ES2208920T3

ES2208920T3 - Procedimiento de fabricacion de empalmes y otros elementos de mazarota y alimentacion para moldes de colada y formulacion para la obtencion de estos empalmes y elementos.

Info

Publication number: ES2208920T3
Application number: ES97930527T
Authority: ES
Inventors: Tomas Posada Fernandez; Rafael Sampedro Gerenabarrena; Francisco Jose Diaz Maruri; Jaime Prat Urrestieta; Jose Joaquin Lasa Urteaga; Luis Iglesias Hernandez
Original assignee: Ashland Inc
Current assignee: Ashland Inc
Priority date: 1996-07-18
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 2004-06-16
Anticipated expiration: 2017-07-09
Also published as: IL128086A0; SI9720046B; JP4610679B2; CN1111104C; KR20000064241A; US6197850B1; PL331248A1; AU3444597A; MX9802106A; ES2155001A1; CZ294298B6; TW358048B; ES2155001B1; TR199900199T2; EP0913215B2; EP0913215A1; AU729049B2; HU222215B1; ES2134729B1; US6414053B2

Abstract

Procedimiento para la fabricación de manguitos y otros elementos de mazarotaje y alimentación para moldes de fundición, y formulación para la obtención de dichos manguitos y elementos. Los manguitos y elementos de mazarotaje y alimentación, aislantes o exotérmicos, se obtienen por soplado o moldeo manual de una formulación que comprende microesferas huecas de silicato de aluminio con un contenido en alúmina inferior al 38 % en peso, un aglomerante y unas cargas opcionales, en forma no fibrosa. Dependiendo de la densidad de las microesferas se pueden obtener formulaciones adecuadas para fabricar manguitos y elementos de mazarotaje y alimentación aislantes o exotérmicos. Los manguitos obtenidos tienen exactitud dimensional externa e interna y se pueden acoplar al molde después de confeccionados, sin manipulaciones adicionales y de forma manual o automática. Estos manguitos tienen interés en la fabricación de piezas metálicas férreaso no férreas.

Description

Procedimiento de fabricación de empalmes y otros elementos de mazarota y alimentación para moldes de colada y formulación para la obtención de estos empalmes y elementos.

Esta invención se refiere a manguitos y otros elementos de cabeza de alimentación y suministro para moldes de vaciado, adecuados para fabricar piezas metálicas, a un procedimiento para su obtención, así como a composiciones adecuadas para la producción de los mismos.

Como es sabido, la obtención de piezas metálicas por medio de moldeo incluye el vertido de metal fundido a un molde, la solidificación del metal mediante enfriamiento, y el desmoldeo o la extracción de la pieza formada por medio de la extracción o destrucción del molde.

Dichos moldes pueden ser metálicos o se pueden formar con agregados de materiales diferentes (cerámica, grafitos y especialmente arena), endurecidos normalmente por la acción de aglomerantes. En general, los moldes de arena se obtienen llenando de arena una matriz de moldeo.

Dichos moldes estarán equipados con agujeros u orificios para la comunicación entre la cavidad interna y la externa, por los que el metal fundido se vierte en forma de moldeo o colada. Igualmente, debido a la contracción del metal durante el enfriamiento, el molde deberá estar provisto de cavidades verticales o rebosaderos que se llenan de metal fundido de reserva con el objeto de formar una cabeza de alimentación destinada a compensar la contracción o el rechupado del metal.

La finalidad de la cabeza de alimentación es alimentar la pieza cuando el medio se contrae en ella, debido a que el metal se mantendrá en la cabeza de alimentación en estado líquido un tiempo más largo que la pieza. Por esta razón, los rebosaderos se cubren normalmente con manguitos fabricados con metales refractarios isotérmicos o incluso exotérmicos (aislamientos) que retardan el enfriamiento del metal contenido en las cabezas de alimentación para garantizar su fluidez cuando se produzca rechupado en el metal fundido.

Los agujeros por los que se vierte el metal fundido se hacen también de materiales refractarios, aislantes e incluso exotérmicos, con composición similar a la de los manguitos.

Se conocen composiciones refractarias de aislamiento adecuadas para la producción de manguitos y otros elementos de cabeza de alimentación y suministro para moldes de vaciado, con propiedades aislantes, formadas por un material refractario en forma de partículas, fibras orgánicas y/o inorgánicas y aglomerantes.

