ES2207097T3 - Dispositivo para el moldeo ascendente a baja presion de masas fundidas de metal. - Google Patents
Dispositivo para el moldeo ascendente a baja presion de masas fundidas de metal.Info
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Abstract
Dispositivo para el moldeo ascendente a baja presión de masas fundidas de metal en moldes (2) de arena transportados en forma de ciclos periódicos con una estación (6) de fundición dispuesta en el trayecto (1) de transporte, un horno (7) de conservación del calor con gas a presión dispuesto en ella que contiene la masa (8) fundida de metal, con un tubo (10) de vertido ascendente que se puede acoplar con los moldes (2) de arena y un dispositivo para la recarga con masa fundida de metal del horno de conservación del calor, caracterizado porque el dispositivo para la recarga presenta al menos un recipiente (14) de masa fundida estanco a la presión, y un tubo (18) de llenado con un cierre (20) dispuesto por fuera del mismo, dispuesto en el horno (7) de conservación del calor, porque el recipiente (14) de masa fundida se puede acoplar a través de su descarga (16) de modo estanco a la presión con el tubo (18) de llenado del horno (7) de conservación del calor, y porque el horno (7) de conservación del calor está conectado con el recipiente (14) de masa fundida a través de una línea (22) neumática de compensación de presiones.
Description
Dispositivo para el moldeo ascendente a baja
presión de masas fundidas de metal.
La invención concierne a un dispositivo para el
moldeo ascendente a baja presión de masas fundidas de metal en
moldes de arena transportados de forma sincronizada con una
estación de moldeo dispuesta en el trayecto de transporte, un horno
de conservación del calor con gas a presión dispuesto en dicha
estación que contiene la masa fundida de metal con un tubo de
vertido ascendente enchufable a los moldes de arena y un
dispositivo para la recarga del horno de conservación del calor con
masa fundida de metal.
El moldeo ascendente a baja presión se ha
impuesto especialmente en metales ligeros, preferentemente
aluminio. El motivo consiste en que las masas fundidas de metales
ligeros se oxidan muy rápidamente en el aire y se forma una película
no deseada de óxido que afecta considerablemente a la calidad de la
pieza fundida. Por esa razón se han de garantizar trayectos
cerrados para el vertido. Allí donde el contacto con el aire es
inevitable, desde luego en el molde de fundición, se han de evitar
los movimientos turbulentos de la masa fundida. Esto se consigue de
forma impecable solamente con el método de fundición ascendente en
el cual la masa fundida procedente de un horno de conservación del
calor que está sometido a presión de gas, se inyecta en el molde.
Este método de fundición tiene ventajas especialmente también cuando
como es cada vez más el caso, se emplean moldes de arena que debido
a la ausencia o tan solo poca presencia de corriente turbulenta en
la masa fundida se evita el desprendimiento de partículas de arena
en el molde que a su vez llevarían consigo daños en la calidad de
la pieza fundida acabada.
La fundición en moldes de arena conocida a partir
de la fundición de hierro y acero se puede realizar hoy día con
elevados tiempos de ciclo ya que -al contrario que la fundición a
presión- los moldes de arena solamente han de permanecer en la
estación de fundición el tiempo necesario hasta alcanzar el llenado
de los moldes, mientras que el proceso completo de enfriamiento y
solidificación de la pieza fundida puede tener lugar sobre un
trayecto de enfriamiento colindante. Por lo demás, la fundición a
presión tiene limitaciones a medida que se incrementa el peso de la
pieza fundida. Por el contrario, en el moldeo a baja presión se
originan problemas debido a que los hornos convencionales de
conservación del calor que siempre pueden contener tan solo una
determinada cantidad de masa fundida, se averían cuando se someten
a elevadas producciones de fundición en el rango de varias
toneladas por hora, e incluso con pequeñas producciones de
fundición pero con elevados tiempos de ciclo se necesita demasiado
tiempo para la recarga de la masa fundida. Durante la recarga tiene
además que permanecer parado el transporte de moldes.
En el caso del moldeo a baja presión desde
arriba, la recarga del recipiente de masa fundida tiene lugar más o
menos continuamente a través de un crisol antepuesto, con un tubo
de inmersión introducido en el horno de conservación del calor.
