ES2213042T3 - Procedimiento de tratamiento termico de lingotes metalicos. - Google Patents
Procedimiento de tratamiento termico de lingotes metalicos.Info
- Publication number
- ES2213042T3 ES2213042T3 ES00960638T ES00960638T ES2213042T3 ES 2213042 T3 ES2213042 T3 ES 2213042T3 ES 00960638 T ES00960638 T ES 00960638T ES 00960638 T ES00960638 T ES 00960638T ES 2213042 T3 ES2213042 T3 ES 2213042T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- temperature
- cooling
- ingot
- nozzles
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/62—Quenching devices
- C21D1/667—Quenching devices for spray quenching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C29/00—Cooling or heating work or parts of the extrusion press; Gas treatment of work
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J1/00—Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
- B21J1/06—Heating or cooling methods or arrangements specially adapted for performing forging or pressing operations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/34—Methods of heating
- C21D1/52—Methods of heating with flames
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0075—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rods of limited length
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/05—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys of the Al-Si-Mg type, i.e. containing silicon and magnesium in approximately equal proportions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/053—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with zinc as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
- C21D1/60—Aqueous agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0081—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for slabs; for billets
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Forging (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Tunnel Furnaces (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
Procedimiento para el tratamiento térmico de un lingote de presión metálico colado, homogeneizado y, a continuación, enfriado, o bien, en caso de usar una cizalla en caliente, de un tramo de barra, preferentemente de una aleación de metal ligero, inmediatamente antes de la introducción en el dispositivo de prensado, a) en el que el lingote de presión / tramo de barra (1) se recalienta, b) a continuación, el lingote de presión / tramo de barra (1) calentado se enfría y c) se alimenta al dispositivo de prensado, caracterizado porque d) el lingote de presión / tramo de barra (1), respecto de un diámetro de 200 mm, se recalienta a la temperatura necesaria en 20 minutos, como máximo y porque e) el lingote de presión / tramo de barra (1) calentado se somete durante como máximo 3 minutos a una compensación pasiva de temperatura, f) que conduce a una homogeneidad de temperatura inferior a ñ 10 K, con respecto a un diámetro de 200 mm.
Description
Procedimiento de tratamiento térmico de lingotes
metálicos.
La invención se refiere a un procedimiento para
el tratamiento térmico de lingotes de presión metálicos o - en caso
de usar una cizalla en caliente - de tramos de barra antes de la
introducción en el extrusor, así como a dispositivos para realizar
el procedimiento.
A continuación, este tipo de lingotes y/o tramos
de barra se denominarán también "bloques".
Los bloques colados, homogeneizados y después
enfriados se someten inmediatamente antes de la entrada en el
dispositivo de prensado a un tratamiento térmico, durante el que los
bloques se recalientan, a continuación se enfrían y se alimentan al
dispositivo de prensado.
Un procedimiento de este tipo se describe, por
ejemplo, en el documento
EP-B1-0302623. Aquí, el bloque
prensado, colado de la manera habitual, que se compone
principalmente por una aleación de AIMgSi, se homogeneiza y se
enfría, en primer lugar, según el estado de la técnica después del
procedimiento de colada. Antes del prensado, se calienta a una
temperatura superior a la temperatura de solubilidad de las fases
precipitadas durante el enfriamiento después de la homogeneización,
y se mantiene a esa temperatura hasta que las fases se hayan vuelto
a disolver. Después de este recalentamiento, durante el que el
bloque se encuentra como máximo durante 20 minutos a una temperatura
superior a 350ºC, el bloque se enfría rápidamente a la temperatura
de prensado que es inferior a la temperatura de solubilidad y
asciende como máximo a 510ºC. Durante este enfriamiento debe
evitarse el nuevo precipitado de fases.
Aparte de que técnicamente no sería posible
esperar, en una planta de producción concebida para un gran
rendimiento, hasta que hayan vuelto a disolverse todas las fases, y
de que aquí el tiempo de espera se limita todavía a un tiempo
inferior a 20 minutos lo que dificulta la disolución de las fases
precipitadas, este procedimiento no resulta apropiado para usarse en
un proceso de tratamiento térmico que se realiza antes del proceso
de extrusión en sí con un extrusor altamente productivo.
De la descripción resulta que en el procedimiento
según el documento EP-B1-0302623, el
procedimiento de enfriamiento para alcanzar la temperatura de
enfriamiento más baja tardaba hasta 20 minutos. Por consiguiente, se
trata de un proceso que se prolonga durante varios minutos y en el
que la temperatura puede compensarse a través del conducto térmico,
también a lo largo de distancias más largas, es decir también
sensiblemente en el sentido longitudinal del bloque. Esta es también
la razón de que en el documento antes citado se hable solamente de
una temperatura.
Sin embargo, un enfriamiento sólo moderadamente
rápido de este tipo resulta desventajoso, si mediante el
enfriamiento previo al prensado debe lograrse un perfil de
temperatura descendiente, una curva de de temperaturas, porque con
un enfriamiento relativamente lento se produce también una
considerable compensación de la temperatura en el sentido
longitudinal, lo que dificulta o imposibilita la generación de la
curva de temperaturas deseada con la ayuda de un enfriamiento
controlado. Una curva de temperaturas de este tipo, sin embargo, es
el requisito indispensable para un prensado isotérmico ventajoso en
las extrusoras de funcionamiento directo.
