ES2446140B1 - Procedimiento mejorado de colada - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un procedimiento de colada que permite la fabricación de una barra metálica (5) a partir de un metal fundido, poniendo en práctica dicho procedimiento una rueda rotativa (2) afectada de una garganta (3) perimetral y una banda (4) metálica de cierre de dicha garganta (3), comprendiendo dicho procedimiento una etapa de alimentación de la garganta (3) con metal (6) fundido y una etapa de enfriamiento de dicho metal (6) emplazado dentro de dicha garganta (3) en giro.#La característica principal de un procedimiento de colada según la invención es que la etapa de enfriamiento se realiza con unos medios (7) que impiden la formación de aire entre la banda metálica (4) de cierre y el metal (6) en fase de solidificación emplazado dentro de la garganta (3).
Description
Procedimiento mejorado de colada
La invención se refiere a un procedimiento mejorado de colada.
Este tipo de procedimiento se fundamenta en una rueda rotativa que comprende una
5 garganta perimetral y una banda metálica que tapa dicha garganta. En la garganta de la rueda cerrada en su giro mediante dicha banda metálica se introduce metal fundido, que puede ser por ejemplo cobre o aluminio, el cual se enfría a continuación con agua que entra en contacto con el molde constituido por dicha rueda y dicha banda metálica, con el fin de solidificar el metal.
10 Tales procedimientos de colada continua existen y ya han sido objeto de patentes. Cabe citar, por ejemplo, la solicitud de patente WO2006/046772, que describe un procedimiento de colada continua en el que intervienen una rueda en giro y una banda metálica de cierre, y cuya principal característica es que comprende una etapa de mantenimiento del metal solidificado en contacto con la rueda. En efecto, el metal originalmente fundido y que ha sido
15 solidificado por enfriamiento dentro de la rueda rotativa tiene tendencia a desprenderse prematuramente de la garganta de dicha rueda, dando lugar a esfuerzos originantes de grandes tensiones en la barra metálica así conformada, cuya ruptura es uno de los principales riesgos. Para encargarse de este mantenimiento contra la rueda, se disponen unos rodillos de presión alrededor de dicha rueda, en lugares específicos donde hay más
20 posibilidades de que se desprenda prematuramente la barra solidificada.
Ahora bien, un problema que se afronta con este tipo de procedimientos de colada es que la etapa de enfriamiento del metal origina inevitablemente la formación de un espacio de aire entre dicho metal y el molde. En efecto, el metal, cuando se enfría dentro de la garganta de la rueda, se solidifica contrayéndose, dando pie a la aparición de espacios de aire dentro de
25 dicha garganta, entre dicho metal y la banda metálica de cierre. La presencia de ese aire origina una disminución de los intercambios térmicos entre el metal en fase de solidificación y las paredes del molde constituido por la rueda y la banda metálica de cierre. La fase de enfriamiento no es homogénea y su realización lleva un considerable período, dando origen a una cierta ralentización en el ámbito de la producción de barras metálicas.
30 Los procedimientos de colada según la invención comprenden una etapa de enfriamiento optimizada, que favorece los intercambios térmicos entre el metal en fase de solidificación y las paredes de la garganta. Como consecuencia de ello, la fase de enfriamiento de tales procedimientos es homogénea y de mejor calidad y se realiza en un tiempo mucho más corto.
La invención tiene por objeto un procedimiento de colada que permite la fabricación de una barra metálica a partir de un metal fundido, poniendo en práctica dicho procedimiento una rueda rotativa afectada de una garganta perimetral y una banda metálica de cierre de dicha garganta, comprendiendo dicho procedimiento una etapa de alimentación de la garganta con metal fundido y una etapa de enfriamiento de dicho metal emplazado dentro de dicha garganta en giro.
La principal característica de un procedimiento según la invención es que la etapa de enfriamiento se realiza con unos medios que impiden la formación de aire entre la banda metálica de cierre y el metal en fase de solidificación emplazado dentro de la garganta. Generalmente, cuando el metal está en fase de solidificación, tiene tendencia a contraerse y, por tanto, a ocupar un volumen más restringido dentro de la garganta. Contribuye entonces en hacer que penetre aire en dicha garganta y en dificultar más los intercambios térmicos en la etapa de enfriamiento. Los medios intervinientes durante la etapa de enfriamiento de un procedimiento según la invención impiden, ya desde el inicio del proceso, la formación de ese aire perjudicial, en orden a favorecer los intercambios térmicos y acelerar así la fase de enfriamiento. Estos medios pueden ser de origen mecánico, neumático, eléctrico, hidráulico o magnético y deben ocupar poco espacio para no obstaculizar el desarrollo de un procedimiento según la invención. Tampoco deben estorbar en la extracción de la barra de metal solidificado de la rueda rotativa. Generalmente, la función de enfriamiento recae en un fluido líquido el cual puede ser, por ejemplo, agua. Este fluido líquido puede ser emitido en forma de chorros de agua o en forma de una pulverización contra las paredes de la garganta y contra la banda metálica. La banda metálica de cierre preferiblemente está realizada en acero.