Esto, en el caso de moldeo ascendente, en el que el molde que se ha
de llenar está dispuesto por encima del horno de conservación del
calor, conduciría a una altura geodésica del crisol que estuviera
ligada con una considerable altura de caída de la masa fundida. Con
ello se incrementa a su vez el peligro de formación de óxido y se
eleva la cantidad de gases absorbida por la masa fundida, que a su
vez perjudicarían considerablemente la calidad de la fundición.
La invención tiene como tarea principal presentar
un dispositivo para el moldeo ascendente a baja presión que por una
parte permita el mantenimiento de elevados tiempos de ciclo en el
trayecto de transporte de los moldes de arena y por otra parte
permita una alta producción (To/h) de la fundición.
Partiendo del dispositivo mencionado al
principio, esta tarea queda resuelta debido a que el dispositivo
para la recarga presenta al menos un recipiente de masa fundida con
unas existencias de masa fundida y una descarga en la parte del
fondo, un tubo de llenado dispuesto en el horno de conservación del
calor con un cierre dispuesto por fuera del mismo que puede acoplar
herméticamente el recipiente de masa fundida a través de su
descarga con el tubo de llenado del horno de conservación del calor,
y que el horno de conservación del calor está conectado con el
recipiente de masa fundida a través de una línea neumática de
compensación de presiones.
De acuerdo con la invención, sobre el horno de
conservación del calor se monta un recipiente para recarga, el cual
contiene unas existencias de masa fundida y suministra la masa
fundida al horno de conservación del calor a través de un tubo de
llenado que se sumerge en el horno de conservación del calor. El
trasiego de la masa fundida del recipiente para recarga al horno de
conservación del calor es posible sin un descenso adicional de la
presión del gas en el horno de conservación del calor, debido a que
éste está unido con el recipiente para recarga a través de una
línea neumática de compensación de presiones la cual pone en
conexión comunicante al colchón de gas que hay en el horno de
conservación del calor y al recipiente para recarga. Por el mismo
motivo, el acoplamiento entre la descarga del recipiente de masa
fundida y el tubo de llenado del horno de conservación del calor
también está configurado como hermético frente a la presión.
El cierre del tubo de llenado se puede controlar
preferentemente en dependencia del ciclo de transporte de los
moldes de arena.
El control puede llevarse a cabo de tal manera
que después de cada ciclo de fundición el cierre permanezca abierto
durante todo el tiempo que sea necesario para que se recargue el
volumen de masa fundida necesario para el llenado de los moldes de
arena. Pero también pueden ser mas largos los ciclos de recarga y
entonces con cada ciclo de recarga se transfiere un mayor volumen
de masa fundida al horno de conservación del calor. Con esta
operación en un estado de compensación de presiones la dinámica del
llenado durante la recarga de la masa fundida se limita a la
diferencia de presión metalostática, ya que la presión cambiante
del gas en el ciclo de fundición también está siempre presente, a
través de la línea de compensación de presiones, en el horno sobre
el nivel de la masa fundida en el recipiente para recarga, con lo
cual la presión del gas en el horno de conservación del calor está
compensada por completo. Al contrario que de llenado a través de
crisol con la misma altura geodésica, en el dispositivo configurado
de acuerdo con la invención la masa fundida se transfiere al horno
en un sistema cerrado y la masa fundida puede pasar continuamente y
sin succión de aire. La velocidad de paso en el tubo de llenado se
puede reducir al valor deseado mediante la aplicación de medidas
conocidas.
Preferentemente, el tubo de llenado termina en
las proximidades del fondo del horno de conservación del calor, con
lo cual tampoco en el horno de conservación del calor se puede
llegar a movimientos turbulentos de la masa fundida durante el ciclo
de llenado.
En una ejecución a partir de ahora ventajosa, el
tubo de llenado está apoyado de forma cardánica en el horno de
conservación del calor a fin de facilitar el acoplamiento de la
descarga del fondo del recipiente de masa fundida en el horno de
conservación del calor.
Una variante favorita de la invención se
distingue debido a que el recipiente de masa fundida se configura
como recipiente de transporte con un cierre en la descarga del
fondo y después del vaciado se puede intercambiar por otro
recipiente de transporte lleno.
