ES2553972T3 - Aparato de colada continua para colada de cinta de anchura variable - Google Patents

Aparato de colada continua para colada de cinta de anchura variable Download PDF

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ES2553972T3 ES10755370.3T ES10755370T ES2553972T3 ES 2553972 T3 ES2553972 T3 ES 2553972T3 ES 10755370 T ES10755370 T ES 10755370T ES 2553972 T3 ES2553972 T3 ES 2553972T3
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Abstract

Un aparato de colada (10) para colada continua de un artículo de cinta de metal (11), incluyendo dicho aparato una cavidad de colada (21) definida entre un par de superficies de colada opuestas móviles (22, 23), teniendo dicha cavidad de colada (21) una entrada y una salida alineadas en una dirección de colada (A), un inyector de metal fundido (20) en dicha entrada, teniendo dicho inyector (20) un canal de metal fundido interno (30) incluyendo una abertura hacia abajo (36) para introducir metal fundido a la cavidad de colada (21), y un par de presas laterales (35) en cada lado lateral de la cavidad de colada (21) para confinar el metal fundido procedente del inyector (20) dentro de dicha cavidad (21), donde al menos una de dichas presas laterales (35) incluye un elemento alargado (35) que es móvil lateralmente con relación a dicha dirección de colada (A) durante una operación de colada, pero es retenido de modo que no se mueva en la dirección de colada (A), extendiéndose dicho elemento alargado (35) en dicha dirección de colada (A) desde dicho inyector (20) longitudinalmente entre dichas superficies de colada (22, 23), donde las presas laterales (35) contactan el metal fundido, donde dicho elemento alargado (35) está adaptado para extenderse al menos a una posición situada hacia abajo dentro de la cavidad de colada (21) donde dicho metal adyacente a dicho elemento se autosoporta lateralmente, caracterizado porque dicho elemento alargado (35) tiene una región (39) adyacente a su extremo situado hacia arriba (43) que forma un lado lateral de dicho canal interno (30) del inyector (20), continuando dicho elemento alargado (35) más allá de dicha abertura hacia abajo (36) de dicho inyector (20) y estando adaptado para continuar a dicha posición situada hacia abajo dentro de la cavidad de colada.

Description

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DESCRIPCION
Aparato de colada continua para colada de cinta de anchura variable Campo tecnico
Esta invencion se refiere a la colada de artmulos de cinta de metal por medio de aparato de colada continua de cinta del tipo que emplea superficies de colada alargadas moviles de forma continua y presas laterales que confinan el metal fundido y semisolido a la cavidad de colada formada entre las superficies de colada moviles. Mas en concreto, la invencion se refiere a dicho aparato en el que se puede producir artmulos de cinta de anchura variable.
Antecedentes de la invencion
Los artmulos de cinta de metal (tal como cinta de metal, planchon y chapa), en concreto los hechos de aluminio y aleaciones de aluminio, se producen de ordinario en aparatos de colada de cinta continua. En tales aparatos, se introduce metal fundido entre dos superficies de colada moviles alargadas poco espaciadas (por lo general enfriadas activamente) que forman una cavidad de colada estrecha. El metal es confinado dentro de la cavidad de colada hasta que el metal solidifica (al menos suficientemente para formar una envuelta solida exterior), y el artmulo de cinta solidificado es expulsado de forma continua de la cavidad de colada por las superficies de colada moviles y se puede producir con una longitud indefinida. Una forma de dicho aparato es una maquina de colada de correa doble en la que dos correas opuestas se hacen circular de forma continua y el metal fundido es introducido por medio de una artesa de colada o inyector a una cavidad de colada fina formada entre las regiones opuestas de las correas. Una alternativa es una maquina de colada de bloques rotativos en la que las superficies de colada estan formadas por bloques que giran alrededor de un recorrido fijo y se unen junto a la cavidad de colada formando una superficie continua. El metal es transportado por las correas o los bloques moviles una distancia efectiva para solidificar el metal, y a continuacion la cinta solidificada sale de entre las correas en el extremo opuesto del aparato.
Con el fin de confinar el metal fundido y semisolido dentro de la cavidad de colada, es decir, para evitar que el metal escape lateralmente por entre las superficies de colada, es usual proporcionar presas laterales de metal en cada lado del aparato. Para maquinas de colada de correas dobles y bloques rotativos, las presas laterales de este tipo pueden formarse por una serie de bloques de metal unidos conjuntamente para formar una cadena continua alineada en la direccion de colada en cada lado de la cavidad de colada. Estos bloques, normalmente denominados bloques de presas laterales, estan atrapados entre las superficies de colada y se mueven junto con ellas y se hacen recircular de modo que los bloques que salen de la salida del molde se muevan por un circuito guiado y sean realimentados a la entrada del molde. Los bloques son guiados en este circuito por medio de una pista de metal, o analogos, en la que los bloques pueden deslizar de una forma suelta que permite el movimiento limitado entre los bloques, especialmente cuando pasen por las partes curvadas del circuito.
En la colada de artmulos de cinta de esta forma, a menudo es deseable producir artmulos de cinta de diferentes anchuras laterales para diferente fines. Al usar la disposicion convencional, esto implica terminar la operacion de colada despues de la terminacion de colada de un producto de una primera anchura, y reconfigurar la maquina de colada para la produccion de un artmulo de cinta de una segunda anchura. Por ejemplo, puede ser necesario sustituir un inyector de metal por otro diferente de anchura diferente, y aproximar o alejar los bloques de presas laterales correspondientemente de la lmea central de las superficies de colada (lo que implica mover todo el circuito para recircular los bloques de presas laterales a traves de la cavidad de colada y alrededor del circuito externo). Como esto es engorroso y lento, sena deseable proporcionar un sistema o disposicion para facilitar el cambio del equipo de colada cuando se hayan de producir artmulos de cinta de anchuras diferentes.
La Patente de Estados Unidos numero 6.363.999 concedida a Dennis M. Smith el 2 de Abril de 2002 describe un inyector de metal fundido usado con una maquina de colada de rodillo doble (en la que el metal se funde dentro de la lmea de contacto formada entre los rodillos) mas bien que una maquina de colada del tipo de correa doble o bloques moviles en la que la cavidad de colada esta formada entre superficies de colada alargadas. El inyector esta provisto de presas de extremo a lo largo de sus lados y estas se pueden ajustar aproximandolas o alejandolas de la lmea central de la lmea de contacto. Sin embargo, las presas de extremo no se extienden mas alla de la boquilla del inyector de metal fundido.
