BR0311374B1 - processo para o revestimento galvánico de um molde de lingotamento contìnuo. - Google Patents

Description

"PROCESSO PARA O REVESTIMENTO GALVÂNICO DE UM MOLDE DELINGOT AMENTO CONTÍNUO"

A presente invenção se refere a um processo para o revestimentogalvânico de um molde de lingotamento contínuo, onde as superfícies internas domolde de lingotamento contínuo, delimitadoras de uma cavidade de conformação,são revestidas com um material de revestimento, para se obter ou restabelecer asmedidas nominais da cavidade de conformação, cujo processo utiliza um moldede lingotamento contínuo, que é empregado como cátodo, um ânodo, que édisposto na cavidade de conformação, e um eletrólito, que contém o material derevestimento, sendo que através da cavidade de conformação do molde delingotamento contínuo, faz-se fluir de modo Wdrodinamicamente controlado, pormeio de uma bomba, o eletrólito que serve de veiculo do material de revestimento.

Os moldes de lingotamento contínuo são submetidos, durante oprocesso de lingotamento a um desgaste abrasivo contínuo, de modo que acavidade de conformação, e portanto também as dimensões de seção transversaldas barras lingotadas se tornam cada vez maiores. Por conseguinte, ao cabo de umdeterminado número de ciclos de trabalho é preciso substituir o respectivo moldede lingotamento por um novo, ou então recondicioná-lo.

Já são conhecidos vários métodos para o recondicionamento dosmoldes com o fim de restabelecer a geometria original da cavidade deconformação ou as medidas nominais da cavidade de conformação,respectivamente. O recondicionamento pode, por exemplo, ser realizado medianteuma conformação por explosão do molde sobre um mandril. Este processo nãosomente tem um resultado relativamente complicado, como também é custoso,apresenta uma grande carga ambiental, e resulta também em uma deformação daforma externa do molde, o que propicia, por sua vez, um incremento de uma fendade água existente na periferia do molde e, por conseguinte, uma influêncianegativa sobre o resfriamento do molde. Deste último inconveniente citado sofremtambém outros processos conhecidos de prensagem para a re-conformação dosmoldes, nos quais o molde é primeiramente comprimido a partir de fora e, emseguida, ele é levado para a cavidade de conformação na medida interna originalpor meio de retificação interna ou fresagem interna.

Por fim, pela EP-A-O 282 759 é conhecido restabelecer a medidanominal da cavidade de conformação de um molde de lingotamento contínuo pormeio do revestimento galvânico das superfícies internas delimitadoras da cavidadede conformação. Neste processo, constitutivo de um gênero próprio, o molde queserve de cátodo é submerso, juntamente com uma cesta de ânodo perfurada,disposta dentro da cavidade de conformação e cheia com fragmentos de cobresolúveis (cubos, esferas, discos), em um banho eletrolítico (banho de sulfato deCu). Ao se aplicar uma corrente contínua, tem lugar uma separação do cobre dobanho eletrolítico e uma deposição do mesmo sobre as superfícies do molde,sendo o cobre separado do banho eletrolítico substituído pelo cobre diluído doânodo. Neste processo galvânico por imersão alcança-se uma densidade decorrente relativamente baixa, por exemplo, de aproximadamente 15 A/dm . Norevestimento galvânico por imersão de cavidades de conformação geralmente deseção transversal poligonal existe, por experiência, o risco de que nas zonasangulares, o revestimento fique insuficientemente espesso, ou seja, a espessura dorevestimento seja só de aproximadamente 1/4 a 1/10 da espessura das zonasrestantes. Esta constituição irregular do revestimento pode ser contrariada apenasparcialmente mediante geometrias especiais do ânodo. Isto significa que se precisade um recondicionamento mecânico posterior.

No caso de obtenção de revestimentos espessos existe, além disso,o risco de que se formem pontes angulares com inclusões ocas, com o que omolde resulta inutilizável. Um inconveniente posterior do revestimento galvânicopor imersão consiste em que as superfícies externas do molde precisem serrecobertas com um material inerte com respeito ao tratamento eletrolítico.

A finalidade da presente invenção consiste em propor umprocesso do tipo acima mencionado, mediante o qual a medida nominal dacavidade de conformação pode ser conseguida ou restabelecida da maneira maissimples possível, inclusive em moldes de lingotamento contínuo com cavidade deseção transversal poligonal, sem que apareçam zonas problemáticas nas zonasangulares da cavidade de conformação. Além disso, pretende-se conseguir que os moldes de lingotamento de contínuo que devem ser revestidos permaneçam comsuas dimensões externas as mais inalteradas possíveis.