Ventajosamente, los medios comprenden al menos un órgano sólido apto para ejercer una presión sobre la banda metálica, en orden a ceñir dicha banda contra el metal en fase de solidificación emplazado dentro de la garganta. El órgano sólido sirve de tope de opresión para mantener artificialmente la banda metálica contra el metal en fase de solidificación. Preferiblemente, este órgano ejerce un empuje sobre una anchura de la banda metálica correspondiente a la anchura total de la garganta. Es importante que el ceñimiento de la banda contra el metal en fase de solidificación sea completo a todo lo ancho de la garganta, con el fin de que no subsista ningún intersticio susceptible de ser ocupado por aire.
De manera preferente, cada órgano sólido está constituido por un rodillo.
De manera ventajosa, cada rodillo es una pieza cilíndrica abombada que posee dos caras extremas circulares y un eje de revolución que pasa por el centro de dichas caras, entrando en contacto con la banda metálica la superficie lateral externa alrededor de dicho eje. Es importante que cada rodillo tenga un perfil adaptado a la geometría de la garganta, para evitar la formación de intersticios de aire entre el metal solidificado emplazado en el fondo de la garganta y la banda metálica de cierre, y ello a todo lo ancho de la garganta.
De manera preferente, el número de rodillos ubicados alrededor de la rueda rotativa está comprendido entre uno y cinco. Los rodillos se distribuyen de manera homogénea alrededor de la rueda, con el fin de no dejar que subsista ningún sector demasiado alargado de la banda metálica sin esfuerzo de ceñimiento por un rodillo contra el metal en fase de solidificación en el fondo de la garganta.
Preferiblemente, cada rodillo está dotado de giro libre alrededor de su eje de revolución. Así puede ejercer su esfuerzo de presión contra la banda metálica al propio tiempo que acompaña la marcha de dicha banda.
Ventajosamente, la etapa de enfriamiento se realiza mediante una pulverización de agua sobre la banda metálica de cierre y sobre las paredes delimitadoras de la garganta.
De manera preferente, la sección transversal de la garganta es trapecial.
De acuerdo con otra forma preferida de realización de un procedimiento de colada según la invención, dicho procedimiento pone en práctica un sólo rodillo, apto para ser desplazado a lo largo de la garganta contra la banda metálica de cierre.
La invención tiene como segundo objeto una barra metálica sólida cuya característica principal es que está fabricada a partir de un procedimiento de acuerdo con la invención.
La invención tiene como tercer objeto un sistema de colada para la realización de un procedimiento según la invención y cuya característica principal es que comprende una rueda dotada de movimiento giratorio y afectada de una garganta perimetral, una banda metálica de cierre de dicha garganta, un dispositivo de enfriamiento y al menos un rodillo rotativo apto para ejercer una presión sobre dicha banda metálica.
Un procedimiento de colada según la invención presenta la ventaja de comprender una etapa optimizada de enfriamiento, que pone en práctica piezas mecánicas simples, con una geometría habitual y que, por lo tanto, son fáciles y rápidas de fabricar. Estas piezas añadidas prácticamente no ocasionan sobrecoste alguno, pues no precisan para funcionar de ninguna fuente energética propia. Este tiene la ventaja añadida de originar un aumento de la cadencia de fabricación de barras metálicas en virtud de la puesta en práctica de una etapa de enfriamiento acortada. Estos tienen finalmente la ventaja de poder fabricar barras metálicas de mejor calidad, debido a una etapa de enfriamiento más homogénea.
Se aporta seguidamente, haciendo referencia a las figuras 1 a 5, una descripción detallada de un procedimiento de colada según la invención.
La figura 1 es una vista general y simplificada de un sistema de colada que permite aplicar un procedimiento de colada según el estado de la técnica,
la figura 2 es una vista en sección de una garganta y de una banda metálica puestas en práctica en un procedimiento del estado de la técnica,
la figura 3 es una vista en sección de una garganta, de una banda metálica y de un rodillo rotativo puestos en práctica en un procedimiento según la invención,
la figura 4a es una vista en perspectiva de un rodillo rotativo que interviene en un procedimiento según la invención,
la figura 4b es una vista de costado del rodillo de la figura 4a, y
la figura 5 es una vista simplificada de una rueda, de una banda metálica y de unos rodillos que intervienen en un procedimiento según la invención.