El objetivo principal del procedimiento
representado en el documento
EP-B1-0302623 es la mejora de la
calidad de los productos de extrusión a la vez un aumento de la
velocidad de prensado. Para justificar esta ventaja, se describen
unos ejemplos en el documento antes mencionado. En éstos, se compara
un procedimiento según el estado de la técnica con el procedimiento
según el documento
EP-B1-0302623,tanto con respecto a
la consistencia superficial como en cuanto a los valores de solidez,
es decir RPO 2, RM y dilatación, sin embargo, teniendo en
consideración la dispersión, no puede detectarse ningún efecto
claramente positivo al aplicar este procedimiento. Esto no es de
extrañar, ya que la experiencia ha demostrado que en la extrusión,
especialmente en la de aleaciones de metales ligeros con una alta
productividad resulta sumamente importante que la temperatura se
controle con la máxima precisión. Sin embargo, en cuanto al control
de la temperatura, el documento antes mencionado no contiene datos
de qué precisión de temperatura es necesaria, ni de cómo se consigue
esta precisión.
Otros documentos tratan del calentamiento de
estos bloques, por una parte, y de su enfriamiento, por otra
parte.
Así, en el documento WO83/02661 se describe un
dispositivo para el calentamiento de lingotes de presión y de
barras. Aquí, la superficie del material se calienta con quemadores
o chorros de gas caliente originados por combustión. El gas de
escape se acumula en un canal de gas de escape que se extiende por
encima de la zona de calentamiento y se alimenta a una zona de
precalentamiento con transmisión del calor por convección. La
transmisión del calor por convección se realiza mediante el soplado
del material térmico con boquillas ranuradas dispuestas
lateralmente, en donde la corriente de gas se hace recircular en un
circuito cerrado para alimentar dichas boquillas ranuradas con
ventiladores. Este dispositivo sólo es adecuado bajo restricciones
para el calentamiento con estrechas tolerancias de temperaturas con
un alto rendimiento de producción, ya que la precisión de la
temperatura que puede alcanzarse con una aplicación directa de
llamas deja que desear incluso en caso de producción moderado. La
posibilidad de regulación de la temperatura se ve afectada
negativamente porque el canal de acumulación de gas de escape retira
el gas de escape permanentemente de la misma manera,
independientemente de la entrada de calor y, por tanto, de la
generación local de gas de escape en una zona determinada del
dispositivo. Otro inconveniente consiste en que el calentamiento por
convección que, según el principio, es más homogéneo que el
calentamiento con aplicación directa de llamas se realiza al
principio del dispositivo donde no importa demasiado una alta
precisión de temperatura debido a las temperaturas de material aún
bajas, mientras que al final del procedimiento de calentamiento
donde pueden tolerarse sólo pequeñas diferencias de temperatura, se
calienta exclusivamente con aplicación directa de llamas lo que,
debido al modo de procedimiento, conduce a mayores diferencias de
temperatura locales. Por lo tanto, en el sentido de la precisión de
calentamiento, el dispositivo según el documento WO83/02661 está
estructurado de forma desfavorable, es decir justo al revés.
Para poder aprovechar mejor los gases de escape
de la zona de calentamiento que trabaja, por ejemplo, con aplicación
directa de llamas, en el documento DE-OS2637646 se
describe un dispositivo en el que en el sentido de transporte del
material, delante de la pieza de calentamiento rápido con aplicación
de llamas, el gas de escape caliente se hace recircular en zonas de
calentamiento por convección y se sopla con chorros de boquilla
sobre el material antes de que salga del dispositivo por la chimenea
de gas de escape. Las boquillas son unas boquillas ranuradas
dispuestas a ambos lados del material, con ejes longitudinales
respecto de los orificios de boquilla, perpendiculares respecto del
eje del material. Este dispositivo también presenta la disposición
desfavorable, con vistas a la homogeneidad del calentamiento, de la
zona de convección delante de la zona de calentamiento con
aplicación directa de llamas.
Otros dispositivos con calentamiento por
convección sin ninguna aplicación directa de llamas del material se
conocen por los documentos DE-OS3509483A1,
DE3418603C1 y DE19538364C2. En estos dispositivos, la corriente de
gas recirculada en las zonas de convección para la transmisión del
calor por convección, se calienta con dispositivos de calentamiento
y el calor de esa corriente de gas se transmite al material.
Todos estos dispositivos presentan considerables
inconvenientes. Aunque en los dispositivos con calentamiento por
convección sin aplicación directa de llamas puede conseguirse un
calentamiento homogéneo con una distribución suficientemente
uniforme de la temperatura, resulta, sin embargo, por la limitación
de la temperatura de servicio a la temperatura máxima admisible para
el sistema de convección dotado de un ventilador de gas caliente una
limitación de la densidad máxima de la corriente térmica que se
puede transmitir a la superficie del material y, por tanto, una
limitación de la velocidad de calentamiento. La consecuencia son
unos rendimientos relativamente bajos o unas instalaciones largas
con los inconvenientes conocidos por la columna de material
relativamente larga en caso de cambios de aleación durante la
producción, que suelen requerir también una modificación de la
temperatura final del material. Por tanto, este tipo de dispositivos
son poco flexibles en la producción y no resultan adecuados para
realizar procedimientos que exijan una alta precisión. Otros
inconvenientes son los mayores gastos debido a la mayor longitud,
así como el mayor espacio necesario.
Aunque los dispositivos con calentamiento por
aplicación directa de llamas permiten unas velocidades de
calentamiento bastante altas por la alta temperatura del interior
del horno - que en los dispositivos para calentar aleaciones de
metales ligeros ronda los 1000ºC -, la distribución de la
temperatura en el material es, sin embargo, muy poco uniforme.
Particularmente si cambian las superficies del material, debido a
los cambios de la intensidad del influjo de la radiación no es
posible conseguir una homogeneidad satisfactoria de la temperatura,
ni siquiera con un sofisticado control y tecnología de regulación.