La Solicitud de Patente de Estados Unidos, en tramitacion, numero US 2008/0115906, publicada el 22 de Mayo de 2008, cuyo inventor designado es Oren V. Peterson, describe un aparato de colada de metal para acero en el que metal fundido es vertido sobre una sola correa movil, donde solidifica al menos parcialmente, antes de ser transportado sobre una tabla de acabado en la que se completa el proceso de solidificacion. El aparato tiene paredes laterales moviles para contener lateralmente el metal fundido y que pueden ser ajustadas para producir planchones de anchuras diferentes. Sin embargo, no hay superficie de colada superior y el metal fundido es vertido simplemente sobre la correa inferior en vez de ser inyectado desde una entrada a una cavidad de colada.
Otras referencias que tienen disposiciones de presas laterales se describen, por ejemplo, en la Patente de Estados Unidos numero 3.063.348 concedida el 29 de Mayo de 1962 a Hazelett y colaboradores, la Patente de Estados
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Unidos numero 4.727.925 concedida el 1 de Marzo de 1988 a Asari y colaboradores; la Solicitud de Patente japonesa numero JP 60-049841 publicada el 19 de Marzo de 1985, y la Solicitud de Patente japonesa numero JP 61-0132243 publicada el 19 de Junio de 1986.
US 4.759.400 describe un aparato de colada segun el preambulo de la reivindicacion 1 y un metodo similar al metodo de colada continua de un artfculo de cinta de metal segun la reivindicacion 10.
Los documentos JP S61 99541 A y JP H01 249248 A describen aparatos de colada y metodos de colada similares al aparato de colada y al metodo de colada de la presente invencion.
Se necesita disposiciones mejoradas que hagan posible, en particular, fundir artfculos de cinta de anchuras diferentes sin terminar las operaciones de colada.
Por lo tanto, un objeto de la presente invencion es proporcionar un aparato de colada o un metodo para colada que hacen posible fundir artfculos de cinta de anchuras diferentes sin operaciones de colada de terminacion.
Descripcion de la invencion
El objeto se logra con un aparato de colada segun la reivindicacion 1. Se describen realizaciones preferidas en las reivindicaciones de aparato dependientes.
Segun una realizacion ejemplar, se facilita un aparato de colada de metal (por ejemplo, una maquina de colada de correa doble o una maquina de colada de bloques rotativos) para colada continua de un artfculo de cinta de metal. El aparato incluye un par de superficies de colada opuestas alargadas moviles que definen una cavidad de colada entre ellas. La cavidad de colada tiene una entrada y una salida alineadas en la direccion de colada, un inyector de metal fundido en la entrada, teniendo el inyector un canal de metal fundido interno que tiene una abertura hacia abajo para introducir metal fundido a la cavidad de colada, y un par de presas laterales en cada lado lateral de la cavidad de colada para confinar metal fundido procedente del inyector a la cavidad. Al menos una de las presas laterales incluye un elemento alargado que es movil lateralmente con relacion a la direccion de colada, pero esta fijado o retenido de modo que no se mueva en la direccion de colada, durante una operacion de colada, extendiendose el elemento alargado en la direccion de colada del inyector longitudinalmente entre las superficies de colada al menos a una posicion dentro de la cavidad de colada donde el metal adyacente al elemento se autosoporta lateralmente.
El elemento alargado se puede hacer de una sola capa de material refractario que sea resistente al ataque por metal fundido, o puede tener una estructura compuesta formada, por ejemplo, de varias capas. El elemento tambien se puede hacer de una pieza o de varias piezas articuladas conjuntamente.
Preferiblemente, ambas presas laterales del par incluyen un elemento alargado que es movil lateralmente con relacion a la direccion de colada durante una operacion de colada, extendiendose el elemento alargado en la direccion de colada desde el inyector longitudinalmente entre las correas de colada al menos a una posicion dentro de la cavidad de colada donde el metal adyacente al elemento se autosoporta lateralmente.
El elemento alargado tiene una region adyacente a su extremo situado hacia arriba que forma un lado lateral del canal interno del inyector, continuando el elemento alargado por la abertura a la posicion dentro de la cavidad de colada. Alternativamente, no siendo parte de la invencion, el elemento alargado tiene un extremo situado hacia arriba que apoya contra el inyector de metal fundido y por ello bloquea parcialmente la abertura del inyector.
El aparato puede incluir ademas un mecanismo de regulacion que contacta el elemento y adaptado para aproximar o alejar el elemento lateralmente de una lmea longitudinal central de la cavidad de colada, ajustando por ello la anchura lateral de la cavidad de colada. El mecanismo de regulacion puede incluir al menos una varilla ngida montada en el elemento en su extremo y que se extiende lateralmente entre las correas y se aleja de ellas, y un accionador adaptado para empujar o tirar de la varilla lateralmente a la direccion de colada cuando sea preciso. Preferiblemente, el mecanismo de regulacion tiene al menos dos de las varillas separadas una distancia, y donde uno o varios accionadores empujan o tiran de las varillas al umsono cuando se desea de modo que el elemento permanezca sustancialmente alineado con la direccion de colada. Alternativamente, cada varilla puede tener un accionador que empuja o tira de las varillas diferentes cantidades de modo que el elemento se pueda bascular con relacion a la direccion de colada cuando sea movido lateralmente.
Preferiblemente, el inyector de metal fundido incluye una pared refractaria superior y una pared refractaria inferior separadas por paredes laterales, y donde al menos una de las paredes laterales incluye una region del elemento adyacente a su extremo situado hacia arriba, siendo movil la region del elemento lateralmente a la direccion de colada entre las paredes refractarias superior e inferior.
El aparato hace posible regular la anchura lateral de un artfculo de cinta colado sin interrumpir la operacion de colada.
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El objeto tambien se logra con un metodo segun la reivindicacion 10.
