BRPI0815781B1 - aparelho e método para lingotar um lingote de metal compósito - Google Patents

Description

“APARELHO E MÉTODO PARA LINCOTAR UM LINGOTE DE METAL compôs nxr CAMPO TÉCNICO

Esta invenção diz respeito ao lingotamento de melais, particularmcntc alumínio e ligas de alumínio, por técnicas de lingotamento com resfriamento direto (DC). Mais particularmente, a invenção diz respeito ao co-lingoiamento de camadas de metal por lingotamento com resfriamento direto envolvendo solidificação sequencial.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Lingotes de metais são normal mente produzidos por lingotamento com resfriamento direto de metais fundidos. Isto envolve vazar um metal fundido em um molde com paredes resfriadas, uma extremidade superior aberta e (depois do início) uma extremidade inferior aberta. Metal fundido é introduzido no molde na extremidade superior aberta e é resfriado e solidificado (pelo menos externamente) à medida que ele passa através do molde. Metal solidificado na forma de um lingote emerge na extremidade inferior aberta do molde e desce à medida que a operação de lingotamento contínua. Em outros casos, o lingotamento ocorre horizontalmente. mas o procedimento é essencialmente o mesmo. Tais técnicas de lingotamento são particularmente adequadas para o lingotamento de alumínio e ligas de alumínio, mas podem ser empregadas também para outros metais. Técnicas de lingotamento DC deste tipo são discutidas extensivamente na patente US 6.260.602 de Wagstaff, que diz respeito exclusivamente ao lingotamento de lingotes monolíticos, isto é, lingotes feitos complctamente do mesmo metal e lingotados como uma única camada. O aparelho e métodos para lingotar estruturas em camadas por técnicas de solidificação sequencial são revelados no relatório descritivo da patente US 2005/0011630 Al de Anderson et al. Solidificação sequencial envolve o lingotamento dc uma primeira camada c cntfio subsequentemente, mas na mesma operação dc lin gota mento, o üngotamento de uma camada de outros metais na primeira camada, uma vez que ela tenha atingido um grau de solidificação adequado. Variações incluem üngotamento de camadas externas de um lingote mui ti camadas prime íramenie e, em seguida, o lingotamento de lima camada de núcleo dentro das camadas externas uma vez que as camadas externas tenham solidificado adequadamente.

Embora essas técnicas sejam efetivas e bem sucedidas, o inventor da presente invenção observou que podem ser encontradas dificuldades quando se tenta empregar a técnica de solidificação sequencial com certas combinações de ligas, partieularmente aquelas com coeficientes de contração iguais ou muito similares mediante solidificação e resfriamento. Em particular, quando tais metais são lingotados sequencial mente, observou-se que a camada de revestimento pode não ligar tão seguramente na camada de núcleo como seria desejado, partieularmente na região central do lingote compósito.

Portanto, existe uma necessidade de um equipamento e técnicas de lingotamento melhoradas quando se co-lingotam metais desses tipos.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO

Uma modalidade exemplar provê um aparelho para lirigotar um lingote de metal compósito. O aparelho compreende uma cavidade do molde no geral retangular dc extremidade aberta com uma porção dc extremidade de entrada, uma abertura de extremidade de descarga e um bloco inferior móvel adaptado para se encaixar na extremidade de descarga e mover axialmente para fora do molde durante o lingotamento. Pelo menos uma parede divisória refrigerada é provida na porção de extremidade de entrada do molde para dividir a porção de extremidade de entrada em pelo menos duas câmaras de alimentação. O aparelho inclui um alimentador para alimentar metal para uma camada interna cm uma das pelo menos duas câmaras de alimentação e pelo menos um alímentador adicional para alimentar metal para pelo menos uma camada externa em pelo menos uma outra das câmaras de alimentação, A pelo menos urna parede divisória tem uma superfície de contato com o metal que em uso faz contato com o metal da pelo menos uma camada externa, a superfície sendo arranjada em um ângulo inclinado para fora do metal da camada externa em uma direção de escoamento de metal através do molde, o ângulo sendo maior no centro da pelo menos uma parede divisória do que em posições adjacentes às extremidades longitudinais da pelo menos uma parede divisória.