En caso de una parada abrupta del proceso de producción, por ejemplo
por un problema de prensa o de herramienta, frecuentemente incluso
se producen fusiones del material que ha de calentarse. Además, el
aprovechamiento energético es bajo y, por consiguiente, hay una
elevada necesidad de potencia calorífica y energética en relación
con la cantidad de material.
Estos inconvenientes existen también en el
dispositivo con precalentamiento por convección, conocido por el
dispositivo DE-OS2637646. El aprovechamiento
energético es algo mejor, por la vinculación del precalentamiento
con el calentamiento rápido, por ejemplo mediante aplicación directa
de llamas: Únicamente se produce gas de escape durante la aplicación
de la llama, pero en cambio, la regulación de la temperatura resulta
todavía más difícil y la imprecisión de la temperatura dentro del
material, especialmente en caso de interrupciones de la producción,
por ejemplo durante los cambios de herramienta, resulta
insatisfactoria. Por lo tanto, un dispositivo de este tipo no puede
emplearse si las exigencias en cuanto a la homogeneidad de la
temperatura son especialmente altas, como por ejemplo al calentar
aleaciones de aluminio AIMgSi a temperaturas de prensado en el
intervalo de temperaturas de homogeneización y cercanas a la
temperatura de fusión con el enfriamiento subsiguiente antes de la
extrusión para aumentar la productividad y la calidad.
Para la realización del procedimiento de
enfriamiento se conoce una serie de dispositivos de refrigeración.
El documento US-A5,027,634 describe un dispositivo
de refrigeración que se compone de al menos un anillo de
refrigeración a través del cual el bloque se hace pasar durante el
procedimiento de enfriamiento mediante un dispositivo de empuje.
Mediante la modificación de la velocidad de empuje, puede influirse
a través de la longitud del bloque en el enfriamiento provocado con
el dispositivo de refrigeración. El anillo de refrigeración mismo
presenta numerosos taladros de diámetro relativamente pequeños, se
pulveriza a través de los cuales el agua empleada como fluido
refrigerante sobre el bloque. Para el paso del dispositivo de
empuje, el anillo de refrigeración está abierto por arriba. Un
inconveniente de este dispositivo, además del complicado control de
los movimientos del bloque y del complicado mecanismo de transporte,
consiste especialmente en las pequeñas boquillas de refrigeración
que son muy proclives a obstruirse, y el efecto refrigerante poco
homogéneo encima del perímetro que se debe al orificio situado
arriba en el anillo de refrigeración para el paso del dispositivo de
empuje, ya que en esa zona faltan boquillas de refrigeración.
Mediante el dispositivo según el documento
US-A5,425,386 intenta evitarse el inconveniente de
los taladros pequeños en el anillo de refrigeración mediante una
ranura anular circular como orificio de boquilla. Sin embargo, el
complejo mecanismo de transporte y el complicado control del
movimiento de bloque siguen siendo necesarios. Además, el anillo
circular como orificio de boquilla es alimentado desde una
antecámara con el fluido refrigerante, de forma que alrededor del
perímetro de toda la ranura de boquilla está disponible la misma
presión. Por lo tanto, no existe la posibilidad de adaptar la
refrigeración a los requisitos de la orientación de la superficie
del bloque. Durante una parte considerable del procedimiento de
refrigeración, la temperatura de la superficie del bloque se
encuentra muy por encima del punto Leidenfrost, de modo que el
procedimiento de refrigeración es determinado por la película de
vapor directamente en la superficie del bloque. En posición
horizontal del bloque, dicha película de vapor es distinta en el
lado inferior, en el lado superior y en ambos lados del bloque donde
la tangente en la superficie se extiende verticalmente. Por
consiguiente, también debería poder adaptarse la aplicación de agua
a las distintas situaciones para conseguir una refrigeración
uniforme.
Con el dispositivo según el documento
US-A5,325,694, intenta simplificarse el manejo del
dispositivo mediante un circuito de regulación que vincula el
descenso de temperatura del bloque, causado por la refrigeración,
con la velocidad de avance del bloque, y automatizar el control.
Esto, sin embargo, hace que debido a los sensores adicionales
necesarios el dispositivo no sólo sea más complicado sino también
más susceptible a los fallos.
El documento US-A 5,337,768
describe otra forma de realización de la regulación de un
dispositivo de este tipo, pero presenta los mismos inconvenientes
fundamentales que el documento US-A 5,325,694 antes
mencionado.
La invención tiene el objetivo de proporcionar
procedimientos para el tratamiento térmico de lingotes de presión o
tramos de barra metálicos, antes de su introducción en el extrusor,
así como dispositivos para realizar el procedimiento, que carezcan
de los inconvenientes antes mencionados. En particular, han de
proporcionarse procedimientos y dispositivos que permitan un
tratamiento térmico muy rápido y al mismo tiempo muy exacto en
cuanto al control de temperatura, constando del recalentamiento y la
refrigeración.
Esto se consigue mediante las características de
las reivindicaciones principales 1, 2, 4 y 6, mientras que las
variantes ventajosas de este procedimiento y de este dispositivo se
definen en las reivindicaciones subordinadas correspondientes.