As^ segun otra realizacion ejemplar, se facilita un metodo de colada continua de un artfculo de cinta de metal, incluyendo el metodo introducir metal fundido a traves de un inyector que tiene un canal de metal fundido interno a una entrada de una cavidad de colada definida entre un par de superficies de colada opuestas moviles y un par de presas laterales en cada lado lateral de la cavidad de colada, y extraer un artfculo de cinta de metal colado de una salida de la cavidad de colada, estando alineadas la entrada y salida en una direccion de colada, donde al menos una de las presas laterales incluye un elemento alargado que es movil lateralmente con relacion a la direccion de colada, pero es retenido de modo que no se mueva en la direccion de colada, y, a medida que prosigue la colada, mover al menos una de las presas laterales lateralmente para variar la anchura de la cavidad de colada y por ello la anchura del artfculo de cinta colado que sale por la salida.
Breve descripcion de los dibujos
A continuacion se describen en detalle realizaciones ejemplares de la invencion con referencia a los dibujos acompanantes, en los que:
La figura 1 es una vista en planta superior de un aparato de colada de correa doble segun una realizacion ejemplar con la correa superior quitada para mostrar presas laterales moviles.
La figura 2 es una vista lateral esquematica simplificada de un aparato de colada de doble correa que representa una presa lateral del tipo ilustrado en la figura 1.
La figura 3 es una vista en perspectiva de una presa lateral segun una realizacion ejemplar representada en aislamiento.
La figura 4 es una vista en seccion transversal longitudinal vertical de la presa lateral de la figura 3 representada en posicion entre correas de colada, pero omitiendose el metal fundido para mayor claridad.
La figura 5 es una vista en seccion transversal vertical ampliada de un inyector y presas laterales tomada en la lmea V-V representada en la figura 1.
La figura 6 es una vista en planta superior similar a la figura 1, pero que representa las presas laterales movidas lateralmente hacia dentro para fundir un artfculo de cinta mas estrecho que en la figura 1.
La figura 7 es una vista en seccion transversal vertical en escala ampliada de una presa lateral de la figura 4 representada entre correas de colada.
La figura 8 es una vista en planta superior similar a la de la figura 1, pero que representa una realizacion ejemplar alternativa.
Y la figura 9 es un detalle ampliado de la figura 8 que representa la region de la figura 8 rodeada por un cfrculo interrumpido IX.
Mejores modos de llevar a la practica la invencion
Las realizaciones ejemplares de esta invencion descritas a continuacion estan destinadas en particular al uso con maquinas de colada de correa doble, por ejemplo, del tipo descrito en la Patente de Estados Unidos numero 4.061.178 concedida a Sivilotti y colaboradores el 6 de Diciembre de 1977 (cuya descripcion se incorpora aqrn por referencia). Sin embargo, se puede usar otras realizaciones ejemplares con maquinas de colada de otros tipos, por ejemplo, maquinas de colada de bloques rotativos. Las maquinas de colada de correa doble tienen una correa flexible superior y una correa flexible inferior que giran alrededor de rodillos o grnas estacionarias. Las correas estan una enfrente de otra en parte de su longitud para formar una cavidad de colada alargada fina o molde que tiene una entrada y una salida. El metal fundido es alimentado a la entrada y un planchon de metal fundido sale por la salida. Se dirigen pulverizaciones de agua refrigerante sobre las superficies interiores de las correas en la region de la cavidad de colada al objeto de enfriar las correas de colada y por ello el metal fundido. El metal fundido puede ser introducido a la cavidad de colada por medio de una artesa de colada, pero es mas usual proporcionar un inyector que sobresalga parcialmente a la cavidad de colada entre las correas en la entrada. Se puede usar muy preferiblemente realizaciones ejemplares con un tipo de inyector de metal que tenga una boquilla flexible como el descrito en la Patente de Estados Unidos numero 5.671.800 concedida a Sulzer y colaboradores el 30 de Septiembre de 1997 (cuya descripcion se incorpora aqrn por referencia).
La figura 1 de los dibujos acompanantes es una vista en planta superior de un aparato de colada de doble correa 10 con una correa superior quitada y con una correa inferior 13 en posicion que ilustra una operacion de colada en curso de producir un artfculo de cinta 11 (a menudo denominado un planchon fundido) que avanza en la direccion
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de colada A. La figura 2 es una vista esquematica simplificada lateral del mismo aparato con ambas correas de colada rotativas 12 y 13 representadas en posicion. La correa inferior 13 (la visible en la figura 1) gira alrededor de ejes 14 en la direccion de las flechas 15. La correa superior 12 gira alrededor de ejes 16 en la direccion de las flechas 17. Se introduce metal fundido 18 (por ejemplo, una aleacion de aluminio) al aparato en una entrada situada hacia arriba como representa la flecha B y pasa a traves de un inyector de metal fundido 20 a una cavidad de colada 21 definida entre superficies alargadas opuestas 22 y 23 (vease la figura 2) de la correa superior 12 y la correa inferior 13. Las superficies traseras de las correas dentro de la region de la cavidad de colada 21 son enfriadas normalmente mediante la aplicacion de un lfquido refrigerante (no representado), tal como agua. El metal fundido transportado por las correas rotativas solidifica en la cavidad de colada hacia abajo del inyector 20 formando el artmulo de cinta 11 de longitud indefinida que sale del aparato por una salida 25 del aparato de colada donde las correas 12, 13 se separan en direcciones opuestas. En el caso de la mayona de los metales (en particular aleaciones de aluminio), el metal es semisolido antes de la transformacion del estado completamente fundido al estado completamente solido. En consecuencia, el metal en la cavidad de colada tiene una region fundida 26, una region semisolida 27 y una region completamente solida 28 cuando avanza desde el inyector 20 a la salida 25. La region semisolida 27 es algo curvada como se representa porque el calor tiende a extraerse mas lentamente del centro del planchon fundido que de los lados. La lmea 29 entre la region semisolida 27 y la region completamente solida 28 se denomina a menudo la lmea solido.
El inyector 20 tiene un canal de transporte de metal 30 formado entre las paredes de inyector superior e inferior 31, 32 (vease, en particular, la figura 5). Los lados laterales del canal 30 se definen por regiones situadas hacia arriba de un par de presas laterales lateralmente moviles mutuamente espaciadas 35 que se describen mas plenamente mas adelante. El metal fundido 18 sale a la cavidad de colada 21 entre las correas 12, 13 a traves de una abertura de extremo 36 (vease la figura 1) en una boquilla 38 (es decir, una region de extremo situada hacia abajo del inyector), y el metal fundido esta confinado lateralmente dentro de la cavidad de colada 21 entre el par de presas laterales 35 hasta que esta completamente solido y se autosoporta.