Uma outra modalidade exemplar provê um método para lingotar um lingote conipósito, compreendendo as etapas dei prover um aparelho para lingotar um lingote de metal conipósito, o aparelho incluindo uma cavidade do molde no geral retangular de extremidade aberta que tem unia porção de extremidade de entrada, uma abertura de extremidade de descarga e um bloco inferior móvel adaptado para se encaixar na extremidade de descarga e mover axialmente para fora do molde durante o lingotamento, pelo menos uma parede divisória refrigerada na porção de extremidade de entrada do molde para dividir a porção de extremidade de entrada em pelo menos duas câmaras de alimentação, e um alimentador para alimentar metal para uma camada interna em uma das pelo menos duas câmaras de alimentação e pelo menos um alimentador adicional para alimentar metal para pelo menos uma camada externa na pelo menos uma outra das câmaras dc alimentação, em que a pelo menos uma parede divisória tem uma superfície de contato com metal que em uso faz contato com o metal da pelo menos uma camada externa, a superfície sendo arranjada cm um ângulo que se inclina para fora do metal da camada externa em uma direção de escoamento de metal através do molde, o ângulo sendo maior no centro da pelo menos uma parede divisória do quem em posições adjacentes às extremidades longitudinais da pelo menos uma parede divisória: alimentar metal para uma camada interna em unia das pelo menos duas câmaras de alimentação; alimentar um metal para pelo menos uma camada externa na pelo menos uma outra das câmaras de alimentação, em que o metal para a camada interna e o metal para a pelo menos uma camada externa são escolhidos com coeficientes de contração iguais ou similares; e mover o bloco inferior axialmcntc para fora do molde para permitir que um lingote saia na abertura da extremidade de descarga do aparelho, Ainda uma outra modalidade exemplar provê, em um método para lingotar uma camada interna feita de um metal e pelo menos uma camada de revestimento de metal de um outro metal em um aparelho de lingotamento com resfriamento direto que tem pelo menos uma parede divisória formando pelo menos duas câmaras no aparelho, em que o metal na camada interna e o metal da pelo menos uma camada externa são escolhidos com coeficientes de contração iguais ou similares, unia melhoria que compreende angular pelo menos unia parede divisória em um ângulo que se inclina para fora em uma direção descendente para fora do metal suprido para a pelo menos uma camada externa, e aumentar o ângulo em um centro da pelo menos uma parede divisória em relação ao ângulo em posições da pelo menos uma parede divisória adjacente às suas extremidades longitudinais. Não é realmente entendido porque o co-lingotamento de metais de coeficientes de contração similares pode causar problemas de aderência entre as camadas dc metal resultantes, mas isto foi observado empiricamente pelos autores da presente invenção.

Coeficientes de contração de metais e ligas são geralmente bem conhecidos c facilmente disponíveis cm trabalhos de referência, jâ que eles sao considerados uma das propriedades essenciais que precisam ser conhecidas para vários usos dos metais. Comparações dos coeficientes, e cálculo de suas diferenças porcentuais, podem portanto ser facilmente realizados para combinações dc metais especificadas por meios aritméticos simples.

Os termos "coeficientes de contração similares" na forma aqui usada significam que os coeficientes das ligas diferem em metios que 30 %. Parece ser de pouco ou nenhum beneficio para a presente invenção quando a diferença dos coeficientes é mais que 30 %. Em muitos casos, as diferenças relevantes dos coeficientes para uso vantajoso com a presente invenção são menos que 25 %, menos que 20 %, menos que 15 % e, mais normal mente, menos que 10 %.

