ES2924072T3

ES2924072T3 - Procedimiento y dispositivo para la fabricación de material de carga de metal en piezas

Info

Publication number: ES2924072T3
Application number: ES18726727T
Authority: ES
Inventors: Roland Scharf-Bergmann; Roar Orsund
Original assignee: Norsk Hydro ASA
Current assignee: Norsk Hydro ASA
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2018-04-05
Publication date: 2022-10-04
Anticipated expiration: 2038-04-05
Also published as: SI3642373T1; HRP20221076T1; DE102017114012A1; EP3642373B1; US20200216930A1; US11624102B2; PT3642373T; DK3642373T3; HUE059676T2; CA3067291A1; EP3642373A1; PL3642373T3; WO2018233887A1

Abstract

La invención se refiere a un método para producir materia prima en forma de piezas de metal, en particular aluminio y/o aleaciones de aluminio, para una instalación de fundición de metales, en particular una instalación de fundición de aluminio, en la que se desechan piezas de metal, en particular de aluminio y /o aleaciones de aluminio, se clasifican sobre la base de sus componentes de aleación y/o contenido de aleación y, posteriormente, sobre la base de una aleación que se va a producir en la materia prima, las piezas de desecho se mezclan en una composición que tiene una distribución homogénea de la aleación y se alimenta a una prensa, en la que las partes de desecho de la composición se someten a una presión que comprime las partes de desecho mientras genera una temperatura, en donde, como resultado de la aplicación de presión, las partes de desecho se calientan hasta la temperatura de transición entre sólido y líquido de al menos algunas de las piezas de desecho y/o las aleaciones y/o componentes de aleación de las mismas antes de que la materia prima se descargue en una forma geométrica específica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y dispositivo para la fabricación de material de carga de metal en piezas

La invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para la fabricación de material de carga de metal en piezas, en particular aluminio y/o aleaciones de aluminio, para una instalación de fundición de metal, en particular de aluminio.

Para la fabricación de elementos de construcción de metal, en particular de aluminio y aleaciones de aluminio se funde material de carga en piezas de metal, en particular de aluminio y/o de aleaciones de aluminio. Este material de carga se fabrica a partir de piezas de chatarra, en donde estas piezas de chatarra pueden ser material de reciclaje. Entre estas figuran también virutas o polvo metálico, que o se forman en el mecanizado por arranque de virutas de un bloque de metal, en particular de un bloque de aluminio. Asimismo en las piezas de chatarra cabe agrupar recortes de estampado, que se producen en el punzonado de por ejemplo planchas de aluminio para la fabricación de una carrocería de vehículo. En particular en el mecanizado de aluminio un alto porcentaje de la cantidad de aluminio utilizada originalmente durante la producción se presenta como piezas de chatarra, concretamente como sustancias de desecho.

Estas piezas de chatarra de aluminio se clasifican en fracciones de composición química relativamente homogénea, en particular aleación. Por este motivo, la geometría de las piezas de chatarra en este caso juega solo un papel secundario. Mucho más importante es la aleación que va a crearse en el material de carga, que puede ser por ejemplo material en bloque o barra para la carga de un horno de fundición. Para lograr la aleación necesaria que va a generarse en el material de carga, se conoce por lo tanto juntar una fracción de distintas piezas de chatarra de tal modo que en el proceso de fusión siguiente surge una masa fundida con la aleación necesaria para el material de carga. La alimentación de las piezas de chatarra al horno de fusión se realiza en particular desde el planteamiento de fusión, de modo que, por ejemplo, fracciones comparativamente ligeras se alimentan en primer lugar al horno de fusión, con lo cual fracciones comparativamente pesadas se disponen sobre las fracciones ligeras, para recubrir estas, lo que contrarresta una flotación de las fracciones comparativamente ligeras. Las fracciones ligeras en este sentido pueden ser por ejemplo virutas o polvo.

A consecuencia de la fusión de las diferentes piezas de chatarra se produce una homogeneización en cuanto a la aleación o composición química. El metal fundido se cuela después para formar piezas brutas de metal homogeneizadas. En este sentido se trata de un producto de partida para el material de carga en piezas, que a continuación en el fabricante de piezas constructivas de metal, como por ejemplo bloques de motor se funden y puede colarse en el molde correspondiente.

Previamente sin embargo las piezas brutas de metal se alimentan a un horno de fundición en una segunda etapa. En este horno de fundición tiene lugar un cálculo de peso posterior. Por cálculo de peso posterior ha de entenderse que a las piezas brutas de metal fundidas se añaden sustancias de aleación, de modo que se logra la química objetivo que va a lograrse de manera deseada o la aleación que se pretende. La masa fundida que abandona el horno de fundición se cuela después para formar cuerpos de moldeo, concretamente el material de carga en piezas, que se agrupa en paquetes después del enfriamiento y para el procesamiento subsiguiente se suministra al cliente, concretamente al fabricante de piezas metálicas correspondientes. Se habla en este caso también de los denominados lingotes, que son elementos en forma de barra.