Una de las presas laterales 35 se representa en aislamiento en la figura 3 (la de la derecha en la figura 1 considerada en la direccion de colada A) y en combinacion con el inyector 20 en el alzado lateral parcial ampliado de la figura 4. Como se representa en la figura 3, la presa lateral 35 tiene una region situada hacia arriba 39 y una region situada hacia abajo 40. La region situada hacia arriba 39 se extiende a y forma una pared lateral del inyector 20 y define parcialmente el canal de transporte de metal 30 dentro del inyector. La region situada hacia abajo 40 sobresale de y mas alla de la abertura 36 del inyector 20 y se extiende a lo largo del lado de la cavidad de colada 21 en la direccion de colada A y forma una pared lateral de la cavidad de colada 21 para confinar el metal fundido 18 que contiene. La presa lateral 35 se extiende en la direccion de colada A preferiblemente solo a un punto donde la contencion de metal ya no es necesaria (generalmente un punto 41 -vease la figura 1- en el que la lmea solido 29 se extiende al lado de la cavidad de colada).
Se apreciara que, a diferencia de una presa lateral convencional hecha de una fila de bloques moviles, la presa lateral 35 no se mueve con las correas de colada en la direccion de colada porque su region situada hacia arriba 39 forma una parte integral del inyector 20 que esta fijado en posicion (por ejemplo, por tener una pared trasera 42 fijada a una parte o bastidor no movil del aparato). Como se puede ver mejor en la figura 4, el inyector 20 tiene en general forma de cuna en vista lateral (se ahusa hacia dentro en la direccion de colada) de modo que la forma corresponda aproximadamente al intervalo de disminucion entre las correas 12 y 13 en la entrada a la cavidad de colada. La region situada hacia arriba 39 de la presa lateral 35, que forma una pared lateral del inyector 20, tiene correspondientemente forma de cuna junto a su extremo situado hacia arriba 43, de modo que se sujeta de modo que no se mueva en la direccion de colada (es decir, contra el arrastre por las correas de colada) en virtud del enganche de los lados de la forma de cuna con las partes adyacentes de las paredes superior e inferior 31 y 32 del inyector 20. Normalmente, las paredes 31 y 32 estan montadas firmemente en la pared trasera 42 del inyector.
Aunque la presa lateral 35 es retenida de modo que no se mueva en la direccion de colada, puede moverse horizontalmente en una direccion a los lados transversal a la direccion de colada A. Esto se ilustra en la figura 5 que es una seccion transversal vertical del inyector 20 que representa las paredes superior e inferior 31 y 32, las correas de colada 12, 13 y las regiones situadas hacia arriba 39 de dos presas laterales 35 que forman parte del inyector. Como se representa con las flechas de doble cabeza 45, las presas laterales pueden ser movidas lateralmente para reducir o ampliar la anchura del canal de transporte de metal 30 dentro del inyector. Si se desea, los bordes laterales extremos de las paredes superior e inferior 31, 32 pueden estar provistos de soportes (por ejemplo, una pared lateral de union fina o puntales, no representados) para estabilizar dichas paredes contra el pandeo cuando las presas laterales 35 sean movidas hacia dentro.
Como se representa en la figura 6, el movimiento de las presas laterales 35 hacia dentro hacia la lmea central Cl de las correas desde las posiciones representadas en la figura 1 reduce la anchura transversal de toda la cavidad de colada 21, haciendo por ello que se reduzca la anchura del artmulo de cinta 11. A la inversa, el movimiento en la direccion hacia fuera hace posible aumentar la anchura del artmulo de cinta. Se puede hacer ajustes de este tipo sin interrumpir la operacion de colada, de modo que la anchura del artmulo de cinta se pueda variar cuando tenga lugar la colada. Naturalmente, los ajustes se deberan llevar a cabo preferiblemente bastante lentamente de modo que metal no pueda escapar de la cavidad de colada (cuando se amplfe la anchura) y de modo que las presas laterales
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no sean empujadas con fuerza excesiva contra la region completamente solida 28 del artmulo de cinta (cuando se reduzca la anchura). Se facilitan mecanismos 50 para mover las presas laterales 35 que se representan en la figura 1 y la figura 6. Los mecanismos incluyen varillas de rosca exterior 51 que pasan a traves de manguitos de rosca interior 52 soportados por bancos laterales fijos 53 dispuestos a lo largo de cada lado del aparato de colada. Las presas laterales 35 son sujetadas por las varillas 51 (por ejemplo, aunque no se representa, por mensulas adecuadas fijadas a las presas laterales que atrapan una ampliacion de extremo de los extremos de varilla permitiendo al mismo tiempo su rotacion). La rotacion de las varillas mediante ruedas de ajuste 54 hace que las presas laterales se aproximen mas a la lmea central Cl de la cavidad de colada o se alejen mas de ella. En cada lado del aparato de colada, las varillas 51 de cada par son movidas normalmente al umsono de modo que no haya basculamiento o rotacion de las presas laterales 35 con relacion a la lmea central cuando se realice el movimiento lateral. El movimiento al umsono de esta forma se puede asegurar, por ejemplo, proporcionando una correa flexible 55 que pase alrededor de poleas 56 montadas en las varillas. El movimiento de una varilla 51 por rotacion de una rueda de ajuste 54 produce una cantidad correspondiente de rotacion de la segunda varilla del par. Naturalmente, se puede disponer mas de dos de tales varillas en grupo conjuntamente de esta forma en cada lado del aparato, si se desea.
El ajuste lateral de las presas laterales permite ajustar la anchura del artmulo de cinta desde la representada en la figura 1 (anchura mas grande) a la representada en la figura 6 (anchura mas pequena), y viceversa, o a cualquier anchura entremedio. Como se ha indicado, esto se puede llevar a cabo por asf decirlo “al vuelo”, es decir, sin interrupcion del flujo de metal a traves del inyector y la cavidad de colada.