Para el intercambio se han de cerrar los cierres
en la descarga del fondo y en el tubo de llenado. Además se ha de
desacoplar del recipiente la línea de compensación de presiones y
ésta, una vez desacoplada, se puede reemplazar por un recipiente de
masa fundida lleno. Este se acopla por la zona de los cierres con el
tubo de llenado, se conecta la línea de compensación de presiones y
a partir de ese momento queda listo para el servicio. El
intercambio puede tener lugar durante la marcha de la operación de
fundición con lo cual a partir de ese momento se pueden proceder al
vertido de fundición sobre los moldes de arena en la duración
prevista para el ciclo.
Además es ventajoso que el recipiente de
transporte se someta previamente a presión con gas antes del
acoplamiento con el tubo de llenado y la conexión de la línea de
compensación de presiones a fin de evitar un descenso de presión en
el horno de conservación del calor durante el acoplamiento e
inmediatamente después del acoplamiento poder comenzar con la
recarga a partir del recipiente de masa fundida.
Convenientemente, el recipiente de transporte se
dispone en un bastidor de transporte por medio del cual se le puede
colocar sobre asientos previstos en el horno de conservación del
calor.
Con ello se garantiza un posicionamiento rápido y
sencillo del recipiente para recarga en la posición de acoplamiento
sobre el horno de conservación del calor de manera que sea pequeña
la necesidad de tiempo para el proceso de intercambio y juntamente
con las características anteriormente mencionadas se evite cualquier
penetración de aire en el sistema de fusión. Los fallos de
alineación en la instalación de acoplamiento se pueden compensar de
un modo sencillo mediante la suspensión cardánica del tubo de
llenado en el horno de conservación del calor.
Para producciones de fundición elevadas, hasta de
varias toneladas por hora, se tienen preparadas por lo general unas
existencias de masa fundida estacionarias más bien grandes, por
ejemplo en un ante-crisol, o en un horno de
tratamiento, ya que en el caso de tales producciones de fundición
el intercambio del recipiente para recarga ya no es posible en un
tiempo suficientemente corto o se torna muy costoso debido al
frecuente intercambio que entonces es necesario. Para un caso como
este, la invención ha previsto que el recipiente de masa fundida se
disponga como recipiente esclusa entre el horno de conservación del
calor y la instalación estacionaria de fusión o las existencias
estacionarias de masa fundida y se pueda proceder a la recarga a
través de un tubo de inmersión con un cierre por el lado de arriba
por fuera del recipiente de masa fundida.
La recarga se puede efectuar a través de un
crisol abierto que se acopla a través del cierre con el tubo de
inmersión, de manera que el recipiente esclusa y el horno de
conservación del calor se puedan poner de nuevo en servicio con
sobrepresión como sistema estanco a la presión. En los ciclos de
recarga el recipiente esclusa se descomprime en un breve plazo y
después de la transferencia de la masa fundida al recipiente
esclusa, éste se pone nuevamente a presión.
A continuación se describe la invención con ayuda
de dos ejemplos de ejecución reproducidos en los dibujos. En los
dibujos se muestran:
Figura 1 una vista esquemática del dispositivo en
una primera forma de ejecución;
Figura 2 una vista similar a la figura 1 de una
segunda forma de ejecución.
En las figuras 1 y 2 se señala un trayecto 1 de
transporte, por ejemplo en forma de una vía de rodillos, sobre el
cual se transportan los moldes 2 de arena mediante paletas 3 desde
la hilera de moldes a la estación de fundición. En el ejemplo de
ejecución presentado se trata de moldes 2 de arena de cajas
combinadas que en este caso están compuestos de caja 4 superior y
caja 5 inferior. En el ejemplo de ejecución mostrado está dispuesta
una mesa 9 de colada en la estación de fundición sobre la cual se
separan los molde 2 de arena del trayecto 1 de transporte. En vez
de esto, naturalmente que también se puede efectuar el vertido en
el trayecto 1 de transporte.
En la estación de fundición se dispone un horno 7
de conservación del calor por debajo y junto a la mesa 6 de colada,
el cual contiene la masa 8 fundida y se puede levantar y bajar, por
ejemplo mediante una mesa 9 elevadora de barras cruzadas.
Eventualmente la mesa 9 elevadora de barras cruzadas o el horno 7 de
conservación del calor se pueden mover adicionalmente con
traslación sobre la mesa 9 elevadora de barras cruzadas.