Deve-se perceber que o termo "retangular" na forma usada nas reivindicações e descrição desta especificação deve incluir o termo "quadrado", e os termos tais como para cinta e para baixo (na direção para cima e para baixo) estão relacionados a exemplos envolvendo técnicas de lingotamento vertical, e devem ser modificados apropriadamente quando se consideram técnicas de lingotamento horizontal, A expressão "em um ângulo que se inclina para fora do metal para a camada externa" e terminologia similar usadas nesta especificação significam que a superfície da parede divisória que faz contato com o metal destinado à camada externa de um lingote fundido inclina-se ou afunila-se em direção à camada interna do lingote, e assim para fora da camada externa, na direção de lingotamento, isto é, a direção de escoamento de metal através do molde, DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS A figura 1 é uma seção transversal vertical de um aparelho de lingotamento proposto adequado para uso com modalidades exemplares da presente invenção; A figura 2 é uma ilustração esquemãtica de uma região de contato entre ligas metálicas em parte do aparelho da figura 1, mostrando regiões de metais sólido, líquido e semissólido, como o inventor acredita que ocorre durante o lingotamento;

As figuras 3A a 3D são desenhos ilustrando uma forma de uma parede divisória usada no aparelho do tipo mostrado na figura 1, a parede divisória sendo mostrada em seções transversais em perspectiva e ilustrativa; A figura 4 é um exemplo alternativo de uma parede divisória configurada de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção; A figura 5 é uma representação de uma extremidade de um lingote que está sendo lingotado no aparelho de um tipo mostrado na figura 1 (visto como uma seção vertical ao longo da linha de centro do lingote); a figura mostra a profundidade de unia fossa do metal fundido em posições que se aproximam de uma superfície de extremidade do lingote; e A figura 6 é uma seção transversal vertical dividida de um aparelho de lingotamento, um pouco similar ao mostrado na figura 1, mas configurado de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção, mostrando uma seção transversal parcial adjacente a uma extremidade longitudinal do lingote c uma segunda seção transversal parcial no centro do lingote.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES EXEMPLARES A presente invenção pode empregar ou ser usada com aparelho de lingotamento do tipo descrito, por exemplo, no relatório descritivo da patente US 2005/0011630, publicada em 20 de janeiro de 2005 no nome de Andcrson et al (cuja revelação está aqui incorporada pela referência). Este aparelho possibilita lingotar metais por solidificação sequencial para formar pelo menos uma camada externa (por exemplo, uma camada de revestimento) em uma camada interna (por exemplo, uma camada de núcleo, ou lingote). A invenção também emprega e estende técnicas reveladas na patente US 6.260.602 de Wagstaff (cuja revelação está também aqui incorporada pela referência), Devc-se explicar que os termos ''externo" c "interno" são usados aqui muito livremente. Por exemplo, em uma estrutura de duas camadas, estritamente falando, pode não existir camada externa ou camada interna como tal, mas uma camada externa é normal mente considerada uma que deve ser exposta à atmosfera, ao tempo ou ao olho quando fabricada em um produto final. Também, a camada "externa” é geral mente mais fina do que a camada "interna", em geral consideravelmente menor, e é assim provida como uma camada de cobertura fina, ou revestimento, na camada "interna" subjacente, ou lingote de núcleo. No caso de lingotes destinados a lamínação a quente e/ou a frio para formar artigos de chapa fina, é geralmente desejável revestir ambas as faces principais (laminação) do lingote, caso este em que existem camadas "interna11 e "externa" certamente reconhecíveis. Em tais circunstâncias, a camada interna é geral mente referida como um "núcleo" ou "lingote do núcleo", e as camadas externas são referidas como "camadas de re v e sti me n to", ou " re ves li me n to", A figura 1 mostra um aparelho de lingotamento proposto 10, baseado em conceitos revelados em Anderson et al. que é usado para lingotar uma camada externa 11 em ambas superfícies principais (taces de laminação) de uma camada interna retangular, ou lingote do núcleo 12, Percebe-se que, nesta versão do aparelho, as camadas de revestimento são solidificadas primeiro durante o lingotamento (pelo menos parcial mente) e então a camada do núcleo 12 é lingotada em contato com as camadas de revestimento. As modalidades exemplares dizem respeito basicamente a este tipo de configuração. O aparelho inclui um conjunto de molde de lingotamento no geral retangular 13 que tem paredes do molde 14 que formam parte de uma camisa de água 15 da qual uma corrente periférica 16 de água de resfriamento é dispensada em um lingote emergente 17. Lingotes fundidos desta maneira em geral têm seção transversal retangular e normalmente têm um tamanho de até 70 polegadas por 35 polegadas (1,778 x 889 milímetros). Eles são geral mente usados para laminação cm chapa fina revestida em um laminador por processos üc laminaçâo a quente e a frio convencionais. Deve-se notar que as paredes do molde 14 podem, em algumas modalidades, ser ligeiramente arqueadas para fora nos centros (quando consideradas em vista plana) para permitir contração do lingote à medida que ele resfria, conferindo assim ao lingote resfriado uma forma retangular mais precisa.

