13A de los bloques de grafito 13 forman partes de las
paredes de la cavidad de molde C. Está dentro del alcance de la
invención, aunque no se prefiere, revestir los bloques de grafito
13 con placas de grafito de revestimiento finas, por ejemplo de 3 mm
de espesor.
Aunque el bloque de grafito 13 se ilustra y se
describe como un componente de un molde de colada continua, su
aplicabilidad como dispositivo de refrigeración se extiende a otras
aplicaciones. En consecuencia, el dispositivo de refrigeración
formado por el bloque de grafito 13 está dentro del alcance de la
invención como se reivindica independientemente de su uso en una
aplicación particular, en el campo del procesado de metales o en
otras áreas.
Claims (8)
1. Un molde para colada continua de flejes
metálicos, que comprende un par de paredes laterales del molde (11)
en lados opuestos de una cavidad de molde abierta en uno de sus
extremos (C) que tiene un extremo de entrada (E) para recibir
continuamente metal fundido y un extremo de salida (D) para
descargar continuamente un fleje solidificado en movimiento (D)
formado a partir del metal fundido, incluyendo cada una de dichas
paredes laterales del molde (11) un bloque de grafito (13), y que
comprende adicionalmente un sistema de refrigeración asociado con
cada bloque de grafito (13) e incluyendo tubos de fluido
refrigerante (15) que entran en contacto con el bloque de grafito,
caracterizado porque el bloque de grafito (13) de cada una de
dichas paredes laterales del molde (11) está formado por una pila
de una multiplicidad de láminas de grafito alargadas (16) que tienen
caras opuestas (13A) y bordes internos (16B), formando dichos
bordes internos (16B) conjuntamente una superficie (16A) dirigida
hacia la cavidad de molde (C), y porque los tubos de fluido
refrigerante (15) se extienden a través de la pila transversalmente
respecto a dichas caras opuestas (16A) de las láminas de grafito
(16) formando la pila.
2. Un molde de colada continua de acuerdo con la
reivindicación 1, que incluye un par de miembros finales metálicos
(17) en engranaje cara a cara con la cara externa (16A) de las dos
láminas de grafito más externas respectivas (16C) de la pila,
estando alojados los tubos de fluido refrigerante (15) en dichos
miembros finales.
3. Un molde de colada continua de acuerdo con la
reivindicación 1 o 2, en el que las láminas de grafito (16) de cada
pila están orientadas de manera que sus bordes internos (16) se
extienden entre los extremos de entrada y de salida (E, D) de la
cavidad de molde (C), por lo cual durante el funcionamiento del
molde los tubos de fluido refrigerante (15) se extienden
transversalmente respecto a la dirección del movimiento del fleje
(S) descargando a través del extremo de salida (D) de la cavidad de
molde.
4. Un molde de colada continua de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que un par de
paredes finales opuestas (12) de la cavidad de molde (C) están
formadas por un par de barras de grafito que unen el hueco entre
dichas paredes laterales (11) a lo largo de los extremos de las
pilas de láminas de grafito (16).
5. Un molde de colada continua de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que incluye para cada
una de dichas paredes laterales del molde (11) un miembro de
revestimiento de la cavidad de molde formado por una placa de
grafito fina soportada por dicha pila de láminas (16).
6. Un molde de colada continua de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que incluye para cada
pila de láminas de grafito (16) una placa de soporte de pila (14)
sustancialmente coextensiva con la pila.
7. Un molde de colada continua de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dichas
láminas de grafito (16) están hechas de laminillas de grafito
compactadas orientadas para que sean generalmente paralelas a
dichas caras opuestas (16A) de las láminas de grafito.
8. Un dispositivo de refrigeración que comprende
una pila de una multiplicidad de láminas de grafito alargadas (16)
que tienen caras opuestas (16A) y bordes internos (16B), formando
dichos bordes internos conjuntamente una superficie (13A) para
recibir calor de un objeto a enfriar, y que comprende adicionalmente
tubos de fluido refrigerante (15) que se extienden a través de la
pila transversalmente respecto a dichas caras opuestas (16A) de las
láminas (16) que forman la pila.
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