También se conocen composiciones refractarias exotérmicas adecuadas para la producción de manguitos y otros elementos de cabeza de alimentación y suministro para moldes de vaciado, con propiedades exotérmicas, compuestas de un material refractario de relleno en forma de fibras o partículas, aglomerantes y, opcionalmente, rellenos seleccionados de entre un metal fácilmente oxidable y un agente oxidante, capaz de oxidar dicho metal. Además, para mejorar la sensibilidad de la composición refractaria exotérmica, se incluye en general un fundente inorgánico de flúor.
GB-A-627678, 774491, 889484 y 939541 describen composiciones refractarias exotérmicas que contienen fluoruros inorgánicos.

La mayoría de los manguitos que se construyen a nivel mundial se fabrican por moldeo en vacío y húmedo, seguido de secado y polimerización de las resinas a alta temperatura, tal como se menciona en ES-8403346. Un procedimiento estándar de este tipo incluye los pasos de:

- la suspensión en agua de una mezcla formada por los materiales usados en la fabricación del manguito, por ejemplo, fibras de aluminosilicato, aluminio, óxido de hierro y resinas fenólicas, o alternativamente, una mezcla formada por arenas silíceas, escoria de aluminio, celulosa, aluminio y resinas fenólicas;

- la aspiración de dicha suspensión acuosa por medio de vacío a través un molde exterior e interior; y

- el desmoldeo de un manguito verde o húmedo, depositado sobre una bandeja, que a su vez se introduce en un horno en el que permanece entre 2 y 4 horas a una temperatura de aproximadamente 200ºC, y finalmente, se deja enfriar.

A veces, no todo el material de aluminosilicato se halla en forma de fibras puesto que una parte del mismo puede haberse sustituido por microperlas huecas de dicho material de aluminosilicato con el objeto de disminuir la cantidad necesaria de producto y reducir el costo del producto final. Tales microperlas se usan después como elemento de relleno.

Este procedimiento permite la obtención de manguitos aislantes o exotérmicos, pero presenta numerosas desventajas, entre las que se han hallado las siguientes:

- la imposibilidad de obtener manguitos con la suficiente exactitud dimensional externa, puesto que la aspiración de la mezcla a través del molde produce una buena exactitud del manguito en la cara interna (la que está en contacto con el molde), pero no de la otra cara. Esta inexactitud hace que el contorno externo de los manguitos no coincida dimensionalmente con la cavidad interna de los rebosaderos, originando frecuentemente importantes dificultades para su colocación y unión. Incluso cuando hay un molde doble, es difícil respetar las mediciones debido a su siguiente manipulación en condición verde. En este sentido, se han desarrollado técnicas para la colocación de los manguitos en su carcasa, tal como se describe en DE-A-29 23 393;

- requiere tiempos de producción largos;

- presenta dificultades en la homogeneización de las mezclas;

- imposibilita la introducción de cambios rápidos en la formulación;

- presenta algunos peligros durante el proceso de fabricación y la contaminación de aguas residuales; y

- los materiales usados en forma de fibras pueden producir patologías alérgicas, tal como escozor, e irritación de piel y mucosas, en los operarios.

Otro procedimiento para la fabricación de manguitos consiste en mezclar arena, materiales exotérmicos y un tipo específico de resina, por ejemplo, mezclar silicato sódico y resinas alcalinas o fenólicas novolac, y después, realizar un moldeo manual o por soplado de las mezclas obtenidas. Con dicho procedimiento se puede obtener piezas de gran exactitud dimensional, tanto interna como externa, con propiedades exotérmicas, aunque nunca con propiedades aislantes. Aunque este procedimiento es más simple que los medios en húmedo, su empleo presenta graves limitaciones puesto que, por una parte, no es posible obtener manguitos con características aislantes y, por otra parte, los manguitos obtenidos son sumamente higroscópicos.

Finalmente, WO94/23865 describe una composición soplable a base de microperlas huecas de silicato de aluminio, que, aunque requiere que su contenido de alúmina sea superior a 40%, hace inutilizable una parte significativa de dicho subproducto, porque una parte muy importante de las microperlas huecas de silicato de aluminio generadas como subproducto industrial, tienen una riqueza inferior a 40% en peso de alúmina.

WO 94/23865 describe una composición para producir manguitos exotérmicos por moldeo en húmedo incluyendo flotadores de cenizas voladoras que tienen un contenido de alúmina de aproximadamente 32 a 33%, una resina de fenol- formaldehído y una resina de urea-formaldehído. Dichas resinas no se pueden considerar aglomerante de caja fría.