Estes objetivos do processo de acordo com a presente invenção,são atingidos de forma que mediante um dispositivo de retificação ou similar,com função de inversão de polaridade, o sentido da corrente é periodicamente trocado e assim se consegue, mediante uma escolha correspondente destatroca periódica, uma aplicação de revestimento uniforme.

Pelo processo de acordo com a invenção, no qual se faz fluir oeletrólito de forma hidrodinamicamente controlada através da cavidade deconformação do molde de lingotamento contínuo, que constitui o cátodo, com emprego do ânodo insolúvel, o eletrólito proporcionando unicamente o materialde revestimento, é possível aplicar-se tanto um revestimento delgado do materialresistente ao desgaste com medidas exatas, sem que seja preciso uma usinagemposterior, como também um revestimento espesso (no qual se precisaeventualmente um mínimo de usinagem posterior), já que a constituição do revestimento é produzida uniformemente, sem zonas angulares débeis. Umavantagem essencial do processo de acordo com a invenção consiste em quedurante o revestimento galvânico entram unicamente em contato com o eletrólito,as superfícies internas da cavidade de conformação e, por conseguinte, não épreciso recobrir as superfícies externas do molde de lingotamento contínuo.Ademais, é possível também uma inversão intermitente de polaridade doânodo/cátodo, mediante a qual pode se conseguir uma separação pulsante domaterial de revestimento e influenciar o revestimento.

Como vantagem particular cabe destacar que as propriedadesmecânicas, tais como, por exemplo, a dureza e parcialmente também acomposição estrutural do revestimento, podem manter-se em grande parteuniformes por toda a extensão. Pode-se conseguir o revestimento maisrapidamente que mediante os processos convencionais. Também pode-se evitarem grande parte uma formação de ondulações nas superfícies revestidas.

A seguir, a invenção será descrita mais detalhadamente emrelação ao desenho anexo, no qual:

A figura 1 mostra um esquema de princípio do processo de acordocom a invenção.

Na figura 1 ilustra-se, de modo puramente esquemático, umdispositivo 1, previsto para o revestimento galvânico de superfícies internas 4delimitadoras de uma cavidade de conformação 3 de uma instalação delingotamento contínuo 2 com um material de revestimento resistente ao desgaste,com o objetivo de conseguir ou restabelecer uma medida nominal da cavidade deconformação. A cavidade de conformação 3 pode, por exemplo, apresentar umaseção transversal retangular ou quadrada, e estar portanto delimitada por quatrosuperfícies internas 4. Todavia, também poderia tratar-se de um molde com umaseção transversal distinta da cavidade de conformação (por exemplo circular,poligonal, oblonga) ou de um molde denominado Dogbone.

Ao molde de lingotamento contínuo 2 estão associados, em suasbases, uma peça de extremidade superior como uma peça de extremidade inferior5, 6, respectivamente, as quais estão unidas entre si por meio de um ânodo 7 queatravessa a cavidade de conformação 3. Elementos de estanqueidade 8, 9 nassuperfícies de base do molde de lingotamento contínuo 2 servem para tornarestanque a cavidade de conformação 3. Também o ânodo 7 está inserido de modoestanque nas peças de extremidade superior e de extremidade inferior 5, 6,respectivamente, por meio de juntas 13, 14. Tanto a peça de extremidade inferior6 quanto a peça de extremidade superior 5 estão dotadas de pelo menosrespectivos orifícios e preferivelmente de uma pluralidade de orifícios 11 e 12,respectivamente (na figura 1 se indicam esquematicamente respectivos orifícios11, 12), que constituem orifícios de entrada e saída, respectivamente, para aintrodução e evacuação, respectivamente, de um eletrólito 25, previsto para orevestimento galvânico, na cavidade de conformação 3 ou da mesma, queconstitui um recinto de reação e está além disso fechada de forma estanque. O ditoeletrólito é bombeado de modo Wdrodinamicamente controlado no recinto dereação desde um recipiente de alimentação 15, por meio de uma bomba 16 e apartir de baixo através da peça de extremidade inferior 6, e é conduzido portransbordamento (sem pressão) na peça de extremidade superior 5 de retorno aorecipiente de alimentação 15 e para a bomba 16. Para o eletrólito 25 é dosado omaterial de revestimento em forma de óxido a partir de um depósito 18.