En las realizaciones de las figuras 1 a 6 (y como se ve mejor en la figura 3), cada presa lateral 35 incluye preferiblemente dos partes mutuamente articuladas, es decir, una parte situada hacia arriba 57 y una parte situada hacia abajo 58, aunque estas partes no estan completamente separadas y una superficie de contacto de metal 59 en un lado interior de cada presa lateral se extiende sin interrupcion desde el extremo situado hacia arriba 43 a un extremo situado hacia abajo 44 de modo que no pueda escapar metal fundido de la cavidad de colada en la union 60 colocada entre las dos partes 57, 58. Las partes situadas hacia arriba y hacia abajo de las presas laterales estan conectadas conjuntamente por una bisagra vertical 61 que permite el movimiento lateral mutuo (la rotacion o el pivote) de las dos partes, cuando se desee. La bisagra 61 puede estar colocada en cualquier punto entre la boquilla 38 y el extremo de la region fundida 26 en el lado del aiimulo de cinta, pero normalmente esta colocada en una parte, como se representa en las figuras 1, 2, 3 y 6, y mas preferiblemente aproximadamente en la mitad.
Aunque se ha explicado previamente que los mecanismos 50 para mover las presas laterales evitan el basculamiento de las presas con relacion a la direccion de colada en una forma de operacion del aparato, a veces es deseable hacer que las partes situadas hacia abajo 58 basculen o pivoten con relacion a partes situadas hacia arriba 57, por ejemplo ajustando las partes situadas hacia abajo de la alineacion coplanar con partes situadas hacia arriba para que la cavidad de colada 21 pueda divergir ligeramente lateralmente (o alternativamente converger ligeramente lateralmente) en la direccion de colada. El angulo de divergencia (o convergencia) se puede hacer constante de modo que no vane cuando se cambie la anchura de la cavidad de colada, o se puede hacer variable de modo que cambie cuando se ajuste la anchura de la cavidad de colada. Si se desea lo primero (es decir, el angulo ha de permanecer constante), entonces se puede hacer que las varillas 51 del par en cada lado del aparato tengan una longitud diferente en la seccion que se extiende desde el manguito 52 a la presa lateral 35 para hacer que las partes situadas hacia abajo 58 pivoten con relacion a las partes situadas hacia arriba 57 un angulo predeterminado, y la correa 55 y las poleas 56 aseguran entonces que el angulo predeterminado se mantenga cuando las presas laterales sean aproximadas o alejadas de la lmea central Cl. Si se desea esto ultimo (es decir, angulo ha de cambiar cuando las presas laterales sean movidas lateralmente), entonces la correa 55 se puede quitar y las dos varillas 51 de cada par se pueden ajustar ligeramente de forma diferente para hacer que las presas laterales se muevan lateralmente, pero en menor o mayor extension con respecto a la parte situada hacia abajo 58 con relacion a la parte situada hacia arriba 57.
Se ha hallado normalmente que un ligero abocinamiento hacia fuera (divergencia) de la cavidad de colada reduce la resistencia al arrastre en las presas laterales del artmulo de cinta en solidificacion, en particular alrededor de la region semisolida 27. En general, el rango de movimiento operativo de la parte situada hacia abajo 58 de la presa lateral con relacion a la lmea central Cl es 10° o menos (es decir, 5° en cada lado de la direccion de colada). En la practica, es usual un rango de hasta 2-3° en cada lado de la direccion de colada que, para una presa lateral de longitud normal, puede significar un movimiento al final de hasta aproximadamente 2-5 mm a cada lado de la direccion de colada. Por ejemplo, para una presa lateral que tenga una parte situada hacia abajo movil 58 de 0,5 m de longitud, una rotacion de 3 mm en el extremo situado hacia abajo corresponde a un angulo (de la direccion de colada en lmea recta) de 0,34°, y para una parte movil situada hacia abajo de 0,25 m de longitud, 3 mm de movimiento corresponden a un angulo de 0,5°.
La disposicion pivotante de las dos partes 57, 58 de cada presa lateral 35 tambien hace posible acomodar cualquier desalineacion entre la parte situada hacia arriba 57 y la parte situada hacia abajo 58, por ejemplo, si se requiere una disposicion paralela (a la direccion de colada) u otra disposicion de la parte situada hacia abajo 58, pero no se logra con la parte situada hacia arriba 57 (por ejemplo, porque un ahusamiento interno deseado del canal de metal fundido 30 dentro del inyector 20 produce una disposicion no paralela de la parte situada hacia arriba 57).
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Los mecanismos de ajuste manual 50 pueden ser sustituidos por otros tipos de mecanismos de accionamiento, incluyendo mecanismos accionados como cilindros hidraulicos o neumaticos, motores electricos, y analogos, y estos pueden ser operados manualmente o bajo control numerico por ordenador, si se desea, para automatizar los movimientos de las presas laterales.
Como se ha indicado, y con referencia en particular a la figura 3, se observara que cada presa lateral 35 tiene una superficie de contacto de metal alargada, continua, lisa 59 que se extiende a lo largo de un lado lateral de forma continua desde el extremo situado hacia arriba 43 a un extremo situado hacia abajo 44 de la presa lateral. El otro lado lateral de la presa lateral tiene una superficie exterior opuesta 63. La superficie de contacto de metal 59 es preferiblemente una superficie exterior de una cinta alargada 65 hecha de material refractario flexible, preferiblemente de bajo rozamiento, que sea capaz de resistir el ataque del metal fundido y de resistir la acumulacion de metal solidificado durante la colada. Un material preferido es una composicion de grafito flexible, por ejemplo, un material comercializado bajo la marca comercial Grafoil® por American Seak and Packing (division de Steadman & Associates, Inc.) de Orange County, California, Estados Unidos de America. Sin embargo, se puede emplear otros materiales que tengan propiedades no humectantes, sin reaccion, baja transferencia de calor, alta resistencia al desgaste y bajo rozamiento, por ejemplo, compuestos de carbono-carbono, placa refractaria que tenga un recubrimiento de nitruro de boro, y nitruro de boro solido.
La cinta 65 esta respaldada preferiblemente por un bloque alargado 66 de material termoaislante, por ejemplo, placa refractaria. Este puede ser el mismo tipo de material del que se hace el inyector 20, o de un material diferente, por ejemplo, el material que se puede obtener de Carborundum of Canada Ltd., como lamina refractaria producto numero 972-H. Este es un fieltro de fibras refractarias que incluye tfpicamente proporciones aproximadamente iguales de alumina y sflice y que contiene en general alguna forma de rigidizador, por ejemplo, sflice coloidal, como Nalcoag® 64029.