Como se puede apreciar, existe un procedimiento para la fabricación de manguitos por medios húmedos y moldeo en vacío que proporciona manguitos dotados de propiedades aislantes o exotérmicas, aunque con inexactitud dimensional, cuyo desarrollo presenta numerosas desventajas, y por otra parte, existe un procedimiento más simple de producción de manguitos por medios secos y moldeo manual o por soplado, aunque solamente permite la obtención de manguitos provistos de propiedades exotérmicas, no aislamiento, pero con exactitud dimensional.

Sería muy deseable tener manguitos y otros elementos de cabeza de alimentación y suministro provistos de propiedades aislantes o exotérmicas, que presenten exactitud dimensional, y que, además, puedan fabricarse por medio de un procedimiento simple que supere las desventajas antes indicadas con respecto a los procedimientos conocidos. La invención proporciona una solución a dichos problemas que incluye el uso de un material refractario, tal como silicato de aluminio, en forma de microperlas huecas con un contenido de alúmina inferior a 38% en peso, en la formulación de una composición adecuada para la producción de dichos manguitos y elementos de cabeza de alimentación y suministro para moldes de vaciado.

En consecuencia, un objeto de esta invención es proporcionar una composición que carece totalmente de material aislante o exotérmico refractario en forma de fibras, adecuada para la fabricación de manguitos y otros elementos de cabeza de alimentación y suministro para moldes de vaciado, aislantes o exotérmicos.

Este objeto se logra con la composición según la reivindicación 1.

Por otra parte, la experiencia industrial en colada nodular indica que en piezas con un contenido de silicio igual o superior a 2,8%, un espesor superior a 20 mm y un contenido de flúor en arena verde de más de 300 ppm, tiene lugar una reacción que produce en las piezas poros blancuzcos que las hace inservibles.

El flúor que produce el rechazo de las piezas puede proceder de la bentonita, el agua o la arena, pero, principalmente, de los derivados de fluoruro utilizados en la composición para la obtención de manguitos exotérmicos, a causa de que, si dichos manguitos se utilizan ampliamente, el circuito de arena verde se puede hacer que alcancen límites indeseables en contenido de flúor.

Por lo tanto, sería muy deseable que los manguitos y otros elementos exotérmicos adecuados para la colada nodular no aporten flúor, o que las contribuciones de flúor sean muy reducidas. La invención ofrece una solución a dicho problema que incluye el empleo de un inserto, cuya composición contiene un fundente inorgánico de flúor, en la fabricación de manguitos y cabezas de alimentación y elementos de suministro exotérmicos, adecuado para colada nodular, y que se fija en una zona de dichos manguitos y elementos; véase el método de la reivindicación 14.

La figura 1 representa una realización práctica de la colada de una pieza metálica, así como los principales elementos integrantes del proceso. Como se puede observar, esta figura representa un ejemplo práctico y típico del proceso tradicional de fundición de una pieza (1), en cuyo proceso de fundición se han usado manguitos superior (2) y lateral (3), un agujero (4) y su filtro (5). La pieza (1), cuando se enfría, contrae metal absorbente de los manguitos (2) y (3), que, para permitir que dicho material fluya hacia la pieza, deben ser equipados con dicho material de colada en fase líquido, puesto que de otro modo no sería capaz de aportar el material requerido por la pieza durante su enfriamiento.

La figura 2 es un gráfico que muestra las curvas de enfriamiento de metal en base al espesor de los manguitos usados, demostrando que, en general, para un mismo diámetro de rebosadero, si aumenta el espesor del manguito, aumenta el tiempo de solidificación del metal. Destaca en dicha figura la curva inferior (más próxima al eje de abscisas) que representa la curva de enfriamiento cuando no se usa manguito, y cómo el enfriamiento del material es sumamente rápido. Las curvas superiores definen las curvas de enfriamiento obtenidas con la incorporación de manguitos con mayor espesor, mostrando así que el enfriamiento es más lento cuanto mayor es el espesor de los manguitos.

La figura 3 representa una realización práctica de un manguito exotérmico adecuado para la colada nodular que tiene un inserto unido en su parte inferior, incluyendo un fundente inorgánico de flúor.

La invención proporciona una composición adecuada para la producción de manguitos y otros elementos de cabeza de alimentación y suministro para moldes de vaciado, tanto aislantes como exotérmicos, que incluye microperlas huecas de silicato de aluminio con un contenido de alúmina inferior a 38% en peso, preferiblemente de entre 20 y 38%, un aglomerante y relleno opcional en forma no fibrosa, seleccionado a partir de metales oxidables, oxidantes y fundentes inorgánicos de flúor. Dicha composición carece totalmente de material refractario en forma de fibras.