En particular, en la etapa de la fusión descrita en último lugar en el horno de fundición la masa fundida absorbe oxígeno e hidrógeno del ambiente. Esto influye negativamente a la química objetivo deseada. Por esta razón, también es necesario que el material de carga en el usuario o fabricante de piezas constructivas metálicas deba fundirse de nuevo, de modo que el oxígeno e hidrógeno puedan expulsarse. Por lo demás, esto permite también un perfeccionamiento adicional de la aleación mediante el usuario del material de carga. Por ejemplo puede tratarse en este sentido de un fabricante de bloques de motor para la industria automovilística.

En este procedimiento conocido anteriormente es desventajoso que ya en los dos procesos de fusión antes de la fabricación del material de carga sea necesaria una demanda de energía extremadamente alta. Además, en este sentido surgen gases de escape de manera nada desdeñable, de modo que deben utilizarse sistemas de filtrado. Estos sistemas de filtrado se someten a un desgaste y por lo tanto deben someterse regularmente a mantenimiento y renovarse también en intervalos. La tecnología de instalaciones para la fusión de metal está asociada además a costes de inversión muy elevados. Por lo demás en este caso es desventajoso que las instalaciones correspondientes, así como su funcionamiento estén sujetos a autorización y no se autoricen en cada ámbito. De esto resulta a su vez que las instalaciones correspondientes por regla general estén dispuestas a una gran distancia espacial respecto al usuario del material de carga, de modo que tanto para el transporte del material de carga hacia el usuario como para el transporte de las piezas de chatarra hacia la instalación han de esperarse costes elevados.

Por el documento EP 2862950 B1 se conoce por ejemplo un procedimiento para el tratamiento mecánico de chatarra de aluminio. En este procedimiento en una primera etapa se lleva a cabo una trituración de la chatarra de aluminio, en una segunda etapa la chatarra de aluminio desmenuzada se alimenta a una instalación de cribado y se divide en una fracción de materiales de grano inferior, por un lado, y en una fracción de materiales de grano superior, por otro lado. En una tercera etapa, la fracción de materiales de grano superior se homogeneiza, antes de que en una cuarta etapa la fracción homogeneizada de materiales de grano superior se somete a una determinación de densidad como material de clasificación en un equipo de rayos X mediante transmisión de rayos X. A continuación en una quinta etapa se clasifican neumáticamente partículas de material procedente del material de clasificación con una densidad situada por encima de un valor límite que puede predeterminarse.

La fracción de chatarra de aluminio alcanzada de tal modo que tamaño de partícula determinado se alimenta de manera adecuada por tanto a una instalación de fusión, para producir a partir de esta una masa fundida de aleación determinada y con ello de composición química.

Además, por el documento EP 2086697 B1 se conoce una extrusora de tornillo sin fin para extruir de manera continua materiales con alta viscosidad, en particular metal, como por ejemplo aluminio y sus aleaciones, que presenta un tornillo sin fin de Arquímedes, que de manera giratoria dentro de un revestimiento de una carcasa de tornillo sin fin con una entrada para alimentar el material, que debe extruirse, una cámara de extrusión y un grupo constructivo de herramienta de extrusión con una herramienta de moldeo que configura el molde del producto de extrusión deseado. En esta extrusora de tornillo sin fin el tornillo sin fin y el revestimiento está diseñado de tal modo que la compresión necesaria tiene lugar en el extremo aguas abajo del tornillo sin fin hacia la cámara de extrusión de manera correspondiente al giro de hasta 540° del tornillo sin fin o hasta el giro de 1,5 de la longitud del paso de rosca helicoidal. Además está previsto que el material comprimido que está configurado en la zona de compresión, y el tapón de metal macizo esté excluido en la cámara de extrusión del giro rígido, por lo que se alcanza la presión de compresión y extrusión necesarias.

El estado de la técnica relevante se conoce también por los documentos EP 2776 189 A1 y AU 2001 281 596 B2.

Partiendo de este estado de la técnica la invención se basa en el objetivo de perfeccionar un procedimiento genérico o un dispositivo genérico de tal modo que con estos puedan procesarse de manera sencilla y claramente más económica piezas de chatarra de metal para formar material de carga para procesos de fusión, en donde un dispositivo correspondiente o un procedimiento correspondiente puedan hacerse funcionar de manera independiente al emplazamiento y además pueda generarse material de carga con una aleación que va a generarse y una distribución de aleación homogénea.

La solución de este objetivo planteado prevé un procedimiento con las características de la reivindicación 1 o un dispositivo con las características de la reivindicación de dispositivo subordinada.