Uma porção de extremidade de entrada 18 do molde é separada por duas paredes divisórias 19 (algumas vezes referidas como "coquilhas11 ou "paredes eoquilhudas”) em três câmaras de alimentação, uma para cada camada da estrutura do lingote. As paredes divisórias 19, que são geralmente feitas de cobre para boa condutividade térmica, são mantidas frias por meio de equipamento de resfriamento com água (não mostrado) que faz contato com as paredes divisórias em posições acima dos níveis de metal fundido. Consequentemente, as paredes divisórias resfriam e eventualmente solidificam o metal fundido que entra em contato com elas, Como representado pelas setas A, cada unia das três câmaras é suprida com metal fundido até um nível desejado por meio de bicos de distribuição de metal fundido separados 20 equipados com um estrangulador ajustável (não mostrado) para manter uma altura da superfície constante de metal nas respectivas câmaras de alimentação. O metal 24 escolhido para as camadas externas 11 é normalmente diferente do metal 23 do núcleo 12, embora esta necessidade nem sempre seja o caso, já que algumas vezes é desejável eo-lingotar camadas separadas do mesmo metal. Uma unidade bloco inferior móvel vertical mente 21 inicialmente fecha uma extremidade inferior aberta 22 do molde e é então abaixada durante o lingotamento (como indicado pela seta B), ao mesmo tempo suportando o lingote compósito embrionário 17 à medida que ele emerge do molde. A figura 2 é uma ampliação da região do aparelho da figura 1 adjacente à parede divisória esquerda 19 onde o metal 23 da camada do núcleo 12 e o metal 24 da camada de revestimento esquerda 11 entram em contato mútuo no molde (ou, em alguns casos, abaixo dele). Ligas metálicas, quando mudam do estado líquido para o estado sólido, passam por um estado intermediário semi-sólido ou "p as toso", quando a temperatura do metal fica entre a temperatura de íiquidus e a temperatura de solidus do metal em questão. O metal 24 que forma a camada de revestimento 11 tem uma região de fossa líquida 25 (isto é, um banho de metal fundido), uma zona semi-sólida ou pastosa 26 abaixo e em torno da fossa líquida, e uma região completamente sólido 27 em geral abaixo da zona pastosa, e essas regiões são contornadas da maneira mostrada por causa dos efeitos do resfriamento da parede do molde 14 e da parede divisória 19. Postula-se que a superfície 28 da camada de revestimento 11 imediatamente abaixo da parede divisória resfriada 19 fica completamente sólida, mas a uma temperatura que permanece apenas ligeiramente abaixo da temperatura de solidus do metal em questão, Esta superfície faz contato com o metal fundido 23 da camada do núcleo 12 um pouco abaixo da extremidade inferior da parede divisória 19, e calor do metal fundido o número aumenta a temperatura da superfície sólida 28 da camada de revestimento em posições do primeiro contato. Isto faz com que o metal na região rasa 29 na superfície do metal 28 fique "pastosa" à medida que sua temperatura é aumentada até um nível entre as temperaturas solidus e íiquidus do metal de revestimento. A região 29 da camada de revestimento permanece envolta pelo metal sólido 27.