En contraposicion a la cinta 65, el bloque alargado 66 se ha formado en dos partes separadas, es decir, una parte situada hacia arriba 66A y una parte situada hacia abajo 66B. La superficie de contacto de metal 59 tiene asf una region situada hacia arriba 59A fijada a la parte 66A del bloque alargado 66 y una region situada hacia abajo 59B fijada a la parte situada hacia abajo 66B del bloque alargado 66. El bloque 66 esta reforzado por un elemento de refuerzo ngido 67 hecho, por ejemplo, de acero u otro metal, y tambien se forma en dos partes 67a y 67B unidas por una bisagra de eje vertical 61. La bisagra 61 une preferiblemente las dos partes del elemento de refuerzo ngido 67. El pivote en la bisagra 61 lo alojan la forma de los extremos interiores 68 y 69 de las partes 66A y 66B del bloque aislante 66 que forman conjuntamente una abertura en forma de V 70 en la union, y la naturaleza flexible de la cinta 65 que permite la flexion de este elemento en la region de la abertura 70. La cinta flexible, el bloque aislante y el elemento de refuerzo estan unidos preferiblemente uno a otro, por ejemplo, por sujetadores mecanicos (no representados). Tal sujetadores unen idealmente la cinta flexible 65 con una cierta cantidad de holgura longitudinal con relacion al bloque aislante adyacente 66 (en la region 65A o en la region 65B o en ambas) de modo que la parte 58 de la presa lateral pueda pivotar hacia la derecha (figura 3) sin hacer que la cinta flexible se estire excesivamente en la abertura 70 (el pivote en esta direccion no puede ser acomodado por la flexion de la cinta 65 solamente, puesto que puede ser para pivote en la direccion de pivote opuesta hacia la izquierda).
La propiedad de bajo rozamiento de la cinta alargada flexible 65 resiste la tendencia del metal a adherirse o atascarse contra la presa lateral 35 cuando el metal solidifica y se hace avanzar por las correas. Sin embargo, las propiedades flexibles de la cinta 65 tambien permiten que la cinta contacte las superficies de colada de las correas con deformacion formando un buen sellado contra la salida de metal fundido con reducida resistencia al arrastre por rozamiento de las correas. Para facilitar la formacion del sellado, la cinta puede elevarse del resto de las superficies superior e inferior 75 y 76 de la presa lateral 35 una cantidad pequena (por ejemplo, hasta aproximadamente 1 mm), al menos en la parte situada hacia abajo 58. Esto se ilustra en la figura 7 de los dibujos, que es una vista en seccion transversal vertical de la presa lateral a mitad de camino entre sus extremos situados hacia arriba y hacia abajo. La cinta flexible 65 tiene extremos superior e inferior 65A y 65B que se alzan una distancia “X” del resto de la superficie superior 75 y de la superficie inferior 76 de la presa lateral. Con el fin de reducir mas la resistencia al arrastre por rozamiento de las correas, el resto de las superficies superior e inferior 75 y 76 de la presa lateral puede estar recubierto con un material de bajo rozamiento (no representado) tal como un nitruro metalico (por ejemplo, nitruro de boro). Aunque este efecto de sellado es deseable, puede no ser necesario al menos a lo largo de toda la longitud de la presa lateral 35 por las razones que se indican mas adelante.
La cinta alargada flexible 65 y el bloque aislante 66 se hacen preferiblemente de material termoaislante y por ello tienen baja masa termica y baja conductividad termica (muy inferior a las del hierro fundido o el acero suave de los bloques de presas laterales convencionales) de modo que se retira muy poco calor del planchon de metal en los lados y el metal tiende a enfriarse uniformemente a traves del planchon proporcionando una microestructura solida y un grosor uniformes. Ademas, el metal no tiende a congelarse en la capa alargada flexible puesto que se quita poco calor a su traves. El metal que se congele directamente sobre la cinta flexible es alejado facilmente por el resto del planchon movil a causa de las propiedades de bajo rozamiento de la cinta. Por lo tanto, no tiende a acumularse metal solido en las presas laterales estacionarias.
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El elemento ngido de refuerzo 67 sirve para proteger y soportar los otros elementos de la presa lateral, partes que pueden ser bastante delicadas y se danan facilmente. Este elemento tambien permite fijar firmemente la presa lateral en posicion con varillas 51 y sirve para contener el metal fundido en caso de fallo de la presa (por ejemplo, bloqueando la salida de metal fundido y/o haciendo que se congele debido a extraccion de calor).
Como se ha indicado, las presas laterales se extienden preferiblemente en la direccion de colada a posiciones justo hacia abajo de los puntos 41 donde el planchon de metal es completamente solido en los bordes laterales. Esto facilita la operacion de ajuste de anchura (en particular la reduccion de anchura) porque solamente hay una pequena parte de cada presa lateral en contacto con la parte de metal completamente solida 28 del artfculo de cinta que tiende a resistir la reduccion de anchura. Esta limitacion de longitud de las presas laterales tambien tiene otras ventajas. Por ejemplo, la cavidad de colada 21 a menudo se hace converger o divergir verticalmente en la direccion de colada para facilitar la extraccion de calor del artfculo de cinta. Por lo tanto, si la presa lateral 35 es de altura constante a lo largo de su longitud, sus superficies superior e inferior 75, 76 se colocaran mas proximas a (o mas lejos de) las superficies de colada 22, 23 adyacentes al inyector 20 que adyacentes al extremo situado hacia abajo 44 cuando la cavidad diverja (o converja) verticalmente en la direccion de colada. Haciendo las presas laterales 35 lo mas cortas posible, son posibles mayores grados de convergencia de la cavidad de colada (porque las presas laterales no estan junto a la salida 25 donde la convergencia de la cavidad es mayor). De hecho, la convergencia (o divergencia) de la cavidad de colada es a menudo solo aproximadamente de 0,015 a 0,025% (por ejemplo, correspondiente al encogimiento lineal del artfculo de cinta), de modo que no haya un gran cambio en la distancia entre las superficies de colada, especialmente en la region acortada ocupada por las presas laterales. Naturalmente, si el grado de convergencia o divergencia vertical de la cavidad de colada nunca vana, se puede hacer que las presas laterales 35 se ahusen cantidades correspondientes de modo que las superficies superior e inferior 75, 76 permanezcan a la misma espaciacion de las superficies de colada adyacentes en todas las longitudes de las presas laterales.