En el procedimiento de acuerdo con la invención está previsto que las piezas de chatarra de metal, en particular de aluminio y/o aleaciones de aluminio se clasifiquen según sus componentes de aleación y/o contenidos de aleación y a continuación partiendo de una aleación que va a generarse en el material de carga las piezas de chatarra se mezclen para formar una composición, que presenta una distribución de aleación homogénea y se alimentan a una prensa, en la que a las piezas de chatarra de la composición se aplica presión, que comprime las piezas de chatarra generando una temperatura, en donde las piezas de chatarra, a consecuencia de la aplicación de presión, se calientan hasta la temperatura de transición entre sólido y líquido al menos de una parte de las piezas de chatarra y/o sus aleaciones y/o sus componentes de aleación, antes de que el material de carga se entregue en una forma geométrica determinada.

Por lo tanto, en el procedimiento de acuerdo con la invención partiendo de las piezas de chatarra se fabrica en primer lugar una composición. Esta composición va a presentar una distribución de aleación homogénea. Para este fin se juntan y se mezclan diferentes piezas de chatarra después del análisis de sus aleaciones o composición de aleación en correspondencia con el material de carga que va a fabricarse. Esta composición se alimenta después a una prensa, en la que se aplica presión a las piezas de chatarra de la composición. En este sentido las piezas de chatarra se comprimen generando una temperatura. A este respecto las piezas de chatarra a consecuencia de la aplicación de presión se calientan hasta la temperatura de transición entre sólido y líquido al menos de una parte de las piezas de chatarra y/o sus aleaciones y/o sus componentes de aleación. En el umbral de la temperatura de transición entre sólido y líquido se alcanza el estado denominado tixotrópico. Este se caracteriza, entre otros, porque la viscosidad del material, es decir, de las piezas de chatarra y/o sus aleaciones y/o sus componentes de aleación se reducen mediante la actuación de fuerzas transversales. Surge de este modo un estado a modo de masa de modelar, que permite moldear el material de manera muy precisa y/o prensarlo en moldes. En este contexto es especialmente ventajoso el que el material de carga posterior presente una distribución muy homogénea de los componentes de aleación a consecuencia de la fusión tixotrópica.

La realización de procedimiento de acuerdo con la invención permite en total, solo mediante clasificación previa, mezcla y aplicación de presión mecánica fabricar productos de carga, que presenten, por un lado un diseño de geometría deseado y que, por otro lado, presenten una composición de aleación de distribución homogénea.

La fusión tixotrópica, es decir, el calentamiento de las piezas de chatarra a consecuencia de la aplicación de presión hasta la temperatura de transición entre sólido y líquido se prefiere en realidad, pero puede estar previsto como alternativa también, calentar las piezas de chatarra a consecuencia de la aplicación de presión hasta la temperatura de fusión al menos de una parte de las piezas de chatarra y/o sus aleaciones y/o sus componentes de aleación. De acuerdo con esta alternativa de procedimiento las piezas de chatarra se funden al menos parcialmente hasta que sea posible un ensamblaje de las piezas de chatarra. En este sentido, los componentes de aleación individuales pueden asumir por ejemplo la función de un aglutinante, en tanto que estos, debido a la temperatura durante la compresión, se funden y a continuación se endurecen de nuevo mediante la unión de piezas de chatarra adicionales. Sin embargo, este proceso se realiza solo después de que las piezas de chatarra estén conformadas a una forma geométrica determinada, que corresponde al material de carga deseado, por ejemplo un material de barra.

Este material de carga es adecuado entonces, para alimentarse a continuación a una instalación de fundición de metal, en particular una instalación de fundición de aluminio, para fabricar a partir de ella piezas de construcción, como por ejemplo bloques para la fabricación de bloques de motor o también planchas de aluminio, que en una etapa de producción adicional se conforman en frío y se mecanizan, por ejemplo se punzonan.

En el caso de piezas de chatarra mayores ha resultado ser ventajoso desmenuzar las piezas de chatarra antes de la clasificación. En particular en residuos de procesos de punzonado puede tratarse perfectamente de piezas de chatarra, que pueden alimentarse a un procedimiento de acuerdo con la invención no sin trituración previa. Mediante la trituración se localizan partículas de composición determinada también con seguridad, para poder clasificarlas, en donde como criterio de clasificación puede emplearse la magnitud física de la densidad, que es característica en cuanto a posibles componentes de material y/o composiciones. La etapa de procedimiento de la trituración puede llevarse a cabo a este respecto en varios niveles. Sin embargo se prefiere una trituración de dos niveles, en donde en el primer nivel de trituración se utiliza, por ejemplo, una trituradora o un molino de rotor. Las partículas que abandonan la trituradora o el molino de rotor presentan, por regla general, un diseño cúbico o a modo de esfera y pueden presentar un tamaño de hasta 200 mm.