Por motivos que não são atualmente bem entendidos, os inventores observaram que, quando os metais das camadas do núcleo e de revestimento são as mesmas, ou têm coeficientes de contração similares (por exemplo, menos que 30 % e preferivelmente menos que 10 % de diferença), a camada de revestimento pode se ligar temporariamente na superfície interna 40 da parede divisória resfriada, em vez de escoar suavemente sobre esta superfície à medida que o lingotamento continua, Este efeito é talvez atribuído a forças de contração geradas à medida que o metal resfria, e é mais perceptível no centro do molde, isto é. a região central entre as extremidades longitudinais do molde. Observou-se que o movimento descendente das camadas de revestimento é interrompido por um breve período de tempo, e então desliza rapidamente para constituir o movimento morto. Durante o tempo em que a camada dc revestimento para de inover-se, pode scr que calor continue ser extraído pela parede divisória resfriada 19 e o metal na superfície 28 fique super-resfriado. Quando esta superfície super-resfriada desce e faz contato com o metal fundido 23 do lingote do núcleo, o reaquecímento para formar a porção pastosa 29 na camada de revestimento pode não ocorrer absolutamente, ou pode ser mais limitado do que seria de outra, forma o caso. A adesão desejada produzida pelo reaquecímento é portanto reduzida ou eliminada. Isto pode causar separação indesejável das camadas durante subsequente laminação ou outros tratamentos do lingote revestido.

Conjetura-se que o problema idêntico é pior no centro do lingote do que nas extremidades em virtude de a fossa de metal fundido da camada do núcleo ser mais profunda no centro do lingote emergente (onde o metal fundido é introduzido), Esta profundidade significante faz com que maiores forças de contração sejam desenvolvidas no lingote do núcleo nesta região, puxando assim a camada de revestimento em direção à parede divisória. A medida que metal fundido se solidifica, forças de contração se desenvolvem paralelas à superfície de solidificação. Consequentemente, quando a fossa c profunda, o comprimento da superfície dc solidificação entre a camada de revestimento e o centro do lingote é maior, e a força desenvolvida consequentemente maior do que em posições onde a fossa é mais rasa.