En la extrusión, especialmente la de aleaciones
de metales ligeros, para alcanzar una alta productividad es
importante que todo el cordón se prense a una velocidad lo más alta
posible, cumpliendo una temperatura determinada y óptima de salida
del cordón. Para alcanzar este objetivo, en función de la forma del
perfil y de la herramienta, es decir, del grado de conformación y de
la velocidad de prensado deseada, a ser posible alta por razones de
productividad, es decir en función de la capacidad de conformación,
se requieren diferentes temperaturas iniciales del bloque. En el
caso de los extrusores de funcionamiento directo, tales como se
suelen usar para las aleaciones de metales ligeros, adicionalmente
es importante que el bloque presente al principio del procedimiento
de prensado un perfil de temperatura que descienda en contra del
sentido de prensado, una curva de temperaturas. Esta curva de
temperaturas que se conoce desde hace tiempo como estado de la
técnica es necesario para compensar la incorporación de energía
mecánica que aumenta desde el principio del bloque hasta el final
del bloque, la cual se convierte en calor durante el procedimiento
de prensado, de forma que, a pesar de ello, el proceso de prensado
pueda realizarse de forma isotérmica. Cuanto más exactamente se
adapte esta curva de temperaturas a las condiciones de prensado,
tanto más alta podrá ser la velocidad de prensado elegida y tanto
mayor será la productividad.
Según la invención, en primer lugar, los
lingotelingotes o las barras, es decir bloques, se calientan lo más
rápido posible a una temperatura de prensado lo más alta posible,
que depende del material en cuestión, en donde después de este
calentamiento la temperatura queda repartida homogéneamente con una
tolerancia de temperatura muy baja. Para la aleaciones de metales
ligeros es habitual, por ejemplo, una tolerancia de temperatura
inferior a \pm 10 K, por ejemplo \pm 5 K para unos diámetros de
bloque de 250 mm a 300 mm.
Después de este calentamiento, especialmente en
la extrusión de alta productividad, resulta ventajoso enfriar el
bloque lo más rápidamente posible en un dispositivo de refrigeración
brusca con agua, de modo que después del enfriamiento brusco y de la
compensación de temperatura, a consecuencia de la conducción térmica
dependiente del material del bloque, éste presente, con la estrecha
tolerancia deseada, la temperatura inicial óptima para la
herramienta de prensado empleada, es decir la forma de perfil, y
para la velocidad de prensado deseada, a ser posible alta por
razones de productividad, en el lado del bloque que mira hacia la
herramienta, así como una distribución óptima de dicha temperatura a
través de la longitud del bloque. Para el enfriamiento más rápido
posible es habitual un tiempo de refrigeración activa de aprox. 30
s, seguido de un tiempo para la compensación de temperatura por
conducción térmica, que tiene lugar principalmente encima de la
sección transversal del bloque. Después del enfriamiento rápido, el
bloque se introduce y se prensa en el extrusor. El tiempo de
transferencia necesario para ello se tiene en cuenta al dimensionar
el período de tiempo para la compensación de temperatura por
conducción térmica.
Al contrario del estado de la técnica, el
procedimiento según la invención permite proporcionar el bloque
exactamente con la temperatura y/o distribución de temperatura
necesaria, y con la baja tolerancia de temperatura requerida.
Al prensar aleaciones de metales ligeros que
resulten difíciles de prensar, por ejemplo aleaciones con los
números 7xxx y 2xxx, para los que habitualmente se usan extrusores
de funcionamiento indirecto para descartar la influencia de la
fricción de la pared del recipiente, resulta ventajoso que el bloque
presente al principio una temperatura claramente más elevada que la
temperatura de prensado distribuida lo más uniformemente posible en
el resto del bloque. Esto también resulta sencillo con el
procedimiento según la invención, ya que además de una distribución
uniforme de la temperatura pueden generarse diferencias de
temperatura locales a lo largo de la longitud del bloque, por
ejemplo una temperatura más elevada sólo al principio del
bloque.
Otra ventaja del procedimiento según la invención
es la aptitud para el servicio de prensado con la máxima
productividad. Si el tiempo de refrigeración y el tiempo de
compensación de temperatura son más largos que la secuencia de
prensado, el llamado tiempo de secuencia de bloque, pueden usarse
paralelamente dos dispositivos de refrigeración, de modo que,
independientemente del tiempo de secuencia de bloque, cada bloque
pueda experimentar individualmente el tiempo de refrigeración y el
tiempo de compensación necesarios, aunque los dos períodos de tiempo
sumados sean más largos que el tiempo de secuencia de bloque.
También en el caso de interrupciones accidentales
del servicio de prensa, cuyas consecuencias son tanto más graves
cuanto mayor sea la productividad del extrusor, el procedimiento
según la invención ofrece unas ventajas decisivas frente al estado
de la técnica. Según la invención, el calentamiento rápido por
aplicación directa de llamas se combina durante la primera parte del
procedimiento de calentamiento con un calentamiento por convección
en la parte final. En este calentamiento por convección, mediante la
elección apropiada de la temperatura de gas puede descartarse
cualquier sobrecalentamiento de material incluso en caso de una
interrupción del prensado y, consecuentemente, de una parada del
transporte del bloque. En cuanto la prensa vuelve a estar lista para
el servicio, se dispone inmediatamente de un bloque que presenta
justo la temperatura adecuada para el prensado.
Esta ventaja esencial de la invención se consigue
incluso de tal forma que, según la invención, un dispositivo de
calentamiento rápido con aplicación directa de llamas según el
estado conocido por la técnica, se combina con un calentamiento
posterior por convección, durante el que se produce también la
compensación de temperatura. Debido a los menores gastos de los
quemadores habituales, en comparación con los quemadores
recuperadores que resultan especialmente ventajosos, esta solución
requiere unos gastos algo menores. La ventaja principal de esta
solución sencilla, sin embargo, consiste en que es apropiada para el
equipamiento posterior para realizar el procedimiento según la
invención, de tal forma que en una instalación de calentamiento
rápido existente con aplicación de carga directa se amplía
simplemente con al menos una zona de calentamiento por
convección.