En un segundo nivel de trituración las piezas de chatarra previamente trituradas se dirigen a un triturador secundario conectado aguas abajo o a un molino de corte. En este caso tiene lugar una trituración secundaria, en donde las partículas que abandonan el triturador secundario o el molino de corte están configuradas planas o en forma de disco y presentan un tamaño de por ejemplo hasta 80 mm. Después de la etapa de trituración puede estar prevista una etapa de procedimiento adicional, en la que las piezas de chatarra trituradas se alimentan a una instalación de cribado, para separar las piezas de chatarra en dos granulaciones de material, resultando dos fracciones, concretamente una fracción de materiales de grano inferior, por un lado, y una fracción de materiales de grano superior, por otro lado. En función de las cribas utilizadas se fija el tamaño de los materiales de grano superior o de los materiales de grano inferior. Por ejemplo el material de grano superior tiene un tamaño de más de 0,3 mm, de manera más preferida de más de 3 mm, de manera aún más preferida de más de 10 mm. Los granos con un tamaño de grano inferior representan el material de grano inferior.

Según una característica adicional de la invención está previsto que las piezas de chatarra antes de la trituración se junten en correspondencia con la aleación que va a generarse en el material de carga y se alimenten a un equipo de trituración. Las piezas de chatarra trituradas se clasifican en una etapa adicional en cuanto a su composición química. Por tanto se crean fracciones de aleaciones unitarias. Estas fracciones a su vez pueden almacenarse temporalmente en tolvas.

En el procedimiento de acuerdo con la invención está previsto que para lograr la composición química del material de carga que va a alcanzarse, por ejemplo de los lingotes se mezclan entre sí cantidades calculadas previamente en fracciones predeterminadas de diferentes piezas de chatarra para formar una mezcla homogénea. Por lo tanto, en correspondencia con la química objetivo deseada o de la aleación necesaria del material de carga correspondiente se combinan y se mezclan fracciones según el fondo, por un lado, así como su cantidad respectiva por otro lado, de modo que surge una distribución homogénea dentro de la fracción de mezcla, concretamente de la composición.

Según una característica adicional de la invención está previsto que la composición homogénea se alimente a una extrusora. En esta extrusora las piezas de chatarra trituradas preferentemente se someten a una presión, en la que se genera una temperatura, que tiene como consecuencia una fusión tixotrópica al menos de una parte de las piezas de chatarra y/o sus aleaciones y/o sus componentes de aleación. La aplicación de presión en la extrusora conlleva el hecho de que las piezas de chatarra se calienten hasta la temperatura de transición entre sólido y líquido, a consecuencia de lo cual la viscosidad del material de las piezas de chatarra calentadas así se reduzca, lo que lleva a un estado a modo de masa de modelar. Esto permite poder entregar en la salida de la extrusora un material de carga de forma geométrica determinada, en particular en forma de un material de barra extruida.

En este contexto se prefiere en particular el uso de una extrusora de tornillo o de tornillo sin fin. Como alternativa, como extrusora puede utilizarse también una extrusora de pistón. Sin embargo, la extrusora de tornillo sin fin tiene la ventaja con respecto a la extrusora de pistón de que es posible una realización de procedimiento continua, de modo que en la facilitación continua de piezas de chatarra se hace posible tanto una preparación de piezas de chatarra continua mediante clasificación, trituración y mezcla como una generación continua de material de carga mediante alimentación de piezas de chatarra preparadas a la extrusora y generación de temperatura en ella mediante aplicación de presión. Con respecto a la extrusora de pistón, la extrusora de tornillo sin fin tiene la ventaja además de poder hacerse funcionar con poco desgaste y con más eficiencia energética.

Las fracciones individuales de las piezas de chatarra con composición conocida, en particular aleación en una aleación que va a generarse en el material de carga se retiran de un almacenamiento y se alimentan a un dispositivo de mezcla. En este sentido las piezas de chatarra retiradas del almacenamiento en los porcentajes de peso necesarios en correspondencia con su composición de aleación y después de una composición predeterminada se alimentan al dispositivo de mezcla. Preferentemente para ello están previstos dispositivos de pesaje individuales en la zona del almacenamiento, que sirven para pesar fracciones individuales de las piezas de chatarra, antes de que estas se alimenten con otras fracciones al dispositivo de mezcla.

La carga compuesta de tal manera de piezas de chatarra de diferentes aleaciones se alimenta después del proceso de mezcla al proceso de prensado, y esto preferentemente de manera continua. A este respecto la alimentación continua al dispositivo de prensado se considera en particular, cuando como dispositivo de prensado se utiliza una extrusora de tornillo sin fin que trabaja continuamente. Como resultado se permite una generación continua de material de carga.