As modalidades exemplares superam este problema afunilando ou angulando as paredes divisórias 19 na superfície 40 que faz contato com o metal da(s) camada(s) de revestimento. Isto significa que a superfície 40 da parede divisória 19 que faz contato e limita o metal da camada externa ou de revestimento fica arranjada em um ângulo que se inclina para fora do metal para a camada externa (isto é, inclinado para dentro em direção à camada do núcleo) na direção de cima para baixo da parede divisória. O ângulo de inclinação é leito relatívamente alio na região central do molde e diminui enlxe o centro e as extremidades longitudinais do molde. O ângulo de conicidade minimiza o contato e as forças exercidas entre o metal da camada de revestimento e a superfície da parede divisória. 0 ângulo de conicidade é preferivelmente escolhido para otimizar a redução de forças (e, consequentemente, minimizar a probabilidade de ligação ou aderência do metal durante lingotamento), mantendo ainda contato suficiente para a devida condução e resfriamento do metal. Por exemplo, no aparelho de lingotamento do tipo mostrado na figura 1, a parede divisória 19 pode ser cônica ou angulada em relação à vertical em um ângulo que é preferivelmente na faixa de I a 10", e mais preferivelmente 3 a 7", no centro do molde, mas é reduzido a menos que 3 0 e mais preferivelmente menos que 2 ", ou mesmo menos que 1 ", nas extremidades longitudinais, ou adjacente a elas, do molde onde forças de contração são consideradas menores. Os ângulos realmente selecionados podem depender dos coeficientes de contração relativos do metal das camadas interna e externa em qualquer caso particular. O aumento na conicidade das paredes divisórias em direção aos seus respectivos centros está ilustrado esquematicamente nas figuras 3A a 3D, cm que o ângulo de conicidade no centro está representado como o ângulo Θ, e o ângulo de conicidade nas extremidades longitudinais, ou próximo a elas. está representado pelo ângulo θ', O ângulo Θ no centro é preferivelmente pelo menos o dobro do ângulo 0' nas extremidades, mas isto pode depender das ligas particulares empregadas. Qualquer grau de aumento no ângulo de conicidade em direção ao centro da parede divisória é geralmente considerado benéfico, mas o dobro ou mais preferido proporciona melhorias significativas, O ângulo mais preferido para qualquer conjunto particular dc circunstâncias pode ser facilmente determinado cmpiricamente realizando-se operações de lingotamento de teste usando diferentes ângulos e observando-se os resultados. Certamente, percebe-se que urna angulação da superfície da parede divisória somente é necessária na região onde a superfície faz contato com o metal da camada externa do lingote, isto é, ein direção à extremidade inferior da parede divisória, mas toda a superfície pode ser angulada por questão de simplicidade de fabricação ou operação. O aumento no ângulo de conicidade da superfície 40 da parede divisória 19 em direção ao centro pode ocorrer gradualmente e linearmente ao longo do comprimento da parede divisória do centro até as extremidades longitudinais. Entretanto, nem sempre é necessário aumentar o ângulo de conicidade desta maneira. Em uma outra modalidade exemplar, o ângulo de conicidade nas extremidades da parede divisória permanece constante por uma cena distância e então aumenta até um ângulo adequado para a região central. As posições onde o ângulo de conicidade aumenta (ou começa aumentar) em cada lado para dentro a partir das extremidades pode ser considerado aproximadamente os pontos dos quartos do comprimento do lingote. Ou seja, uma região central de conicidade constante (máxima) estende-se através da região central (o segundo e terceiro quartos) até aproximadamente os pontos do quarto e três quartos ao longo da parede divisória, e então o ângulo de conicidade diminui (e pode então permanecer constante) no primeiro c quarto quartos mais distantes. Uma parede divisória cônica desta maneira está mostrada na figura 4. Um possível motivo para isto pode ser explicado com referência à figura 5. A figura 5 é unia representação dc uma região de extremidade de um lingote à medida que ele é lingotado, considerada ao longo de uma seção vertical na linha de centro (referida como o plano emissão térmica). Nesta vista, o aparelho de lingotamento é omitido e somente o metal lingotado está mostrado, O metal fundido está mostrado transparente por questão de clareza, ao passo que o metal sólido está representado por linhas hachuradas. As superfícies (mostradas em linhas tracejadas) representam as transições do metal fundido para sólido (as regiões semissólidas sendo omitidas por questão de simplificação). O resfriamento ocorre a partir da superfície da extremidade 50 do lingote, bem corno da superfície lateral 52, de forma que a fossa do metal fundido torna-se progressivamente mais rasa à medida que ela aproxima-se da superfície de extremidade 50. Normal mente existe um ponto 54 (geralmente em torno da posição do quarto ou três quartos ao longo do lingote) onde a base da fossa angula para cima a uma taxa acentuada, e então um ponto adicional 56 onde a base da fossa fica ainda mais acentuada, e existe em geral unia bifurcação à medida que as paredes da fossa paralelas à superfície de extremidade e a superfície lateral se encontram. No outro lado do ponto 54 em direção ao centro do lingote onde o metal fundido é introduzido, a base cia fossa permanece no geral horizontal ou varia apenas em um ângulo raso, ate que um ponto equivalente a 54 seja encontrado no lado oposto do lingote. Em um caso desses, as forças de contração que agem no lingote e na camada de revestimento diminuem à medida que a extremidade 50 se aproxima, começando nos pontos onde a fossa fica menos rasa. Isto se dã em virtude de forças de contração diminuírem à medida que a profundidade da superfície diminui. O ângulo de conicidade da parede divisória correspondente permanecerá constante (e mais alto) na região central do lingote onde a fossa c mais profunda c a base c geralmente horizontal, e muda (tornando-se cônica a uni ângulo menor) adjacente ao pomo 54. ou possivelmente o ponto 56. Os ângulos de conicidade podem mudar abruptamente em uma curta distância, ou gradualmente em direção à superfície de extremidade do lingote. A mudança na conicidade pode casar exatamente com a mudança na profundidade da fossa em posições ao longo do lingote (isto é. o ângulo de conicidade diminuí do centro até a extremidade do lingote proporcionalmente à profundidade da fossa), mas isto pode ser difícil de conseguir na prática c não é geralmente necessário, Uma aproximação normalmente será suficiente, já que pode ser difícil determinar o contorno exato da base da fossa à medida que um lingote está sendo fundido.