Para o revestimento galvânico, o molde de lingotamento contínuo2 é conectável como cátodo a uma fonte de corrente contínua 20, do mesmo modoque o ânodo 7 com aletas T indicadas esquematicamente, determinando assim umcircuito de corrente contínua. Tanto os elementos de estanqueidade 8, 9 quanto asjuntas 13,14 atuam simultaneamente de modo eletricamente isolado. O ânodo estáadaptado, em sua forma de seção transversal, para a forma de seção transversal dacavidade de conformação 3. Para cavidades de conformação poligonais emprega-se ânodos prismáticos correspondentes. O ânodo consiste particularmente de ummaterial de titânio revestido de platina ou de cerâmica mista, ou de chumbo. Omesmo pode também estar configurado como anodo múltiplo. Todavia,basicamente o material do revestimento pode também estar contido no ânodo, talcomo, por exemplo, cobre, níquel ou cromo, em cujo caso estaria previsto emforma maciça ou segmentada.

O processo de acordo com a invenção é apropriado para aaplicação de revestimentos de, por exemplo, cobre, níquel ou cromo. O materialde revestimento é administrado unicamente pelo eletrólito 25. O ânodo em si éinsolúvel. Pode tratar-se, por exemplo, de ânodos de titânio revestidos de platina,ânodos de chapa de Pb, cerâmica mista revestida e outros materiais. No caso doseletrólitos podem encontrar aplicação tipos de eletrólitos à base de ácidometanossulfônico, cianídrico ou sulfurico. Mediante estes eletrólitos de altavelocidade pode se conseguir, com o deslocamento intensivo do eletrólito, umadensidade de corrente de 2 a 40 A/dm2. Mediante um eficiente direcionamentohidrodinâmico do fluxo de eletrólito através do recinto de reação pode se aplicartanto um revestimento delgado do material resistente ao desgaste com medidasexatas, sem que seja necessária nenhuma usinagem, como também umrevestimento espesso (no qual eventualmente se precise um mínimo de usinagemposterior), já que a constituição do revestimento é realizada uniformemente e sempontos angulares débeis. O processo de acordo com a invenção traz,particularmente no caso de revestimento de cromo, consideráveis vantagens, jáque justamente no caso de cromo produzem-se no revestimento galvânicoconvencional problemas angulares particularmente consideráveis (revestimento 5a 10 vezes menor que nas superfícies), e o cromo pode ser usinado posteriormentesó mediante polimento.

Mediante o processo de acordo com a invenção, no qualunicamente o eletrólito 25 fornece o material de revestimento, pode-se também,conseguir uma separação pulsante do material de revestimento, já queseparadamente do direcionamento hidrodinâmico é também possível umainversão intermitente de polaridade do ânodo/cátodo, a qual pode influenciar orevestimento.

Uma vantagem considerável do processo de acordo com ainvenção consiste em que durante o revestimento galvânico entram em contatocom o eletrólito 25 unicamente as superfícies internas da cavidade deconformação e, por conseguinte, as superfícies externas do molde de lingotamentocontínuo não precisam ser recobertas.

O ânodo e/ou o molde de lingotamento contínuo poderiam emprincípio ser obtidos de modo rotatório ao redor de seu eixo longitudinal, com oqual poderia tornar-se possível uma rotação durante o revestimento e com isto umrevestimento melhorado.O molde de lingotamento contínuo 2 é limpo, antes dorevestimento, mediante um processo de lavagem, particularmente uma lavagemem cascata, o qual não é descrito mais detalhadamente. Concretamente, o moldeestá incorporado para isto, para o revestimento e preferivelmente para estalavagem, em um sistema fechado.

O molde de lingotamento contínuo consiste de um materialmetálico ou composto de materiais, tais como cobre, alumínio, níquel, de ummaterial plástico ou plástico composto ou de um material cerâmico ou outrosmateriais.

Ademais, pode-se prever um dispositivo de retificação, mediante

o qual pode-se inverter o sentido da corrente com o fim de conseguir umaaplicação de revestimento uniforme.

Por outro lado, no caso do emprego de cobre como material derevestimento prepara-se previamente um óxido de cobre comercial, no qual oconteúdo excessivo de cloro é reduzido mediante um processo delavagem/ solução.