El lote de piezas de chatarra alimentada preferentemente a la extrusora de tornillo o de tornillo sin fin se calienta a consecuencia de la compresión y de las fuerzas de fricción que surgen por ello, y en concreto hasta una temperatura, que corresponde a la temperatura de transición entre sólido y líquido al menos de una parte de las piezas de chatarra. Surge así un compuesto casi en unión material de las piezas de chatarra cargadas, que en el umbral de la temperatura de transición entre sólido y líquido en el estado denominado tixotrópico presentan propiedades fluidas, lo que permite una conformación precisa. Para la conformación la extrusora en el lado de la salida dispone de una matriz y/o aguas abajo de la extrusora está conectada una matriz, que sirve para la conformación de las piezas prensadas para formar una barra continua, por ejemplo con sección transversal rectangular o circular.

El material de carga, por consiguiente según una característica adicional de la invención se retira como material extruido continuo y se corta a medida según la demanda. En particular en caso de un material extruido con sección transversal rectangular se forman con ello elementos en forma de barra, que pueden apilarse adecuadamente. Una pila de barras de este tipo dispuesta por ejemplo sobre un palé está lista para el envío y puede suministrarse al usuario, por ejemplo, por camiones y/o tráfico ferroviario.

Bien es verdad que al renunciar a la fusión de las piezas de chatarra puede surgir una capa de oxidación sobre la superficie de estas piezas de chatarra. En cuanto al procesamiento adicional, en el que el producto de carga se alimenta a un procedimiento de fusión, sin embargo esta desventaja es irrelevante, dado que en el mecanizado del material de carga durante la fusión pueden seguir expulsándose oxígeno e hidrógeno, de modo que el material de oxidación presente, dado el caso, en el material de carga no es importante.

Además, el procedimiento de acuerdo con la invención a pesar de la renuncia a un proceso de fusión y las desventajas asociadas a esto de una homogeneidad no completa del material de carga tiene la ventaja de que, debido a la fabricación del material de carga en una forma geométrica determinada, por ejemplo en forma de lingotes u otros elementos a modo de barra u otros elementos de tipo barra estos se fabrican de un material extruido, de modo que una homogeneidad elevada se configura porque se fabrica un material de carga de lote de un lote de piezas de chatarra juntas, de modo que en conjunto a lo largo de todo el lote del material de carga resulta de nuevo una homogeneidad elevada del material de carga.

El material de carga, que se configura sin fusión previa de las piezas de chatarra, es adecuado por tanto de manera especial para un mecanizado habitual en la fabricación de piezas constructivas, por ejemplo, de aluminio. La ventaja esencial de la invención reside, entre otros, en la demanda energética muy reducida en la fabricación del material de carga. En el procedimiento de acuerdo con la invención únicamente debe facilitarse energía para el prensado y no se requiere ni energía para una preparación térmica ni hay necesidad de instalaciones de filtro para la depuración de posibles gases de escape. De esto resulta también que un dispositivo de acuerdo con la invención para la fabricación de material de carga de metal en piezas, en particular aluminio y/o aleaciones de aluminio provocan costes de inversión claramente más reducidos. Al evitar gases de escape u debido a la menor demanda energética los dispositivos correspondientes pueden manejarse con menos restricciones en la autorización de la construcción y en el uso, de modo que pueden construirse y hacerse funcionar dispositivos correspondientes en puntos claramente más adecuados. Por ejemplo, según una característica adicional de la invención puede estar previsto que como piezas de chatarra se empleen piezas metálicas, como virutas, polvo, residuos de fusión procedentes de la producción de piezas metálicas, como en particular la fabricación de piezas de fundición de aluminio, piezas estampadas de aluminio o similares, en particular procedentes del empleo del material de carga. En esta configuración ha resultado ventajoso que pueda utilizarse un dispositivo correspondiente directamente en la zona de la instalación de fusión, de modo que también el transporte de material de carga hacia el procesador o de piezas de chatarra al fabricante del material de carga se reduce claramente, cuando no puede evitarse en absoluto. Un modo de proceder de este modo es adecuado siempre cuando en el funcionamiento del fabricante, es decir, del usuario del material de carga se producen piezas de chatarra correspondientes, que pueden comprimirse entonces inmediatamente sin costes de transporte y respetando la aleación para formar un nuevo material de carga y pueden procesarse posteriormente en el funcionamiento del fabricante. Cabe considerar en este sentido que, por ejemplo, en la fabricación de productos finales de aluminio se producen virutas de fresado, que en parte corresponden hasta el 90 % de la cantidad total utilizada del aluminio. Estas virutas pueden procesarse directamente después de formarse en el procedimiento descrito. Una contaminación de estas virutas es inofensiva, dado que el material de carga se funde en el procedimiento siguiente, de modo que pueden expulsarse cuerpos extraños.