Além de ser cônica a um ângulo crescente em direção ao seu centro, a parede divisória 19 pode também ser arqueada para fora (da maneira mostrada na figura 7 do pedido de patente US número de série 2005/0011630) para acomodar contração das faces do lado maior do lingote durante o resfriamento e solidificação. Isto compensará o "arqueamento" dessas faces e produzirá superfícies laterais mais próximas da forma plana ideal que é desejável para laminação em artigos de chapa fina.

Embora não mostradas nos desenhos, as superfícies de lingotamento internas das paredes do molde maiores 14 podem ser verticais ou podem em si ser cônicas, isto é, inclinadas para fora em direção à base do molde (em cujo caso o ângulo de conicidade normal mente seria até cerca de 1 <v). Quando é empregada unia conicidade deste tipo para a parede do molde 11, entretanto, ela é geral mente mantida a mesma por todo o comprimento da parede do molde. A figura 6 ê uma vista similar à da figura 1, mostrando um aparelho de lingotamento de acordo com uma modalidade exemplar da invenção. A figura é dividida verticalmente abaixo no centro do aparelho de lingotamento, O lado direito mostra o aparelho em seção transversal vertical no ponto central longitudinal do lingote, e o lado esquerdo mostra o molde dc lingotamento em uma posição em direção a uma extremidade longitudinal do lingote. As duas metades do desenho mostram os diferentes ângulos (Θ e θ’) das paredes divisórias 19 nessas diferentes posições, bem como a variação na altura do ponto de solidificação central do metal da camada interna desses pontos. Percebe-se que o ângulo de conicidade θ' em direção à extremidade do lingote é muito menor do que no centro (ângulo Θ). A presente invenção pode ser dc benefício particular durante co-língotamento das combinações de liga seguintes. Percebe-se que essas combinações de liga são providas apenas como exemplos, e que o co-lingotamento de outras combinações de ligas pode também se beneficiar da invenção, Nas combinações de ligas seguintes, os números de identificação A A sâo usados para identificar as composições das ligas e a liga do revestimento é dada primeiro: 3003/3104 6063/6111 e 5005/5052. A descrição apresentada refere-se à formação de um lingote retangular, mas uma variação similar de eonieidade pode ser empregada para qualquer forma de revestimento onde uma redução da adesão no centro do lingote é encontrada. Em geral, a invenção é efetiva quando a(s) camada(s) de revestimento é(são) lingotada(s) primeiro.

REIVINDICAÇÕES

Claims (14)

1. Aparelho (10) para lingotar um lingote de metal compósito, compreendendo: urna cavidade do molde no geral retangular de extremidade aberta (13) com uma porção de extremidade de entrada (18), uma abertura de extremidade de descarga (22) e um bloco inferior móvel (21) adaptado para se encaixar na extremidade de descarga e mover axialmeme para fora do molde durante o lingotamento; pelo menos uma parede divisória refrigerada (19) na porção de extremidade de entrada do molde para dividir a porção de extremidade de entrada em. pelo menos duas câmaras de alimentação; e um alimentador (20) para alimentar metal (23) para uma camada interna (12) em uma das pelo menos duas câmaras de alimentação e pelo menos um alimentador adicional (20) para alimentar metal (24) para pelo menos uma camada externa (11) em pelo menos uma outra das câmaras de alimentação, caracterizado pelo fato de que: a pelo menos uma parede divisória tem uma superfície de contato com o metal (40) que em uso fez contato com o metal da pelo menos uma camada externa, a superfície sendo arranjada em um ângulo inclinado para fora do metal da camada externa em uma direção de escoamento de metal através do molde, o ângulo sendo maior no centro da pelo menos uma parede divisória do que em posições adjacentes às extremidades longitudinais da pelo menos uma parede divisória,