Haciendo referencia a las figuras 1 y 5, un sistema de colada 1 que permite realizar un procedimiento de colada según la invención comprende una rueda rotativa 2 afectada de una garganta 3 perimetral y circular, una banda metálica 4 destinada a cerrar dicha garganta 3, un dispositivo de enfriamiento para enfriar el metal fundido 6 dentro de la garganta 3 y cinco rodillos 7 dispuestos alrededor de dicha rueda 2. En el dispositivo de enfriamiento intervienen una multiplicidad de toberas 8 distribuidas alrededor de la rueda 2 y destinadas a pulverizar agua sobre el sector de dicha rueda 2 que incluye el metal fundido 6. Preferiblemente, el metal que se ha de solidificar por medio de tal sistema de colada está constituido por aluminio, cobre o una aleación que comprende aluminio y/o cobre. La banda metálica 4, la cual se ha previsto para recubrir la garganta 3 de la rueda 2, está realizada ventajosamente en acero. Esta banda 4 se ubica alrededor de la rueda 2, contra la superficie externa de dicha rueda 2.
Haciendo referencia a las figuras 2 y 3, la anchura de dicha banda 4 es superior a la anchura de dicha garganta 3. La garganta 3 presenta un fondo plano 9 y una abertura, estando relacionados dicho fondo 9 y dicha abertura mediante dos paredes 10 laterales. La normal a este fondo 9 plano discurre según un eje radial de la rueda 2. Las dos paredes Haciendo referencia a las figuras 3, 4a y 4b, cada rodillo de presión 7 presenta un cuerpo 11 abombado, poseedor de dos caras extremas 12 circulares y planas. Dicho cuerpo 11 presenta un eje de revolución 16 que se une al centro de dichas caras extremas 12. Haciendo referencia a la figura 4b, dicho cuerpo 11 presenta un radio Rp mínimo por sus dos caras circulares 12 extremas y un radio máximo Rp+a por su centro, tomado a lo largo de su eje de revolución 16. Cada rodillo 7 va montado alrededor de la rueda 2, con facultad de movimiento giratorio alrededor de su propio eje de revolución 16 y de manera que ejerce un empuje sobre la banda metálica 4. Para ser más precisos, la banda metálica 4 obtura la garganta 3 al hallarse inserta entre la rueda 2 y cada rodillo 7 de presión.
Haciendo referencia a las figuras 1 y 5, la rueda 2 presenta un punto de entrada 13, por el que es vertido el metal fundido que se va a solidificar, y un punto de salida 14 por el que se desvincula de la rueda 2 el metal fundido solidificado en forma de barra para poder ser arrollado a continuación en estado sólido alrededor de una bobina. El sector de la rueda 2 situado entre el punto de entrada 13 y el punto de salida 14 y en el cual se efectúa el proceso de solidificación del metal fundido discurre por un ángulo de más de 180°.
Haciendo referencia a la figura 5, el sistema de colada que permite realizar un procedimiento de colada según la invención comprende entre uno y cinco rodillos de presión 7, distribuidos de manera homogénea alrededor del sector activo de la rueda 2. Así,
-Si el número de rodillos = 1, entonces α1 ε [10°-180°] y α2 = α3 = α4 = α5 = 0
-Si el número de rodillos = 2, entonces α1 ε [10°-95°], α2 ε [95°-180°] y α3 = α4 = α5 = 0
-Si el número de rodillos = 3, entonces α1 ε [10°-66°], α2 ε [66°-122°], α3 ε [122°-180°] y α4 = α5 = 0
-Si el número de rodillos = 4, entonces α1 ε [10°-52,5°], α2 ε [52,5°-95°], α3 ε [95°-137,5°], α4 ε [137,5°-180°] y α5 = 0
-Si el número de rodillos = 5, entonces α1 ε [10°-44°], α2 ε [44°-78°], α3 ε [78°-112°], α4 ε [112°-146°] y α5 ε [146°-180°]
El sector activo de la rueda 2 representa la porción de dicha rueda 2 en la cual se efectúa un procedimiento de colada según la invención.
Un procedimiento de colada según la invención se desarrolla observando las siguientes fases.
El metal fundido 6 se lleva en continuo a nivel del punto de entrada 13 de la rueda 2, vertiéndose dentro de la garganta 3. La rueda 2, que es movida giratoriamente, hace pasar el metal 6 así depositado al interior de la garganta 3 bajo la banda metálica 4, en medio de las toberas 8 de pulverización de agua. El agua así proyectada contra las paredes de la garganta 3 y contra la banda metálica 4 enfría el metal fundido 6 emplazado dentro de dicha garganta 3, con lo que dicho metal 4 emprende entonces una fase de solidificación que redunda especialmente en una disminución de su volumen.