Las microperlas huecas de silicato de aluminio (Al_{2}O_{3}.SiO_{2}) que se puede usar en esta invención, tienen un contenido de alúmina inferior a 38% en peso, preferiblemente entre 20 y 38% en peso, un diámetro de grano de hasta 3 mm y, en general, cualquier espesor de pared. Sin embargo, en una realización preferida de esta invención, se utilizan microperlas huecas de silicato de aluminio con un diámetro medio inferior a 1 mm y un espesor de pared de aproximadamente 10% del diámetro de grano.

En esta invención se puede usar microperlas huecas de silicato de aluminio comercializadas con un contenido de alúmina inferior a 38% en peso.

Dependiendo principalmente de la densidad de las microperlas huecas, se puede obtener composiciones adecuadas para fabricar manguitos y otros elementos de cabeza de alimentación y suministro para moldes de colada aislantes o exotérmicos. Así, cuanto menor es la densidad de las microperlas huecas, tanto mayor es el poder de aislamiento del manguito obtenido, mientras que cuanto más densas son las microperlas tienen menos poder de aislamiento. Otro factor importante para la selección de las microperlas huecas es su superficie específica, puesto que cuanto menor es, menor será el consumo de aglomerante (resina), y en consecuencia, menor será el costo global de fabricación de los manguitos y elementos de cabeza de alimentación y suministro, y menor es el desprendimiento de gases.

Se puede usar como aglomerante cualquier tipo de resina, tanto sólida como líquida, que se polimeriza con su catalizador apropiado después del soplado y moldeo de la formulación en caja fría. Se puede usar resinas de fenol-uretano activadas por aminas (gas), resinas epoxi-acrílicas activadas por SO_{2} (gas), resinas alcalino fenólicas activadas por CO_{2} o por formiato metílico (gas) y resinas de silicato sódico activadas por CO_{2}. Aunque todos los aglomerantes indicados son adecuados para la producción, según la invención, de manguitos y elementos de cabeza de alimentación y suministro, exotérmicos o aislantes, las pruebas prácticas realizadas recomiendan, en base a los costos, resistencia, características mecánicas y exactitud dimensional, las resinas de fenol-uretano, activadas por amina (gas) y las resinas epoxi-acrílicas activadas por SO_{2} (gas).

La composición proporcionada por esta invención puede contener relleno opcional, en forma no fibrosa, seleccionado a partir de metales oxidables, oxidantes y fundentes inorgánicos de flúor.

Como metal oxidable se puede usar aluminio, magnesio y silicio, preferiblemente aluminio. Como oxidante se puede usar sales de metales alcalinos o alcalinotérreos, por ejemplo, nitrato, cloratos y permanganatos de metales alcalinos y alcalinotérreos y óxidos metálicos, por ejemplo, óxidos de hierro y manganeso, preferiblemente óxido de hierro. Como fundentes inorgánicos de flúor se puede usar criolita (NA_{3}AlF_{6}), tetrafluoruro de aluminio y potasio y hexafluoruro de aluminio y potasio, preferiblemente criolita.

Una composición típica proporcionada por esta invención incluye microperlas huecas de silicato de aluminio con un contenido de alúmina de entre 20 y 38% en peso, aluminio, óxido de hierro y criolita. En este caso, cuando se vierte el metal fundido, por ejemplo, acero, en el molde, se inicia una reacción exotérmica y, en consecuencia, se inicia la oxidación del aluminio, produciendo una alúmina adicional que, añadida a la ya contenida en las microperlas huecas de silicato de aluminio, mejora las características refractarias del manguito y cualquier otro elemento de cabeza de alimentación y suministro. De esta forma, se puede usar microperlas huecas de silicato de aluminio con un bajo contenido de alúmina (inferior a 38% en peso), frente a las descritas por el estado de la técnica como recomendables (más de 40% en peso, WO94/23865), que no se había utilizado previamente como compuesto refractario en la producción de manguitos y otros elementos de cabeza de alimentación y suministro debido a su bajo contenido en alúmina. Además, dichas microperlas de bajo contenido de alúmina son más baratas que las que tienen un mayor contenido de alúmina, debido a que, su uso tiene un doble interés: usar un subproducto que procede principalmente del central térmica y reducir los costos de fabricación de los manguitos y otros elementos de cabeza de alimentación y suministro.

La composición proporcionada por esta invención es adecuada para la obtención de manguitos y elementos de cabeza de alimentación y suministro para moldes de vaciado, aislamiento o exotérmico. Una composición típica, apropiada para la producción de manguitos y elementos exotérmicos es la identificada como Composición [I].