El horno 7 de conservación del calor presenta en
uno de sus lados un tubo 10 de vertido que está dispuesto en
dirección ascendente, y penetra en la masa 8 fundida en el horno 7
de conservación del calor. El tubo de vertido ascendente desemboca a
través de un cierre 11 en la superficie de la mesa 6 de colada,
allí donde se puede posicionar el molde 2 de arena, es decir la
caja 5 inferior con su bebedero.
En el horno 7 de conservación del calor se
dispone un asiento 12 para el bastidor 13 de transporte que asienta
un recipiente 14 de masa fundida estanco a la presión. En este
ejemplo de ejecución el recipiente 14 de masa fundida cumple la
función de un recipiente de transporte. Este recipiente de
transporte contiene unas existencias 15 de masa fundida que pueden
salir a través de una descarga 16 en el fondo. La descarga 16 en el
fondo está equipada con un cierre 17 por medio del cual se conecta a
un tubo 18 de llenado que se sumerge en la masa 8 fundida del horno
7 de conservación del calor. El tubo 18 de llenado está dispuesto
con una articulación 19 Cardan en el horno 7 de conservación del
calor y a la vez está provisto con un cierre 20 regulable que se
puede controlar en dependencia del ciclo de transporte en el
trayecto 1 de transporte.
El recipiente 14 de masa fundida estanco a la
presión, o mejor dicho su colchón 21 de gas a presión está
conectado a través de una línea 22 de compensación de presiones con
el colchón 23 de gas a presión del horno 7 de conservación del
calor. La línea 22 de compensación de presiones en la zona de sus
conexiones con el recipiente 14 de masa fundida y el horno 7 de
conservación del calor, está provista de los adecuados cierres
regulables. Además se dispone otro cierre en la tapa del recipiente
14 de masa fundida.
En la figura 1 se muestra otro bastidor 13' de
transporte con un recipiente 14' de masa fundida. Esa disposición
está configurada de la misma forma que la anteriormente descrita.
El cierre 17' del recipiente 14' de masa fundida se encuentra en
posición de cerrado. Además, el recipiente 14' de masa fundida se
somete a un presurizado previo con gas a presión a través de la
conexión 24' cerrable de tal manera que en el recinto 21' domina
aproximadamente la misma presión que le presenta el colchón 21 de
gas en el recipiente 24 de masa fundida que se encuentra en
posición de recarga.
El modo de funcionamiento es el siguiente:
Después del posicionamiento del molde 2 de arena
en la posición de fundición, se abre el cierre 11 y la masa fundida
penetra bajo la presión del colchón 23 de gas en el horno 7 de
conservación del calor a través del tubo 10 de vertido ascendente en
el molde 2 de arena, hasta que se llena el espacio hueco del molde.
A continuación, el cierre 11 se pone en posición de cerrado y el
molde 2 de arena se vuelve a colocar en el trayecto 1 de transporte
en una posición más avanzada y se lleva el siguiente molde de arena
a la posición de fundición. En cada ciclo de fundición o después de
varios ciclos de fundición se ajustan los cierres 17 y 20 y la masa
15 fundida del recipiente 4 de transporte se puede rellenar por
completo a través de la descarga 16 del fondo y el tubo 18 de
llenado en el horno 7 de conservación del calor. Esto tiene lugar
preferentemente entre dos ciclos de fundición a fin de no influir
en el proceso de fundición a través de la dinámica del llenado.
Mediante la línea 22 de compensación de presiones se garantiza que
la dinámica del llenado no se vea influida adicionalmente por
diferencias de presión. La velocidad de descarga de la masa 15
fundida a través de la descarga 16 del fondo y el tubo 18 de llenado
se puede mantener pequeña mediante secciones y elementos internos
apropiados.
Cuando el recipiente 14 de masa fundida se ha
vaciado, con el cierre 17 cerrado, se desengancha del cierre 20
cerrado y se cierra la línea 22 de compensación de presiones o el
correspondiente cierre 24 en el recipiente 14 de masa fundida. A
continuación, el recipiente 14 de masa fundida se puede sacar de los
asientos 12 por medio del bastidor 13 de transporte y ser
intercambiado por el recipiente 14' de masa fundida. Si éste se
encuentra en posición, entonces se acopla con su cierre 17' sobre el
cierre 20 del tubo 18 de llenado, a continuación se conecta la
línea 22 de compensación de presiones y se abre el cierre 24' en el
recipiente 14' de masa fundida. La recarga del horno 7 de
conservación del calor tiene lugar a continuación del modo ya
descrito.