Haciendo referencia a la figura 2, en la puesta en práctica de un procedimiento de colada según el estado de la técnica, entre dicho metal 6 en fase de solidificación y la banda metálica 4 que recubre la garganta 3 se forman entonces unos intersticios 15. Estos intersticios 15, que se llenan de aire, ralentizan la fase de solidificación del metal 6, por causa de la mala conducción térmica del aire. Consecuentemente, la presencia del aire dentro de la garganta 3 alarga significativamente el tiempo de fabricación de las barras 5 de metal.
Haciendo referencia a la figura 3, con objeto de remediar la formación de aire dentro de la garganta 3 de la rueda 2 en giro, se disponen alrededor de dicha rueda 2 unos rodillos de presión 7 con el fin de ceñir la banda metálica 4 contra el metal 6 en fase de solidificación emplazado dentro de la garganta 3. Estos rodillos 7 van fijados a un elemento exterior de la rueda 2 y pueden pivotar alrededor de su eje de revolución 16 en el sentido indicado por la flecha curvada 17, disponiéndose cada uno de dichos ejes de revolución 16 perpendicularmente al sentido de marcha de la banda metálica 4 alrededor de la rueda 2 en giro. Los rodillos 7 se ubican en el exterior de la banda metálica 4 y, por tanto, pueden ejercer sobre dicha banda 4 un empuje en el sentido indicado por la flecha rectilínea 20, con el fin de que ésta pueda entrar en contacto con el metal 6 en fase de solidificación e impedir así la formación de un intervalo de aire dentro de dicha garganta 3, entre dicho metal 6 y dicha banda 4. Al impedir la formación de aire dentro de la garganta 3, se ven mejorados los intercambios térmicos en la fase de enfriamiento en el seno de dicha garganta 3, acelerando el proceso de solidificación del metal 6. Un procedimiento de colada según la invención permite fabricar más rápidamente y en mejores condiciones una barra de metal sólido.
Por afán de rigor sobre las figuras 2 y 3, es de señalar que el metal 6 en curso de solidificación presenta una parte periférica 21 sólida, por enfriarse esta en primer lugar, y un núcleo 22 líquido, todavía sin endurecer.
Claims (10)
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imagen1 imagen2 REIVINDICACIONES1. Procedimiento de colada que permite la fabricación de una barra metálica (5) a partir de un metal fundido, poniendo en práctica dicho procedimiento una rueda rotativa (2) afectada de una garganta (3) perimetral y una banda (4) metálica de cierre de dicha garganta (3), comprendiendo dicho procedimiento una etapa de alimentación de la garganta(3) con metal (6) fundido y una etapa de enfriamiento de dicho metal (6) emplazado dentro de dicha garganta (3) en giro, caracterizado porque la etapa de enfriamiento se realiza con unos medios (7) que impiden la formación de aire entre la banda metálica (4) de cierre y el metal (6) en fase de solidificación emplazado dentro de la garganta (3). -
- 2.
- Procedimiento de colada según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios comprenden al menos un órgano sólido (7) apto para ejercer una presión sobre la banda metálica (4), en orden a ceñir dicha banda (4) contra el metal (6) en fase de solidificación emplazado dentro de la garganta (3).
-
- 3.
- Procedimiento de colada según la reivindicación 2, caracterizado porque cada órgano sólido está constituido por un rodillo (7).
-
- 4.
- Procedimiento de colada según la reivindicación 3, caracterizado porque cada rodillo
(7) es una pieza cilíndrica abombada que posee dos caras (12) extremas circulares y un eje de revolución (16) que pasa por el centro de dichas caras (12) y porque la superficie lateral externa (11) alrededor de dicho eje (16) entra en contacto con la banda metálica (4). -
- 5.
- Procedimiento de colada según una cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque el número de rodillos (7) ubicados alrededor de la rueda rotativa (12) está comprendido entre uno y cinco.
-
- 6.
- Procedimiento de colada según una cualquiera de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque cada rodillo (7) está dotado de giro libre alrededor de su eje de revolución (16).
-
- 7.
- Procedimiento de colada según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la etapa de enfriamiento se realiza mediante una pulverización de agua sobre la banda metálica (4) de cierre y sobre las paredes (10) delimitadoras de la garganta.
-
- 8.
- Procedimiento de colada según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la sección transversal de la garganta (3) es trapecial.
-
- 9.
- Procedimiento de colada según la reivindicación 3, caracterizado porque pone en
8imagen3 imagen4 práctica un sólo rodillo (7) móvil, apto para desplazarse a lo largo de la garganta (3) contra la banda metálica (4) de cierre. - 10. Barra metálica (5) sólida caracterizada porque está fabricada a partir de un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.5 11. Sistema de colada para la realización de un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque comprende una rueda dotada de movimiento giratorio y afectada de una garganta perimetral, una banda metálica de cierre de dicha garganta, un dispositivo de enfriamiento y al menos un rodillo rotativo apto para ejercer una presión sobre dicha banda metálica.109
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2446140 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20150730 |
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| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20211004 |