Composición [I]

Exotérmica

Componentes	% en peso
Microperlas huecas de silicato de aluminio	10-90%
(contenido de alúmina entre 20-38% en peso)
Aluminio (polvo o grano)	7-40%
Aglomerante	1-10%

Además y opcionalmente, la composición [I] puede contener hasta 5% en peso de un fundente inorgánico de flúor tal como criolita, y hasta 10% en peso de un oxidante, tal como óxido de hierro o permanganato potásico.

Una composición típica, adecuada para la obtención de manguitos y elementos aislantes de cabeza de alimentación y suministro, es la identificada como Composición [II].

Composición [II]

Aislante

Componentes	% en peso
Microperlas huecas de silicato de aluminio	85-99%
(contenido de alúmina entre 20-38% en peso)
Aluminio (grano)	0-10%
Aglomerante	1-10%

Las composiciones proporcionadas por esta invención se pueden preparar fácilmente mezclando sus componentes hasta lograr su homogeneidad total. Los manguitos y elementos de cabeza de alimentación y suministro proporcionados por esta invención se pueden producir automáticamente por soplado de una composición proporcionada por esta invención, o de otro modo por medio de la técnica de moldeo por autofraguado (moldeo manual) para formar manguitos y otros elementos, en los casos en los que series de producción pequeñas no justifican inversión en utillaje.

Esta invención también proporciona un método para fabricar manguitos y elementos de cabeza de alimentación y suministro para moldes de vaciado, aislantes o exotérmicos, que usa una de las composiciones antes descritas de la invención, como material, e incluye el moldeo de dicha composición manualmente o de otro modo por soplado en una sopladora convencional, polimerizar la resina usada por medio de la adición del catalizador apropiado, y obtener el manguito en un período corto de tiempo, en general alrededor de unos pocos segundos. La exactitud dimensional obtenida por medio de este procedimiento es muy superior a la obtenida por otros procedimientos de moldeo tradicionales, que permite considerar dichos manguitos y elementos como exactos y, en consecuencia, se pueden acoplar fácilmente al molde de vaciado después de fabricarse, sin manipulaciones adicionales y de forma manual o automática.

El método de la invención incluye el moldeo de una formulación en la que el material refractario (silicato de aluminio) tiene la forma de microperlas huecas en lugar de tener una estructura fibrilar y en el que es posible añadir cualquier tipo de resinas. El uso de materiales sólidos no fibrosos permite la obtención de una mezcla homogénea, de aspecto seco, que permite la obtención por medio de soplado, en breves períodos de tiempo, de piezas dimensionalmente perfectas tanto interna como externamente.

Este método permite la producción de manguitos y elementos de cabeza de alimentación y suministro para moldes de vaciado, exotérmicos o aislantes, usando composiciones adecuadas en cada caso, variando solamente la densidad de las microperlas, de tal manera que cuanto más baja sea la densidad de las mismas, mayor será el poder de aislamiento del producto obtenido. El método también permite el uso de microperlas con una pequeña superficie específica con lo que el consumo de aglomerante es menor y, por lo tanto, el costo de producción del manguito disminuye.

Cuando se desea producir manguitos con gran diámetro o manguitos para moldeo de metal a bajo temperatura de colada (aluminio), la capacidad de aislamiento del manguito debe tener prioridad. Por el contrario, cuando se desea producir manguitos con diámetro pequeño o para metales de alta temperatura de colada, interesa dar prioridad a la capacidad exotérmica del manguito.

Una de las ventajas de este método es que permite el uso de todos los tipos de resinas y no sólo el uso de tipos específicos de resinas. Otra ventaja importante de este procedimiento se refiere al hecho de que, gracias a la gran exactitud de la forma, tanto externa como interna del manguito obtenido, la colocación del mismo dentro del rebosadero resulta ser sumamente simple. Otra ventaja adicional de este método está en el hecho de permitir la obtención de manguitos, aislantes o exotérmicos, de forma más rápida y económica que los producidos tradicionalmente con fibras y por medios húmedos.

Los manguitos y elementos de cabeza de alimentación y suministro proporcionados por esta invención, formados por soplado, se componen de microperlas huecas de silicato de aluminio con un contenido de alúmina inferior a 38% en peso, preferiblemente entre 20 y 38%, y de un aglomerante, junto con otro relleno opcional en forma no fibrosa. En general, dichos manguitos tienen exactitud dimensional, debido a que se acoplan fácilmente al molde de vaciado después de la producción, sin manipulaciones adicionales y de forma manual o automática.