La figura 2 muestra una ejecución modificada en
donde las mismas elementos componentes se designan con los mismos
símbolos de referencia. En este caso, el recipiente 14 de masa
fundida está configurado como recipiente 25 esclusa estacionario
cuya descarga 16 del fondo está acoplada con el cierre 20 del tubo
18 de llenado. El recipiente 25 esclusa 25 estanco a la presión
está a su vez unido a través de la línea 22 de compensación de
presiones con el horno 7 de conservación del calor. En el recipiente
25 esclusa está montado un tubo 26 de inmersión que en la parte de
arriba y por fuera del recipiente 25 esclusa está provisto de un
cierre 27. A su vez sobre este en el ejemplo de ejecución
presentado está acoplado un crisol 28 que se llena con unas
existencias de masa fundida estacionarias. A este respecto puede
tratarse de un ante-crisol, un horno de tratamiento
o similar.
La recarga del horno 7 de conservación del calor
tiene lugar a su vez a través del cierre 20 regulable y el tubo 18
de llenado de la manera antes descrita. Para ello se cierra el
cierre 27 de la parte de arriba del recipiente 25 esclusa. Entre
estos ciclos de recarga se puede rellenar el recipiente 25 esclusa
a través del crisol 28. En este caso se reduce de tal modo la
presión en el recipiente 25 esclusa que la altura geodésica entre el
crisol 28 y el nivel remanente de masa fundida en el recipiente 25
esclusa es suficiente para permitir el traspaso de la masa fundida
desde el crisol 28. Después de ese proceso de recarga, el cierre 27
se lleva de nuevo a la posición de cerrado se establece de nuevo la
compensación de presiones a través de la línea 22 entre el
recipiente 25 esclusa y el horno 7 de conservación del calor.
Claims (8)
1. Dispositivo para el moldeo ascendente a baja
presión de masas fundidas de metal en moldes (2) de arena
transportados en forma de ciclos periódicos con una estación (6) de
fundición dispuesta en el trayecto (1) de transporte, un horno (7)
de conservación del calor con gas a presión dispuesto en ella que
contiene la masa (8) fundida de metal, con un tubo (10) de vertido
ascendente que se puede acoplar con los moldes (2) de arena y un
dispositivo para la recarga con masa fundida de metal del horno de
conservación del calor, caracterizado porque el dispositivo
para la recarga presenta al menos un recipiente (14) de masa
fundida estanco a la presión, y un tubo (18) de llenado con un
cierre (20) dispuesto por fuera del mismo, dispuesto en el horno
(7) de conservación del calor, porque el recipiente (14) de masa
fundida se puede acoplar a través de su descarga (16) de modo
estanco a la presión con el tubo (18) de llenado del horno (7) de
conservación del calor, y porque el horno (7) de conservación del
calor está conectado con el recipiente (14) de masa fundida a través
de una línea (22) neumática de compensación de presiones.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el cierre (20) del tubo (18) de llenado
se puede controlar en dependencia del ciclo de transporte de los
moldes (2) de arena.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el tubo (18) de llenado termina cerca
del fondo en el horno (7) de conservación del calor.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque el tubo (18) de llenado se apoya
en el horno (7) de conservación del calor en una articulación (11)
de tipo Cardan.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque el recipiente (14) de masa
fundida está configurado como recipiente de transporte con un
cierre (17) en la descarga (16) del fondo y después del vaciado se
puede intercambiar con un recipiente (14) de transporte lleno.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque el recipiente (14) de transporte se
somete a presión de gas previamente al acoplamiento con el tubo
(18) de llenado y la conexión de la línea (22) de compensación de
presiones.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
5 y 6, caracterizado porque el recipiente (14) de transporte
se dispone en un bastidor (13) de transporte por medio del cual se
puede colocar en asientos (12) del horno (7) de conservación del
calor.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque el recipiente (14) de masa
fundida se dispone como recipiente (25) esclusa entre el horno (7)
de conservación del calor y una instalación (28) estacionaria de
masa fundida o unas existencias estacionarias de masa fundida y se
puede recargar a través de un tubo de inmersión con un cierre (27)
en la cabecera situado por fuera del recipiente (25) esclusa.
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