Una ventaja esencial concerniente a los costes de
producción, consiste en el consumo de gas extremadamente bajo en
comparación con las instalaciones según el estado de la técnica, que
se logra mediante el uso ventajoso de quemadores con recuperador
integrado de gas de escape para el precalentamiento del aire de
combustión. Además de esta ventaja de costes, el uso de quemadores
recuperadores con precalentamiento integrado del aire de combustión
resulta muy ventajoso también a nivel de regulación, ya que el
precalentamiento del aire de combustión y el funcionamiento del
quemador están relacionados claramente entre sí. En las
instalaciones según el estado de la técnica, en cambio, se acumula
el gas de escape de todos los quemadores, se evacua en un punto,
habitualmente al principio de la zona de aplicación de llamas y se
alimenta a un intercambiador térmico central para el
precalentamiento del aire de combustión. Por la aspiración central
del gas de escape, se produce en el horno una corriente longitudinal
que influye negativamente en el comportamiento de regulación de
temperatura de las distintas zonas. Si al extraer el bloque se abre
la puerta en el lado de salida del dispositivo de calentamiento, con
un funcionamiento continuo de la aspiración de gas de escape incluso
puede entrar aire frío al horno, lo que a su vez influye
negativamente en la distribución de la temperatura en la columna de
material, así como en la regulación de la temperatura. En el
procedimiento según la invención y con el dispositivo de
calentamiento según la invención, se consigue mediante el
funcionamiento de quemadores recuperadores con reductor de gas de
escape, que el gas de escape únicamente se evacue en la misma
cantidad o en una cantidad aproximadamente igual que el gas de
combustión, si efectivamente está conectado el quemador
correspondiente.
Adicionalmente a esta ventaja de regulación,
resulta otra ventaja en cuanto a la mejora de la transferencia de
calor. Los quemadores recuperadores funcionan con una velocidad de
salida de llama muy elevada. Por ello se forma un chorro que circula
fuertemente alrededor del bloque y que provoca un aumento de la
transferencia de calor por convección, incluso sin usar un
accionamiento de corriente especial. Además, por el efecto de
inducción del chorro lleno de impulsos del quemador, se hace
recircular también el gas de escape caliente existente en el
dispositivo de calentamiento, lo que, a su vez, incrementa la
transferencia de calor por convección.
Además, según el procedimiento según la
invención, que prevé quemadores recuperadores para el calentamiento,
existe la posibilidad de emplear también aquellos quemadores
recuperadores que a temperaturas correspondientemente altas en el
interior del horno funcionen en el llamado modo Flox con oxidación
sin llama. Oxidación sin llama significa que en el quemador se
produce una mezcla entre el gas, el gas de escape y el aire de
combustión, de tal forma que no se vea ninguna llama y que la
oxidación que libera energía térmica se produzca ciertamente en el
chorro del quemador. Esto ofrece unas ventajas decisivas para la
homogeneización de la transferencia de calor en la superficie del
bloque.
Los quemadores recuperadores mencionados
anteriormente, apropiados en parte también para el funcionamiento
'Flox', vienen descritos en los documentos EP0463218B1, EP0685683B1
y DE19541922C2.
Finalmente, el uso según la invención de
quemadores recuperadores conduce a una reducción de la longitud
necesaria de la instalación en comparación con una instalación con
la misma capacidad según el estado de la técnica. La causa de ello
es que se suprime la zona de precalentamiento necesaria en las
instalaciones según el estado de la técnica para recuperar al menos
una parte del calor del gas de escape. Esta menor longitud de
construcción junto a una mayor capacidad no sólo supone un ahorro de
espacio, sino que también resulta ventajosa a nivel técnico del
procedimiento, ya que la columna de bloque contenida en la
instalación es más corta, lo que simplifica el funcionamiento de la
instalación con diferentes aleaciones.
En resumen, pues, el procedimiento según la
invención ofrece las siguientes ventajas en cuanto al
calentamiento:
1. División del calentamiento en calentamiento
rápido mediante aplicación directa de llamas sólo en la parte
delantera del dispositivo de calentamiento, mientras que al final
del dispositivo de calentamiento, la transferencia del calor se
realiza por convección. De esta manera, la alta velocidad de
calentamiento con aplicación directa de llama se combina con el
calentamiento homogéneo sin correr el riesgo de un
sobrecalentamiento local por el calentamiento por convección.
2. Posibilidad del montaje posterior de una
instalación de calentamiento rápido existente con aplicación directa
de calor añadiendo al menos una zona de convección al final del
dispositivo de calentamiento existente.
3. Uso de quemadores recuperadores con
calentamiento integrado de aire fresco. De esta forma, se mejora el
comportamiento de reglaje del dispositivo de calentamiento y,
además, se reduce considerablemente el consumo de combustible.
Reducción de la longitud de la instalación al suprimirse la zona de
precalentamiento.
4. Posibilidad de usar quemadores con oxidación
sin llama y, por consiguiente, homogeneización de la transferencia
de calor en caso de la aplicación directa del chorro del
quemador.
Otras ventajas se consiguen mediante el
procedimiento de refrigeración según la invención y el dispositivo
para realizar dicho procedimiento. Al contrario del estado de la
técnica no se hace pasar un bloque en sentido longitudinal a través
de un anillo de refrigeración, sino que el bloque, sujeto por sus
superficies frontales, se introduce en su conjunto en un dispositivo
de refrigeración estacionario. El enfriamiento se realiza mediante
la disposición anular de boquillas individuales que durante el
procedimiento de refrigeración se encuentran en una posición fija,
exactamente definida con respecto al bloque. El efecto refrigerante
deseado, necesario para lograr la temperatura y/o la distribución de
la temperatura deseada se consigue mediante el funcionamiento de
dichas boquillas individuales dispuestas en anillos, con distintas
presiones y/o distintos tiempos de conexión. El gasto del control y
de manejo es mucho menor que en los dispositivos según el estado de
la técnica; además, la precisión en cuanto a la temperatura a
alcanzar y la distribución de esa temperatura es superior a la de
los dispositivos y procedimientos conocidos.