En otro aspecto de esta invención, se han desarrollado manguitos y elementos exotérmicos de cabeza de alimentación y suministro que son adecuados para colada nodular, manguitos y elementos que se podrían denominar "de diseño", capaces de proporcionar cantidades mínimas de flúor constituidas a partir de una formulación proporcionada por la invención, que es adecuada para la producción de dichos manguitos o elementos aunque exenta de fundentes inorgánicos de flúor. Por ello, partimos de una mezcla en base a microperlas huecas de silicato de aluminio con un contenido de alúmina inferior a 38% en peso, preferiblemente de entre 20 y 38% en peso, y relleno opcional seleccionado a partir de metales oxidables y oxidantes, tal como los indicado anteriormente, mezcla que, junto con la resina aglomerante seleccionada, se sopla dentro de la matriz de moldeo donde se ha de formar el manguito o el elemento en cuestión. La operación de soplado de esta mezcla se utiliza para unir un inserto a la parte inferior del manguito o elemento en cuestión, o en una zona apropiada del mismo, cuya composición incluye un fundente inorgánico de flúor, que se ha introducido en la matriz de moldeo antes del soplado de la mezcla que está exenta de fundentes inorgánicos de flúor. Dicho inserto hace de cebo o iniciador de la reacción exotérmica. El inserto, producido por el aglomerante o por moldeo a presión, está constituido por una mezcla de metales oxidables, oxidantes y fundentes inorgánicos de flúor, usados normalmente en la producción de los manguitos y otros elementos de alimentación y suministro indicados anteriormente, opcionalmente, junto con microperlas huecas de silicato de aluminio u otros elementos apropiados para diluir o regular la exotermicidad.

En una realización concreta y preferida, dicho inserto se hace de una mezcla a base de aluminio de óxido de hierro y de criolita y, opcionalmente, del elemento diluyente de la exotermicidad.

La proporción en peso del inserto con respecto al manguito o elemento en cuestión es de entre 5 y 20%.

En dichos manguitos y elementos exotérmicos de diseño, la reacción exotérmica se inicia al contacto del metal fundido con el inserto y se extiende rápidamente y/o de manera controlada al resto del manguito o elemento. Sin embargo, el flúor separado por dicha reacción es mínimo, puesto que procede exclusivamente del iniciador de la reacción exotérmica. La contribución de flúor es aproximadamente 5 veces menos cuando se utiliza dicho inserto [véase el Ejemplo 2].

En la figura 3, se representa un manguito exotérmico (6) apropiado para colada nodular, constituido por una mezcla de microperlas huecas de silicato de aluminio, con un contenido de alúmina de entre 20 y 38% en peso, un metal oxidable y un oxidante, que contiene un inserto (7), iniciador de la reacción exotérmica, en base a un metal oxidable, un oxidante y un fundente inorgánico de flúor.

En consecuencia, en una realización concreta de esta invención, se facilita un método para la producción de un manguito o elemento de cabeza de alimentación y suministro para moldes de vaciado, exotérmicos, apropiado para colada nodular, que incluye los pasos indicados en la reivindicación 14.

A continuación, se cura la resina aglomerante y se saca la pieza formada por métodos convencionales.

Ejemplo 1 Obtención de los manguitos

Se preparan manguitos exotérmicos y manguitos aislantes con la composición siguiente.

1. Sólidos de la mezcla exotérmica

Componente	% en peso
Microperlas huecas de silicato de aluminio^{a)}	55%
(contenido de alúmina: 20-38% en peso)
Aluminio^{b)} (metal en polvo)	16%
Aluminio^{c)} (metal en polvo)	17%
Óxido de hierro^{d)}	7%
Criolita^{e)}	5%

^{a)}: SG extendospheres (The P.Q. Corporation), absorción en aceite (por 100 g): 57,5; \hbox{densidad: 0,4 g/ml;}
^{b)}: Alquitrán < 200; pureza: 99% Al;
^{c)}: Granulometría: \leq 1 m; pureza: 96-99% Al;
^{d)}: Fe_{3}O_{4}; granulometría: < 150 \mum; y
^{e)}: Granulometría: < 63 \mum; pureza: 99%

2. Sólidos de la mezcla aislante

Componente	% en peso
Microperlas huecas de silicato de aluminio hueco^{a)} (contenido de alúmina: 20-38% en peso)	95%
Aluminio^{c)} (metal en polvo)	5%

^{a)}: SG extendospheres (The P.Q. Corporation), absorción en aceite (por 100 g): 57,5; densidad: 0,4 g/ml; y
^{c)}: Granulometría: \leq 1 m; pureza: 96-99% Al.