Como se ha mencionado anteriormente (y como se representa en la figura 7), la cinta 65 puede formar un sellado con las superficies de colada 22, 23 pero, a causa de la convergencia o divergencia de la cavidad de colada, dicho sellado puede no estar presente a lo largo de toda la longitud de la presa lateral. De hecho, no escapara metal por encima o por debajo de la presa lateral aunque haya un intervalo entre la presa lateral y las superficies de colada, a condicion de que el intervalo no exceda de aproximadamente 1 mm. Esto es debido a que la tension superficial del metal fundido hace que el metal puentee los intervalos de este tamano sin penetracion a traves de los intervalos. Por lo tanto, si la cavidad de colada converge en la direccion de colada, puede haber tales intervalos entre las presas laterales y las superficies de colada adyacentes al inyector 20, y este intervalo se puede reducir a lo largo de la longitud de la presa lateral hasta que desaparezca, como se representa en la figura 7. La naturaleza flexible de los extremos superior e inferior 65A, 65B de la cinta flexible 65, que se pueden comprimir ligeramente, pueden acomodar entonces una convergencia adicional.
La distancia a lo largo de la cavidad de colada que las presas laterales 35 tienen que extenderse mas alla del inyector 20 depende de la longitud de la region 26 de metal fundido y la region 27 de metal semisolido (es decir, en combinacion, la longitud del denominado “pozo” de metal fundido). Esto depende, a su vez, de las caractensticas de la aleacion que se funde, la velocidad de colada y el grosor del planchon que se funde. La tabla 1 siguiente proporciona rangos de trabajo tfpico y preferidos para aleaciones de aluminio ordinarias.
Tabla 1
Rango de trabajo Rango preferido Mas preferido
Grosor de planchon (mm)
5 -100 8 -25
Velocidad de colada (m/min)
0,5 -20 2 -10
Protrusion % a lo largo de la cavidad
5 -100 20 -75 35 -75
En la realizacion de las figuras 1 a 7, el metal fundido fluye a traves del inyector 20 y la cavidad de colada sin encontrar barreras o salientes y por lo tanto fluye de forma laminar suave sin desarrollar corrientes transitorias o analogos. Dado que las presas laterales se extienden de forma continua desde la entrada de metal a un punto mas alla de la terminacion de flujo de metal fundido, el flujo sigue siendo laminar incluso cuando la anchura del artfculo de cinta se vane cuando las presas laterales 35 sean movidas lateralmente. Tambien se observara en las figuras 3 y 4 que cada presa lateral 35 tiene un escalon 80 en las superficies superior e inferior 75, 76 en el punto donde la presa lateral sale del inyector 20. Esto asegura que las presas laterales se extiendan completamente (o casi completamente) entre la correa superior 12 y la correa inferior 13 dentro de la cavidad de colada, teniendo tambien al mismo tiempo una altura reducida necesaria para el encaje entre las paredes superior e inferior 31, 32 en la region 39 que se extiende al inyector 20 (y forma parte de el).
Las figuras 8 y 9 de los dibujos acompanantes ilustran una realizacion ejemplar alternativa que no pertenece a la invencion, en la que las presas laterales 35 no tienen una region situada hacia arriba que se extienda al inyector 20 y que forme una pared lateral del mismo. En cambio, las presas laterales 35 solamente tienen una region situada hacia abajo que comienza en la salida del inyector 20 y que se extiende en la direccion de colada a un punto mas alla del punto 41 donde la lmea solido 29 llega al lado del artfculo de cinta 11. El inyector 20 esta provisto de
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paredes laterales fijas 85 entre las paredes superior e inferior 31 y 32 como representan lmeas de trazos 86. Como en la realizacion anterior, las presas laterales 35 dispuestas en cada lado del aparato son ajustables lateralmente de modo que la anchura horizontal de la cavidad de colada 21 se pueda variar durante la colada con el mismo tipo de mecanismos de ajuste 50. La region donde se unen el extremo situado hacia arriba 43 de una presa lateral y el inyector 20 se representa en escala ampliada en la figura 9. Esencialmente, el extremo situado hacia arriba 43 bloquea una parte de la abertura de metal fundido 36 en la boquilla 38 cuando se mueve hacia dentro mas alla de la extension interior de la pared lateral 85, haciendo asf que la anchura de la abertura 36 se conforme a la anchura de la cavidad de colada situada hacia abajo. Naturalmente, la presa lateral no se debera mover hacia dentro en una extension extrema tal que las superficies exteriores 63 de las presas laterales 35 se muevan mas hacia dentro que los extremos laterales de la abertura 36 en la boquilla 38, o el metal fundido escapara alrededor de las presas laterales, pero la anchura lateral de las presas laterales puede estar predeterminada para evitar tal evento en el rango normal de ajuste de la anchura de colada. En esta realizacion, es preferible dotar al extremo situado hacia arriba 43 de la presa lateral de una capa 90 de material que ayude a sellar cualquier intervalo que pueda surgir entre la boquilla y la presa lateral, evitando asf la perdida de metal a traves de dicho intervalo. Este puede ser el mismo material que el usado para la cinta alargada 65.
Dado que las presas laterales 35 no son integrales con el inyector 20 en esta realizacion, las presas laterales se deben retener de modo que no sean movidas por las correas de alguna otra manera, por ejemplo, uniendo firmemente las varillas 51 a las presas laterales 35 de una forma que evite el movimiento de estas ultimas en la direccion de colada.
Aunque la figura 8 representa las presas laterales bloqueando parcialmente la abertura 36 del inyector, las presas laterales se pueden mover hacia fuera a posiciones donde las superficies interiores 59 esten perfectamente alineadas con las superficies interiores 85A de las paredes laterales fijas 85 del inyector, o a posiciones donde la anchura de la cavidad de colada sea mas grande que la anchura de la abertura 36. Excepto cuando haya una alineacion perfecta, el flujo laminar deseado del metal fundido puede ser perturbado en cierta medida y se pueden desarrollar corrientes transitorias, pero no hasta el punto de que el producto fundido resulte inaceptable para la mayona de los usos comerciales.