A continuación, la invención se describe
detalladamente con la ayuda de ejemplos de realización, haciendo
referencia al dibujo esquemático adjunto.
Muestran
la figura 1 la evolución de la temperatura para
un bloque durante el tiempo desde el comienzo del calentamiento
rápido, pasando por el enfriamiento brusco, hasta el traslado a la
prensa;
la figura 2 la disposición de los distintos
grupos para realizar el tratamiento térmico según la invención;
la figura 3 una representación esquemática de un
dispositivo según la invención para realizar el calentamiento rápido
con representaciones en corte de las partes del dispositivo,
dispuestas en serie, en el cual el calentamiento se realiza con
aplicación directa de llama según el estado de la técnica;
la figura 4 un diagrama de circulación de
materiales de la instalación representada esquemáticamente en la
figura 3, para realizar el calentamiento rápido;
la figura 5 otra forma de realización según la
invención de la zona del dispositivo con aplicación directa de llama
usando quemadores recuperadores;
la figura 6 unas formas de boquilla ventajosas
para el quemador recuperador de alta velocidad;
la figura 7 un desarrollo habitual de la
temperatura en las distintas partes del dispositivo de calentamiento
y en el material calentado con el dispositivo;
la figura 8 el dispositivo de enfriamiento rápido
en una sección transversal simplificada, representada
esquemáticamente;
la figura 9 una vista longitudinal simplificada
esquemáticamente del dispositivo de enfriamiento brusco, en la que
la carcasa está representada en corte;
la figura 10 un diagrama con curvas de
enfriamiento habituales para los puntos de medición en el bloque a
enfriar, designados en el diagrama.
El procedimiento según la presente invención se
describe en la figura 1. En la figura 1 está representado
esquemáticamente la evolución de la temperatura para un bloque
durante el tiempo desde el comienzo del calentamiento hasta el
traslado a la prensa. En primer lugar, el bloque se somete a un
calentamiento rápido durante como máximo 20 minutos en la zona del
dispositivo que en el ejemplo de la figura 1 funciona con aplicación
directa de llama por quemadores recuperadores o quemadores
recuperadores Flox, por lo que no existe ninguna zona de
precalentamiento para el enfriamiento del gas de escape. El
calentamiento termina en al menos una zona con transferencia de
calor por convección, a un exceso de temperatura relativamente bajo.
Aquí tiene lugar también, durante como máximo 30 minutos, la
compensación de temperatura. A continuación, se realiza el traslado
a la estación de refrigeración. Después del tiempo de refrigeración
activa de cómo máximo 30 segundos, el bloque pasa por un tiempo de
compensación de temperatura. En la parte final de dicho tiempo de
compensación, el bloque se traslada a la prensa y presenta entonces,
durante el prensado isotérmico, una diferencia de temperatura entre
el final y el principio del bloque.
La figura 2 muestra esquemáticamente cómo están
dispuestos los distintos grupos para la realización del
procedimiento según la invención. La prensa está indicada
esquemáticamente por las referencias 2 y 3. En la referencia 2 está
designado el recipiente en el que está insertado el bloque 1 y al
que se hace pasar a presión con la matriz de presión 3 durante el
procedimiento de extrusión. El perfil extruido o, en las
herramientas con varias salidas, los perfiles (no representados) son
guiados hacia la salida 12 de la prensa. La carga del bloque 1 a la
prensa 2,3 se realiza con un cargador 4 de bloques que también está
indicado sólo esquemáticamente.
El calentamiento se realiza en el sentido de paso
9, en primer lugar por aplicación directa de llamas en la parte
delantera del dispositivo de calentamiento 7 y, a continuación, por
ejemplo, en dos zonas de convección 8a y 8b conectadas en serie, en
la última zona de convección 8b en el sentido de paso 9 se hace
funcionar a una temperatura de gas menor que la zona delantera 8a.
Desde el dispositivo de calentamiento 7, el bloque llega a un
dispositivo de transporte transversal 5. El sentido de movimiento se
indica con la flecha 10. Desde el dispositivo de transporte
transversal 5, el bloque o bien se introduce en la estación de
refrigeración 6a, o bien, en la estación de refrigeración 6b,
durante lo cual se mueve en el sentido de las flechas de movimiento
11a o 11b. Como ya se ha mencionado, el uso de más de una estación
conviene si la instalación trabaja con una alta productividad y con
un corto tiempo de secuencia de bloques.
El material 1, una columna de lingotes o barras
individuales, que ya se han cortado a la longitud deseada (y que en
la figura sólo se indican para mayor facilidad) se hace pasar por el
dispositivo a través de un dispositivo de transporte, por ejemplo,
como se muestra en la figura 3, a través de rodillos 20. En caso de
rodillos no accionados, el transporte se realiza a través de
dispositivos de empuje situados fuera del dispositivo. Otras
posibilidades no representadas en las figuras son el transporte del
material 1 por el dispositivo mediante una barra elevadora o una
cadena de transporte. También pueden usarse rodillos accionados u
otras posibilidades de transporte conocidas por el estado de la
técnica.