Aglomerante

En ambos casos, se utiliza una mezcla de resina de fenol-uretano Isocure 323 (Ashland) e Isocure 623 (Ashland), activables por un catalizador a base de dimetiletilamina (Isocure 702, Ashland) en la proporción siguiente:

-: 100 kg de sólidos de la mezcla exotérmica;

-: 3 kg de Isocure 323;

-: 3 kg de Isocure 623; y

-: 0,1 kg de Isocure 702.

La mezcla de los diferentes componentes se lleva a cabo en una mezcladora con cuchillas y se dispara sobre una matriz metálica macho con una pistola Roperwork con una presión de disparo de 6 kg/cm^{2}. Una vez que se llena la matriz macho, se hace pasar el catalizador (gas), endureciendo la mezcla formada, ya como un manguito, en 45 segundos. Después, se desmoldea, estando así listo el manguito para uso.

Las características de dureza al rayado y resistencia a la tracción de los manguitos así obtenidos se resumen en la tabla siguiente:

	RT	DR
Salida de la matriz	85	73
1 hora	94	78
48 horas	104	73
1 h aire y 48 h 100% humedad	41	68

donde:

- DR es la dureza al rayado

Máquina de prueba: DIETER DETROIT No. 674

- RT: es la resistencia a la tracción

Valores de tracción en kg, para especímenes de 3,5 cm^{2} de sección.

Para estudiar la operación de los manguitos obtenidos, se funde un cubo de acero moldeado de 97 mm de lado, después de las prácticas normales de moldeo y colada.

La contracción líquida y por solidificación del cubo se alimenta por medio de un manguito cilíndrico, 50 mm de diámetro y 70 mm de altura, obtenido como se ha indicado anteriormente. Este manguito está provisto de una cubierta superior del mismo material que el manguito que hace innecesario el uso de un material exotérmico de cobertura.

El cubo tiene un módulo de solidificación (M) de 1,6 cm, y para su alimentación se precisa una cabeza de alimentación con un módulo superior a 1,6 cm.

El módulo geométrico del manguito (Mm) usado es de 0,95 cm, es decir, 1,7 veces menos. Dado que el rechupado no llega al cubo, se puede afirmar que, en las condiciones de servicio usadas, el Factor de Extensión de Módulo (FEM) del manguito es:

FEM=\frac{M}{Mm}=1,7

es decir, parecido al FEM de un manguito fabricado con fibras por medios húmedos.

Ejemplo 2 Obtención de un manguito exotérmico con inserto

Se prepara un inserto de 8 g en peso con forma frustocónica de 20 mm (\Theta) x 30 mm (h) x 10 mm (\Theta), por aglomeración o por presión, con la composición siguiente:

Componentes	% en peso
Aluminio atomizado	73
Óxido de hierro	16
Criolita	11

El inserto se coloca en la caja seleccionada sobre una matriz de machos que sirve para producir el manguito exotérmico (manguito base) soplando una mezcla de sólidos hecha de:

Componentes	% en peso
Microperlas huecas de silicato de aluminio (contenido de alúmina inferior a 38%)	60
Aluminio atomizado	33
Óxido de hierro	7

que se une con una mezcla de 3% en peso de Isocure 323 (Ashland) y 3% en peso de Isocure 623 (Ashland). Después del soplado en la matriz de machos, se gasea con Isocure 702 (Ashland) endureciéndose la mezcla por la acción del gas.

Como un resultado final, se obtiene un manguito de 113 g de peso total, con un inserto de 8 g en peso que hará de cebo y evitará o minimizará la necesidad de usar criolita (contenido de flúor 55% en peso) en el manguito base con la finalidad de aportar la cantidad mínima posible de flúor al circuito de arena en el que la pieza se fundirá con dicho manguito.

1. Peso del manguito base: 105 g

Aportación de flúor en la criolita: 0 g

2. Peso del inserto: 8 g

Peso de flúor: 8 x 0,11 x 0,55: 0,48 g

3. Flúor total en el manguito: 0,48 g

Sin embargo, en el manguito exotérmico obtenido según el método descrito en el Ejemplo 1, el contenido de flúor es de 2,585 g, es decir, aproximadamente 5,4 veces mayor, con lo que la contribución de flúor al circuito de arena verde será sustancialmente mayor.