El procedimiento descrito con anterioridad se lleva a cabo preferentemente con un dispositivo, que tiene un equipo de almacenamiento que presenta varias zonas de almacenaje para piezas de chatarra de metal, en particular de aluminio y/o aleaciones de aluminio, en el que las piezas de chatarra pueden almacenarse según sus componentes de aleación y/o contenidos de aleación. Por lo demás el dispositivo de acuerdo con la invención presenta un dispositivo de mezcla, en el que las piezas de chatarra retiradas de las zonas de almacenaje en una relación predeterminada para lograr una aleación que va a generarse, en el material de carga se mezclan para formar una composición, que presenta una distribución de aleación homogénea. Finalmente está previsto un dispositivo de prensado, al que se alimenta la composición y en el que la composición se comprime con una presión generando una temperatura, en donde las piezas de chatarra, a consecuencia de la aplicación de presión, se calientan hasta la temperatura de transición entre sólido y líquido al menos de una parte de las piezas de chatarra y/o sus aleaciones y/o sus componentes de aleación, antes de que el material de carga se entregue en una forma geométrica determinada.

Como complemento puede estar previsto un dispositivo de trituración, que se conecta aguas abajo del equipo de almacenamiento. En este caso las piezas de chatarra del equipo de almacenamiento en la cantidad y/o calidad necesarias se retiran del equipo de almacenamiento y se alimentan al dispositivo de trituración, para desmenuzar las piezas de chatarra a un tamaño que permita, alimentar las piezas de chatarra al dispositivo de prensado. Las piezas de chatarra demasiado grandes pueden separarse por ejemplo en una etapa previa, por ejemplo en un equipo de criba.

Como complemento, según el dispositivo de acuerdo con la invención puede estar previsto que aguas arriba del dispositivo de prensado esté conectado un dispositivo de mezcla, al que se alimentan fracciones individuales de las piezas de chatarra, retiradas del equipo de almacenamiento con composición conocida, en particular aleación en el material de carga para la aleación que va a generarse. En cuanto al dispositivo de mezcla ha resultado ser conveniente, conectarlo aguas abajo del dispositivo de trituración, dado que el aumento de la homogeneidad de la composición debe alcanzarse sobre la base de piezas de chatarra trituradas.

Finalmente según una característica adicional de la invención está previsto que aguas abajo del dispositivo de prensado esté conectado un equipo de corte, con el que el material de carga retirado como material extruido continuo se corte a medida en caso necesario.

Otras características y ventajas de la invención se desprenden de la siguiente descripción del correspondiente dibujo, en el que está representado una forma de realización preferida de un dispositivo de acuerdo con la invención.

De acuerdo con una característica adicional de la invención está previsto que aguas abajo del dispositivo de prensado esté conectado un equipo de medición. Este equipo de medición puede estar conectado aguas arriba o aguas abajo del equipo de corte previsto opcionalmente. El equipo de medición sirve para registrar mediante tecnología de medición material extruido procedente del dispositivo de prensado. Un registro de este tipo relativo a la tecnología de la medición puede realizarse por ejemplo mediante un análisis químico. De esta configuración es ventajoso que el material extruido pueda examinarse directamente después de abandonar el dispositivo de prensado en cuanto a una calidad que va a lograrse como se desea, en particular en cuanto a una composición de aleación que va a lograrse como se desea. Como equipo de medición en este sentido puede utilizarse, por ejemplo, un equipo para la espectrometría de emisión óptica.

En la única figura 1 se representa un dispositivo para la fabricación de material de carga 1 de metal en piezas, concretamente aluminio o una aleación de aluminio. El material de carga 1 está previsto para una instalación de fundición de aluminio, en la que a partir del material de carga 1 se produce una masa fundida, que se cuela en un molde y se retira del molde después de su enfriamiento.

El dispositivo presenta varias zonas de almacenaje 2, en las que se almacenan piezas de chatarra de aluminio o aleaciones de aluminio de diferente diseño en cuanto a composición y/o forma geométrica y/o tamaño. Por encima de las zonas de almacenaje 2 está dispuesto un transportador continuo 3, que presenta un transportador continuo 4 desplazable, que puede ajustarse en su posición con respecto al transportador continuo 3, de modo que a través del transportador continuo 3 y del transportador continuo 4 las zonas de almacenaje 2 pueden llenarse con piezas de chatarra.

Un transportador continuo 5 adicional está dispuesta por debajo de las zonas de almacenaje 2. Cada zona de almacenaje 2 presenta en el lado de la salida una corredera de apertura 6. La corredera de apertura 6 de las zonas de almacenaje 2 pueden abrirse y cerrarse a través de un control no representado al detalle, en donde durante el tiempo de apertura se transfiere al transportador continuo 5 una cantidad determinada de las diferentes piezas de chatarra en las zonas de almacenaje 2 individuales.