La primera parte del dispositivo se compone
sustancialmente de la zona de la aplicación de llamas. En la figura
3 están representadas, a título de ejemplo, dos zonas de aplicación
de llamas 7a, 7b. Antes de la zona de aplicación de llamas 7 que en
el sentido de transporte, es la primera se encuentra una zona de
entrada 13 y detrás de la segunda (última) zona de aplicación de
llamas 7b, se encuentra una zona de separación 14. Después de la
zona de separación 14 se encuentra la primera 8a de dos zonas de
convección 8a, 8b; la zona de convección 8b que en el sentido de
transporte es la última, y que sirve principalmente para la
compensación de la temperatura, constituye el final del dispositivo.
En las zonas de aplicación de llamas 7a, 7b, el material 1 se
calienta por las llamas generadas con boquillas 15 de quemador. De
este modo, una parte esencial del calor se transmite por radiación
desde el espacio del horno al material 1. En la zona de entrada 13 y
en la zona de separación 14 se acumula el gas de escape de los
quemadores y se evacua del dispositivo a través de tuberías 16 de
gas de escape.
Las zonas de convección 8a, 8b disponen cada una
de un sistema de circulación que comprende un ventilador 17, al
menos un quemador 22 para calentar el gas de calentamiento y
boquillas 18 dispuestas a ambos lados del material para el soplado
del material, con el fin de la transferencia de calor por
convección. Las boquillas 18 son alimentadas por el ventilador 17 a
través de un sistema de canales de circulación 19, véase la figura
3.
Como se ve en el diagrama de circulación de
materiales según la figura 4, el gas de escape se guía por un
intercambiador térmico 21 en el que se precalienta el aire de
combustión para los quemadores de gas. En las zonas de convección
8a, 8b, se usan convenientemente para el calentamiento, quemadores
recuperadores 22, de forma que aquí el gas de escape enfriado por el
precalentamiento del aire de combustión sale por las tubuladuras de
gas de escape de los quemadores.
Una forma de realización especialmente ventajosa
de la zona de aplicación de llamas está representada
esquemáticamente en la figura 5. El calentamiento se realiza por una
cantidad menor de quemadores recuperadores 22, en comparación con la
zona de aplicación de llamas representada en la figura 3. Es decir,
que en esta forma de realización se suprime el intercambiador
térmico 21 externo. Además, los quemadores recuperadores empleados
pueden usarse de manera favorable como quemadores de alta velocidad
y/o como quemadores Flox de alta velocidad, que al alcanzar la
temperatura correspondiente en el interior del horno cambien del
modo de combustión normal al modo Flox.
Con una configuración favorable de la boquilla de
quemador y aprovechando el efecto Coanda, los chorros de los
quemadores de alta velocidad pueden solicitar el material a calentar
en una superficie relativamente grande, tal como está representado
por las flechas de circulación 23 esquemáticas en la figura 5. Los
ejes de los quemadores y, por tanto, de los chorros de llama 24 y/o
chorros de quemador durante el modo Flox, también pueden estar
inclinados con respecto a la perpendicular para mejorar la
solicitación de la superficie del material por la corriente. Para
mejorar la solicitación del material, también es posible influir en
los chorros de quemador 24 mediante boquillas de un material
refractario, por ejemplo carburo de silicio. La figura 6 representa
posibles ejemplos de este tipo para las boquillas de quemadores de
alta velocidad. La figura 6a muestra una boquilla de quemador que
deforma el chorro redondo del quemador formando un chorro plano. La
figura 6b representa una boquilla de quemador en la que el chorro
plano presenta en el centro un puente y en la que, por tanto, los
dos chorros parciales están configurados de forma
correspondientemente más fuerte que en la figura 6a. La figura 6c
muestra una boquilla de quemador con una sección de salida del tipo
hueso de perro; la figura 6d muestra la sección transversal de una
boquilla de quemador con la que el chorro de quemador se desvía de
la vertical. La figura 6e muestra una boquilla de quemador que
disuelve el chorro de quemador en varios chorros individuales, que
en la figura son 3, que inciden en distintas direcciones en la
superficie del material. De esta manera se consiguen unas densidades
de corriente térmica de 300 kW/m2 y más, incluso en partes mayores
de la superficie del bloque.
La gran ventaja del dispositivo de calentamiento
rápido resulta del desarrollo esquemático de la temperatura para el
núcleo y la superficie del material 1, que está representado en la
figura 7. En la zona de aplicación de llamas, en el ejemplo de la
figura 7 se parte de dos zonas F1 y F2, la temperatura en el
interior del horno es extremadamente alta al igual que en las zonas
de aplicación de llamas habituales según el estado de la técnica.
Sin embargo, puesto que estas zonas se usan al principio del
dispositivo, no existe peligro de sobrecalentamiento y ya no importa
la separación de la curva de temperatura de material para distintos
puntos del material, porque la temperatura puede compensarse en las
dos zonas de convección siguientes K1 y K2. En la segunda zona K2,
finalmente, la temperatura de gas (igual a la temperatura del
interior del horno) se sitúa en el intervalo de temperatura final
deseada. De este modo, queda excluido el sobrecalentamiento del
material, también en caso de paradas imprevistas de la prensa y de
las interrupciones resultantes del transporte de material en el
dispositivo.
Un ejemplo de realización ventajoso de un
dispositivo de refrigeración para realizar el enfriamiento del
bloque según el procedimiento de tratamiento térmico según la
invención se describe con la ayuda de las figuras 8 a 10.