En todas las realizaciones ejemplares, aunque se prefiere mover ambos bloques de presas laterales (es decir, los bloques de presas laterales en cada lado de la cavidad de colada) para reducir o ampliar la anchura lateral del artmulo de cinta de la misma forma en ambos lados de la lmea central, si se desea, se puede mover solamente uno de los bloques de presas laterales. De hecho, solamente uno de los bloques de presas laterales puede ser movil y el otro puede ser fijo, aunque esta no es una disposicion preferida. Tambien es posible, aunque no especialmente deseable, emplear una presa lateral fija como se ha indicado anteriormente con una presa lateral movil convencional (formada por una lmea de bloques de presas laterales).

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un aparato de colada (10) para colada continua de un artfculo de cinta de metal (11), incluyendo dicho aparato una cavidad de colada (21) definida entre un par de superficies de colada opuestas moviles (22, 23), teniendo dicha cavidad de colada (21) una entrada y una salida alineadas en una direccion de colada (A), un inyector de metal fundido (20) en dicha entrada, teniendo dicho inyector (20) un canal de metal fundido interno (30) incluyendo una abertura hacia abajo (36) para introducir metal fundido a la cavidad de colada (21), y un par de presas laterales (35) en cada lado lateral de la cavidad de colada (21) para confinar el metal fundido procedente del inyector (20) dentro de dicha cavidad (21), donde al menos una de dichas presas laterales (35) incluye un elemento alargado (35) que es movil lateralmente con relacion a dicha direccion de colada (A) durante una operacion de colada, pero es retenido de modo que no se mueva en la direccion de colada (A), extendiendose dicho elemento alargado (35) en dicha direccion de colada (A) desde dicho inyector (20) longitudinalmente entre dichas superficies de colada (22, 23),
    donde las presas laterales (35) contactan el metal fundido, donde dicho elemento alargado (35) esta adaptado para extenderse al menos a una posicion situada hacia abajo dentro de la cavidad de colada (21) donde dicho metal adyacente a dicho elemento se autosoporta lateralmente,
    caracterizado porque
    dicho elemento alargado (35) tiene una region (39) adyacente a su extremo situado hacia arriba (43) que forma un lado lateral de dicho canal interno (30) del inyector (20), continuando dicho elemento alargado (35) mas alla de dicha abertura hacia abajo (36) de dicho inyector (20) y estando adaptado para continuar a dicha posicion situada hacia abajo dentro de la cavidad de colada.
  2. 2. Un aparato (10) segun la reivindicacion 1, donde dichas dos presas laterales (35) de dicho par incluyen un elemento alargado (35) que es movil lateralmente con relacion a dicha direccion de colada (A) durante una operacion de colada.
  3. 3. Un aparato (10) segun las reivindicaciones 1 o 2, incluyendo ademas un mecanismo de regulacion (50) que contacta dicho elemento (35) y adaptado para aproximar o alejar dicho elemento lateralmente de una lmea longitudinal central (Cl) de dicha cavidad de colada (21), regulando por ello la anchura lateral de dicha cavidad de colada.
  4. 4. Un aparato (10) segun la reivindicacion 3, donde dicho mecanismo de regulacion (50) incluye al menos una varilla ngida (51) unida a dicho elemento (35) en su extremo y que se extiende lateralmente hacia fuera entre dichas superficies de colada (22, 23), y un accionador adaptado para empujar o tirar de dicha varilla (51) lateralmente a dicha direccion de colada (A) segun sea preciso.
  5. 5. Un aparato (10) segun la reivindicacion 4, donde dicho mecanismo de regulacion (50) tiene al menos dos de dichas varillas (51) separadas una distancia en dicha direccion de colada (A), y donde dichos accionadores empujan o tiran de dichas varillas (51) al umsono segun se desee de modo que dicho elemento (35) permanezca sustancialmente alineado con dicha direccion de colada (A).
  6. 6. Un aparato (10) segun la reivindicacion 4, donde dicho mecanismo de regulacion (50) tiene al menos dos de dichas varillas (51) y cada una provista de un accionador, estando adaptados dichos accionadores para empujar o tirar de dichas varillas (51) diferentes cantidades segun se desee al mover lateralmente dicho elemento (35), haciendo por ello que el elemento (35) bascule con relacion a dicha direccion de colada (A).
  7. 7. Un aparato (10) segun la reivindicacion 1, donde dicho inyector de metal fundido (20) incluye una pared refractaria superior (31) y una pared refractaria inferior (32) separadas por paredes laterales, y donde al menos una de dichas paredes laterales incluye una region (39) de dicho elemento (35) adyacente a su extremo situado hacia arriba (43), siendo movil dicha region de dicho elemento (35) lateralmente a dicha direccion de colada (A) entre dichas paredes refractarias superior (31) e inferior (32).
  8. 8. Un aparato (10) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, incluyendo una maquina de colada de metal de correa doble que tiene correas rotativas (12, 13) que forman dichas superficies de colada (22, 23).
  9. 9. Un aparato segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, incluyendo una maquina de colada de metal de bloques rotativos que tiene bloques que forman dichas superficies de colada.
  10. 10. Un metodo de colar de forma continua un artfculo de cinta de metal (11), incluyendo dicho metodo introducir metal fundido a traves de un inyector (20) que tiene un canal de metal fundido interno (30) a una entrada de una cavidad de colada (21) definida entre un par de superficies de colada opuestas moviles (22, 23) y un par de presas laterales (35) en cada lado lateral de la cavidad de colada (21), y extraer un artfculo de cinta de metal colado (11) de una salida de dicha cavidad de colada (21), estando alineadas dicha entrada y salida en una direccion de colada (A), donde al menos una de dichas presas laterales (35) incluye un elemento alargado (35) que es movil lateralmente
    con relacion a dicha direccion de colada (A), pero es retenido de modo que no se mueva en la direccion de colada (A), y, cuando avanza la colada, mover dicho al menos una de dichas presas laterales (35) lateralmente para variar una anchura de dicha cavidad de colada (21) y por ello una anchura de dicho artfculo de cinta colado (ll) que sale por dicha salida.
    5
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