Como complemento puede estar previsto un dispositivo de pesaje no representado con más detalle, que está dispuesto entre la corredera de apertura 6 y el transportador continuo 5, de modo que se pesa la cantidad de piezas de chatarra de composición determinada que va a transferirse al transportador continuo 5, es decir, aleación, para después juntarse con piezas de chatarra de las zonas de almacenaje 2 adicionales de tal modo que las piezas de chatarra retiradas con el transportador continuo 5 resultan en un material de carga, que presenta una aleación predeterminada.

El transportador continuo 5 transporta las piezas de chatarra desde las zonas de almacenaje 2 a un dispositivo de trituración 7, que presenta dos rodillos 8 en rotación con listones de impacto dispuestos, dado el caso, en estos. La distancia entre los rodillos 8 o los listones de impacto dispuestos en estos, pero no representados puede ajustarse, de modo que con el dispositivo de trituración 7 pueden fabricarse piezas de chatarra de diseño geométrico y tamaño determinados. Las piezas de chatarra que recorren el dispositivo de trituración 7 llegan después a un equipo de criba 9 dispuesto por debajo del dispositivo de trituración 7, que divide las piezas de chatarra trituradas en al menos dos fracciones de tamaño, concretamente un denominado material de grano inferior, que pasa a través del equipo de criba 9 y un material de grano superior, que pasa por el equipo de criba 9 y a través del equipo de criba 9 se alimenta a un depósito de almacenamiento 10. Desde este depósito de almacenamiento 10 el material de grano superior puede retirarse a través de un transportador continuo 11 y por ejemplo transferirse al transportador continuo 3 para la nueva alimentación hacia la zona de almacenaje 2.

El material de grano inferior, que pasa a través del equipo de criba 9, puede alimentarse a diferentes tolvas 13 a través de un vertedor inclinado 12 pivotante, en las que se almacena el material de grano inferior de las piezas de chatarra. En este sentido en las tolvas 13 individuales se almacenan diferentes cualidades de las piezas de chatarra, concretamente en cuanto a su composición de aleación y/o en cuanto a la cantidad de los componentes de aleación.

De las tolvas 13 pueden retirarse por consiguiente diferentes fracciones de las piezas de chatarra y alimentarse a un dispositivo de mezcla 14. Un dispositivo de mezcla 14 de este tipo puede ser por ejemplo una cuba vibrante. Sin embargo existe también la posibilidad de que un dispositivo de mezcla 14 de este tipo presente herramientas de mezcla, como por ejemplo tornillos sin fin, que sirven para la homogeneización de las diferentes fracciones de piezas de chatarra de las tolvas 13 en el dispositivo de mezcla 14.

Tan pronto como haya finalizado el proceso de mezcla en el dispositivo de mezcla 14, el dispositivo de mezcla 14 transfiere la composición desde diferentes cargas de piezas de chatarra a un transportador continuo 15 adicional, que alimenta la composición de piezas de chatarra de un dispositivo de prensado 16, concretamente a una extrusora de tornillo. La alimentación se realiza en este sentido dosificada, de modo que el dispositivo de prensado 16 se llena de manera constante comuna cantidad predeterminada de piezas de chatarra. Preferentemente la alimentación a la extrusora de tornillo o de tornillo sin fin se realiza continuamente, al menos de modo que a través de la extrusora de tornillo pueda evacuarse material extruido 17 continuamente en el lado de salida.

En la extrusora de tornillo las piezas de chatarra, alimentadas se comprimen y como consecuencia se calientan a una temperatura, que corresponde a la temperatura de transición entre sólido y líquido al menos de una parte de las piezas de chatarra. En el umbral respecto a la temperatura de transición se alcanza el así llamado estado tixotrópico de las piezas de chatarra calentadas, lo que lleva a una fluidez a consecuencia de una viscosidad reducida. Las piezas de chatarra calentadas de este modo se prensan a través de la matriz de la extrusora en el lado de los extremos, de modo que se produce una entrega continua de material extruido 17. El material extruido 17 se corta a medida después con un dispositivo de corte 18 en caso necesario y a continuación se apila como material de carga 1 por ejemplo sobre un palé 19.

El uso de una extrusora en la extrusión de material con alta viscosidad, como por ejemplo aluminio es ventajoso. Para ello está prevista un diseño especial del husillo de la extrusora en combinación con una configuración especial de la cámara de extrusión, para limitar el flujo en rotación del metal. Mediante este diseño se alcanza la presión de compresión y presión de extrusión. En la extrusión de chatarra de aluminio la chatarra de aluminio en la extrusora alcanza una temperatura, en la que la chatarra de aluminio se adhiere pero también a la pared de la extrusora o del husillo de la extrusora. Por lo demás, la chatarra de aluminio se amasa y de este modo alcanza una temperatura más alta, en donde después se configura un tapón de material sólido en el extremo del husillo de la extrusora, que se desplaza desde el material subsiguiente hacia una cámara de extrusión. La chatarra de aluminio abandona después una cámara de extrusión como material extruido continuo y el material de carga 1 en caso de demanda puede cortarse a medida, por ejemplo en forma de lingotes.