Pode se revestir o molde de lingotamento contínuo 2alternativamente somente em determinadas zonas ou de modo reforçado, ou seja,com uma maior espessura de revestimento, naquelas zonas em que durante oprocesso de lingotamento se produz um desgaste relativamente superior, porexemplo, na zona da superfície do banho líquido, na qual particularmente porcausa do material de recobrimento produz-se um desgaste adicional. Com istoconsegue-se um revestimento eficiente. Pode se conseguir um tal revestimentoparcial mediante recobrimento parcial do ânodo ou mediante inserção dediafragmas não condutores ou mediante medidas similares.

Durante o processo de revestimento campos eletromagnéticospodem ser gerados por parte de imãs não ilustrados mais detalhadamente, pelosquais as partículas do material de revestimento sejam conduzidas ou guiadas de talmodo que em determinadas zonas, preferivelmente nas zonas das bordas do moldede lingotamento contínuo, se deposite um revestimento de mesma espessura queas zonas restantes.

A invenção fica suficientemente ilustrada mediante as explicaçõesprecedentes. Evidentemente, a invenção poderia ser descrita adicionalmente emoutras variantes.

Claims (13)

1. Processo para o revestimento galvânico de um molde delingotamento contínuo (2), onde as superfícies internas (4) de um molde delingotamento contínuo (2), delimitadoras de uma cavidade de conformação (3),são revestidas com um material de revestimento para se obter ou restabelecer asmedidas nominais da cavidade de conformação, cujo processo utiliza um moldede lingotamento contínuo (2), que é empregado como cátodo, um ânodo (7), que édisposto na cavidade de conformação (3), e um eletrólito (25), que contém omaterial de revestimento, sendo que através da cavidade de conformação (3) domolde de lingotamento contínuo (2), faz-se fluir de modo hidrodinamicamentecontrolado, por meio de uma bomba (16), o eletrólito (25) que serve de veiculo domaterial de revestimento, caracterizado pelo fato de que mediante um dispositivode retificação ou similar, com função de inversão de polaridade, o sentido dacorrente é periodicamente trocado.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que como material de revestimento, emprega-se cobre, níquel ou cromo,que dosam o eletrólito (25) em forma de respectivos óxidos.

3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que se emprega um eletrólito (25) com base em ácidometanossulfônico, cianídrico ou sulfurico.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3,caracterizado pelo fato de que o ânodo (7) empregado como insolúvel, quetambém pode estar configurado como ânodo múltiplo, consiste de um material detitânio revestido de platina ou de cerâmica mista, ou também de chumbo.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4,caracterizado pelo fato de que o eletrólito (25) é bombeado, mediante uma bomba(16), para um recinto de reação circundado pelas superfícies internas (4) dacavidade de conformação (3) e fechado em suas bases meio de uma peça deextremidade inferior assim como uma peça de extremidade superior (6, 5), eretorna deste até a bomba (16).

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5,caracterizado pelo fato de que o ânodo (7) e/ou o molde de lingotamento contínuo(2) são realizados de modo rotatório em torno de seu eixo longitudinal.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6,caracterizado pelo fato de que o molde de lingotamento contínuo (2) é lavadoantes do revestimento por meio de um processo de lavagem, particularmente umalavagem em cascata.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7,caracterizado pelo fato de que o molde de lingotamento contínuo (2) estáintegrado, para o revestimento e preferivelmente para a lavagem, em um sistemafechado.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8,caracterizado pelo fato de que o molde de lingotamento contínuo (2) consiste emum material metálico ou composto de materiais de cobre, alumínio, níquel; de ummaterial plástico ou plástico composto; ou de um material cerâmico; ou de outrosmateriais.

10. Processo de acordo com a realização 1, caracterizado pelo fatode que em caso de emprego de cobre se prepara previamente um óxido de cobrecomercial, no qual o conteúdo excessivo de cloro é reduzido por meio umprocesso de lavagem/solução.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10,caracterizado pelo fato de que o molde de lingotamento contínuo (2) é somenterevestido na zonas que sofrem um desgaste mais elevado durante o processo delingotamento ou é revestido de modo reforçado nessas zonas.

12. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que é empregado como ânodo um material de revestimento de cobre,níquel, ou cromo.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12,caracterizado pelo fato de que durante o processo de revestimento, as partículas domaterial de revestimento são conduzidas por campos eletromagnéticos de talmaneira que em determinadas zonas, particularmente nas zonas das bordas domolde de lingotamento contínuo, deposita-se um revestimento de mesmaespessura das zonas restantes.