2. Aparelho de acordo com a reivindicação I, caracterizado pelo feto de que pelo menos um alimentador adicional (20) é posicionado para introduzir o metal para a camada externa no molde em uma posição no molde mais próxima da porção da extremidade de entrada do molde do que o alimentador (20) para alimentar o metal para a camada interna.

3. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o ângulo da superfície da pelo menos uma parede divisória no centro é pelo menos o dobro do ângulo nas ditas posições adjacentes às ditas extremidades longitudinais da mesma.

4. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o ângulo da pelo menos uma parede divisória é pelo menos 3o no centro e não mais que 2o em posições adjacentes às ditas extremidades longitudinais desta.

5. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o ângulo da pelo menos uma parede divisória é em uma faixa de 3 a 7o no centro e em uma faixa de 1 a 2 ° em posições adjacentes às ditas extremidades longitudinais desta.

6. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma parede divisória tem uma região central alongada, e em que o ângulo permanece constante na região central e então diminui além da região central até as posições adjacentes às ditas extremidades longitudinais.

7. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que, em uso, a camada interna tem uma fossa de metal fundido com variações na profundidade de uma extremidade longitudinal da camada até uma outra extremidade longitudinal, e em que variações do ângulo da superfície da pelo menos uma parede divisória ocorrem em posições que correspondem a variações significativas de profundidade da fossa.

8. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que variações do ângulo da superfície da pelo menos uma parede divisória ocorrem gradual e linearmente entre as extremidades longitudinais desta.

9. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que variações do ângulo de conicidade da superfície da pelo menos uma parede divisória ocorrem em pontos aproximadamente um quarto e pontos três quartos ao longo da parede divisória.

10. Método para lingotar um lingote de metal compósito (17) tendo uma camada interna (12) feita de um metal (23) e pelo menos uma camada de revestimento externa (11) de outro metal (24), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: prover um aparelho (10) para lingotar um lingote de metal compósito, o aparelho sendo um aparelho de lingotamento com resfriamento direto tendo pelo menos uma parede divisória (19) formando pelo menos duas câmaras no aparelho, em que a pelo menos uma parede divisória é arranjada em um ângulo que se inclina para fora em uma direção descendente do metal suprido para a pelo menos uma camada externa, e o ângulo sendo maior no centro da pelo menos uma parede divisória do que em posições na pelo menos uma parede divisória adjacentes às extremidades longitudinais da mesma; alimentar metal para uma camada interna em uma das pelo menos duas câmaras de alimentação; e alimentar um metal para pelo menos uma camada externa na pelo menos uma outra das câmaras de alimentação, em que o metal para a camada interna e o metal para a pelo menos uma camada externa são escolhidos com coeficientes de contração iguais ou similares.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o metal para a camada interna e o metal para a pelo menos uma camada externa são escolhidos com coeficientes de contração similares, mas não iguais.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o metal para a pelo menos uma camada externa é introduzido no molde em uma posição no molde mais alta que uma posição escolhida para introduzir o metal para a camada interna.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que o ângulo no centro é escolhido na faixa de 3 a 7o, e o ângulo adjacente às ditas extremidades longitudinais é escolhido na faixa de 1 a 2o.

14. Método de acordo com qualquer umas das reivindicações 10 a 13, caracterizado pelo fato de que o aparelho (10) é configurado conforme o aparelho definido na reivindicação 1 e o método compreende ainda a etapa de mover o bloco inferior (21) axialmente do molde para permitir que um lingote saia na abertura da extremidade de descarga do aparelho.