Referencias

1 Material de carga

2 Zona de almacenaje

3 Transportador continuo

4 Transportador continuo

5 Transportador continuo

6 Corredera de apertura

Dispositivo de trituración

Rodillo

Equipo de criba

Depósito de almacenamiento

Transportador continuo

Vertedor inclinado

Tolva

Dispositivo de mezcla

Transportador continuo

Dispositivo de prensado

Material extruido

Equipo de corte

Palé

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la fabricación de material de carga (1) de metal en piezas, en particular aluminio y/o aleaciones de aluminio, para una instalación de fundición de metal, en particular de aluminio, en el que piezas de chatarra de metal, en particular de aluminio y/o aleaciones de aluminio se clasifican según sus componentes de aleación y/o contenidos de aleación, y a continuación, partiendo de una aleación que va a generarse en el material de carga (1) las piezas de chatarra se mezclan para formar una composición, que presenta una distribución de aleación homogénea y se alimentan a una prensa, en la que a las piezas de chatarra de la composición se aplica presión, que comprime las piezas de chatarra generando una temperatura, en donde las piezas de chatarra, a consecuencia de la aplicación de presión, se calientan hasta la temperatura de transición entre sólido y líquido al menos de una parte de las piezas de chatarra y/o sus aleaciones y/o sus componentes de aleación, antes de que el material de carga (1) se entregue en una forma geométrica determinada.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que las piezas de chatarra a consecuencia de la aplicación de presión se calientan a una temperatura, que corresponde a un punto de fusión al menos de una parte de las piezas de chatarra y/o sus aleaciones y/o sus componentes de aleación.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que las piezas de chatarra se trituran antes de la clasificación.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que las piezas de chatarra antes de la trituración se juntan en correspondencia con la aleación que va a generarse en el material de carga (1) y se alimentan a un dispositivo de trituración (7).

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la composición homogénea se alimenta a una extrusora, preferentemente a una extrusora de tornillo sin fin como dispositivo de prensado (16).

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que fracciones individuales de las piezas de chatarra con composición conocida, en particular aleación se retiran de un almacenamiento para la aleación que va a generarse en el material de carga (1) y se alimentan a un dispositivo de mezcla.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material de carga se retira como material extruido continuo (17) y se corta a medida en caso de demanda.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que como piezas de chatarra piezas metálicas, como virutas, polvo, residuos de fusión procedentes de la producción de piezas metálicas, como en particular la fabricación de piezas de fundición de aluminio, piezas estampadas de aluminio o similares, en particular procedentes del empleo del material de carga (1).

9. Dispositivo para la fabricación de material de carga (1) de metal en piezas, en particular aluminio y/o aleaciones de aluminio, para una instalación de fundición de metal, en particular de aluminio, en particular para la realización del procedimiento según las reivindicaciones 1 a 8, con un equipo de almacenamiento, que presenta varias zonas de almacenaje (2) para piezas de chatarra de metal, en particular de aluminio y/o aleaciones de aluminio, según sus componentes de aleación y/o contenidos de aleación, un dispositivo de mezcla (14), en el que las piezas de chatarra retiradas de las zonas de almacenaje (2) en una relación predeterminada para lograr una aleación que va a generarse, en el material de carga (1) se mezclan para formar una composición, que presenta una distribución de aleación homogénea y un dispositivo de prensado (16), al que se alimenta la composición y en el que la composición se comprime con una presión generando una temperatura, en donde las piezas de chatarra, a consecuencia de la aplicación de presión, se calientan hasta la temperatura de transición entre sólido y líquido al menos de una parte de las piezas de chatarra y/o sus aleaciones y/o sus componentes de aleación, antes de que el material de carga (1) se entregue en una forma geométrica determinada.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado por que aguas abajo del equipo de almacenamiento está conectado un dispositivo de trituración (7).

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 o 10, caracterizado por que el dispositivo de prensado (16) está configurado como extrusora.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado por que el dispositivo de prensado (16) está configurado como extrusora de tornillo sin fin.

13. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado por que el dispositivo de prensado (16) está configurado como extrusora de émbolo.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes 9 a 13, caracterizado por que aguas arriba del dispositivo de prensado (16) está conectado un dispositivo de mezcla (14), al que se alimentan fracciones individuales de las piezas de chatarra, retiradas del equipo de almacenamiento con composición conocida, en particular aleación en el material de carga para la aleación que va a generarse.

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes 9 a 14, caracterizado por que aguas abajo del dispositivo de prensado (16) está conectado un equipo de corte (18), con el que el material de carga (1) retirado como material extruido continuo (17) se corta a medida en caso necesario.

16. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes 9 a 15, caracterizado por que aguas abajo del dispositivo de prensado (16) está conectado un equipo de medición.