Claims

1. Una composición, apropiada para la producción por moldeo por soplado y curado en caja fría de manguitos aislantes o exotérmicos y otros elementos de cabeza de alimentación y suministro para moldes de vaciado, caracterizada por contener:

: (i) microperlas huecas de silicato de aluminio, con un contenido de alúmina inferior a 38% en peso;

: (ii) un aglomerante de curación en caja fría; y opcionalmente

: (iii) relleno, estando dicho relleno en una forma no fibrosa.

2. Composición según la reivindicación 1, en la que dichas microperlas huecas de silicato de aluminio tienen un contenido de alúmina de entre 20% y 38% en peso.

3. Composición según la reivindicación 1, en la que dichas microperlas huecas de silicato de aluminio tienen un diámetro de grano de hasta 3 mm.

4. Composición según la reivindicación 1, en la que dicho aglomerante de caja fría es una resina seleccionada de resinas de fenol-uretano, activadas por aminas, resinas epoxiacrílicas, activadas por SO_{2}, resinas alcalino fenólicas, activadas por CO_{2} o por formiato metílico, y resinas de silicato sódico, activadas por CO_{2}.

5. Composición según la reivindicación 1, en la que dicho relleno no fibroso se selecciona a partir de metales oxidables, oxidantes y fundentes inorgánicos de flúor.

6. Composición según la reivindicación 5, en la que dichos metales oxidables se seleccionan a partir de aluminio, magnesio y silicio.

7. Composición según la reivindicación 5, en la que dichos oxidantes se seleccionan a partir de sales de metales alcalinos o alcalinotérreos, y óxidos.

8. Composición según la reivindicación 7, en la que dichos oxidantes se seleccionan a partir de óxidos de hierro y manganeso.

9. Composición según la reivindicación 5, en la que dichos fundentes inorgánicos de flúor se seleccionan a partir de criolita (Na_{3}AlF_{6}), tetrafluoruro de aluminio y potasio, y hexafluoruro de aluminio y potasio.

10. Composición según la reivindicación 1, que incluye:

11. Composición según la reivindicación 10, que también incluye hasta 5% en peso de un fundente inorgánico de flúor y hasta 10% en peso de un oxidante.

12. Composición según la reivindicación 1, que incluye:

Microperlas huecas de silicato de aluminio 85-99% (contenido de alúmina entre 20-38% en peso) Aluminio (grano) 0-10% Aglomerante 1-10%

13. Un método para la producción de manguitos aislantes o exotérmicos y otros elementos de cabeza de alimentación y suministro para moldes de vaciado, por moldeo por soplado y curado en caja fría, incluyendo dicho método:

(A): introducir, por soplado, en una caja de moldeo una composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, apropiada para la producción de manguitos aislantes o exotérmicos y otros elementos de cabeza de alimentación y suministro para moldes de vaciado para formar un producto moldeado no curado;

(B): poner el producto moldeado no curado en contacto con un catalizador para curar dicho producto; y

(C): sacar el producto moldeado de la caja de moldeo.

14. Un método para la producción de un manguito exotérmico o elemento de cabeza de alimentación y suministro para moldes de vaciado, apropiado para colada nodular, incluyendo dicho método:

- inserción en la matriz de moldeo de un inserto hecho de una mezcla que incluye metales oxidables, oxidantes y fundentes inorgánicos de flúor, y opcionalmente, microperlas huecas de silicato de aluminio u otro elemento apropiado para diluir o regular la exotermicidad, estando compuesto el peso del inserto de entre 5 y 20% del peso total del manguito o elemento de cabeza de alimentación y suministro, inserto que actúa como iniciador de la reacción

\hbox{exotérmica; y}

- soplar dentro de la matriz de moldeo una composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde dicho relleno se selecciona a partir de metales oxidables y oxidantes, de manera que dicho inserto resulte parcialmente embebido en la masa del manguito o elemento.

15. Método según la reivindicación 14, en el que dichos metales oxidables se seleccionan a partir de aluminio, magnesio y silicio.

16. Método según la reivindicación 14, en el que dichos oxidantes se seleccionan a partir de sales de metales alcalinos o alcalinotérreos, y óxidos metálicos.

17. Método según la reivindicación 16, en el que dichos oxidantes se seleccionan a partir de óxidos de hierro y manganeso.

18. Método según la reivindicación 14, en el que dichos fundentes inorgánicos de flúor se seleccionan a partir de criolita (Na_{3}AlF_{6}) y tetrafluoruro de aluminio y potasio.

19. Método según la reivindicación 14, en el que dicho aglomerante se selecciona a partir de resinas de curación en caja fría.