El bloque 1 está rodeado de grupos de boquillas
individuales 25, dispuestas con una separación 26 adaptada a la zona
de proyección de las boquillas, en el sentido longitudinal del
bloque 1 alrededor del mismo. Las boquillas 25 de un grupo de
boquillas están unidas entre sí por un tubo de alimentación 27. El
tubo de alimentación 27 se alimenta con el fluido refrigerante por
el tubo de alimentación de un grupo de boquillas 28. Como líquido
refrigerante se usa agua que, en caso necesario, se somete a un
tratamiento especial, por ejemplo a una desmineralización. En el
tubo de alimentación central 29 al que transporta la bomba no
representada, se encuentra un elemento de cierre 30 accionado por el
control y una válvula de regulación de presión 31 que puede
ajustarse, por el control o manualmente. Por debajo del bloque 1 se
encuentra un tanque de agua 32 desde el que la bomba no representada
reconduce el fluido refrigerante a la tubería de alimentación
central 29, a través de un tubo de succión 33. Según el estado
general de la técnica, en este circuito están incorporados además
una unidad de filtrado, así como un refrigerador de retorno para
evacuar el calor que le ha sido extraído al bloque por el fluido
refrigerante. En lugar de la bomba de recirculación, puede usarse
también una tubería bajante, si puede colocarse un depósito de agua
con la diferencia de altura correspondiente debajo del dispositivo
de refrigeración.
En lugar de la bomba, para alimentar las
boquillas de pulverización 25 puede usarse también un depósito a
presión, por ejemplo un depósito alto de agua.
El bloque 1 queda sujeto por un soporte de
apriete 34 por ambos lados frontales, véase la figura 9. El soporte
de apriete 34 se compone, a modo de un sargento, de una parte fija
34a y una parte móvil 34b, en donde la parte móvil es tirada hacia
la parte fija por ejemplo mediante cilindros 35. Se pueden emplear
tanto cilindros neumáticos como cilindros hidráulicos.
Adicionalmente, el soporte de apriete 34 está realizado de tal forma
que un talón 34c evite la caída del bloque. Para guiar la parte
móvil 34b del soporte de apriete 34 sirve una guía lineal 36. Esta
guía lineal está unida fijamente con carriles guía 37 que pueden
desplazarse en el sentido longitudinal del bloque en rodillos guía
38. Este desplazamiento provoca la introducción y extracción del
bloque alojado por la posición de carga y descarga 39 con el soporte
de apriete. El desplazamiento, al igual que el apriete, puede
realizarse mediante cilindros 45 de forma neumática o hidráulica o
con otra toma de fuerza lineal, por ejemplo mediante un
accionamiento de cadena, un husillo o una cremallera.
El bloque llega a la posición de carga y descarga
39 con un dispositivo de desplazamiento transversal 40 que introduce
el bloque 1 en el soporte de apriete 34 abierto. El soporte de
apriete 34 permite apretar bloques de distintas longitudes. El lado
de herramienta del bloque se encuentra siempre en el soporte de
apriete 34a fijo, de forma que exista una asignación clara entre el
perfil de temperatura y el bloque. En la figura 9, la posibilidad
del apriete de bloques de distintas longitudinales se indica por la
posición 34b, representada en líneas discontinuas, del soporte de
apriete móvil.
La zona de pulverización del dispositivo está
envuelta por una carcasa 41 que puede removerse fácilmente. En el
lado de carga y descarga, la carcasa tiene una puerta, por ejemplo
una puerta levadiza 42. Resulta ventajoso generar una depresión en
la carcasa, por ejemplo con un ventilador dimensionado
correspondientemente, de tal forma que el aire de escape se conduzca
hacia fuera, por ejemplo hacia el techo. De esta manera, se evita
eficazmente que entre humedad y vapor en el lugar de colocación del
dispositivo de refrigeración y, por tanto, en la zona de trabajo de
la prensa. El conjunto del dispositivo es soportado por un bastidor
de acero perfilado 43 que puede colocarse sobre el suelo de
metal.
En lugar de este soporte de bloque descrito,
asimismo es posible usar soportes conocidos para el bloque, tal como
se conocen por las máquinas de cepillado de bloques.
La división angular 44 de las boquillas
individuales 25 depende de su imagen de pulverización. Generalmente
basta con un ángulo de división de 45º. Este ángulo de división
permite la disposición sencilla de la guía lineal 36 sin mermar la
imagen de pulverización de las boquillas en la superficie del
bloque.
Con la ayuda de los elementos de cierre
accionados por el control, los grupos de boquillas pueden activarse
individualmente. La válvula de regulación 31 correspondiente permite
el ajuste individual de la presión deseada para cada grupo de
boquillas. El ajuste de las válvulas de regulación 31 y el
accionamiento de los elementos de cierre 3 se realiza
convenientemente mediante un control de proceso. Para un
procedimiento de refrigeración en el que el bloque 1 debe enfriarse
en su conjunto y, además, adoptar una curva de temperaturas, en
primer lugar se conectan todos los grupos de boquillas a la vez.
Después de un intervalo de tiempo suficiente para el enfriamiento
total, los grupos de boquillas se conectan en serie comenzando en el
lado de herramienta del bloque, de tal forma que la duración total
de refrigeración aumente desde el principio del bloque (lado de
herramienta) hasta el final del bloque (lado de matriz de presión).
Cuanto mayor sea la diferencia de tiempo entre la desconexión del
grupo de boquillas al principio del bloque y al final del bloque,
tanto mayor es la diferencia de temperatura a lo largo de la
longitud del bloque y tanto más pronunciado es la curva de
temperaturas.
El soporte de apriete 34 que según la invención
se usa para el bloque 1 y que ataca en las superficies frontales del
bloque, garantiza una solicitación uniforme, no perjudicada por
apoyos de cualquier tipo, de la superficie del bloque con el fluido
refrigerante. Además, el soporte de apriete apantalla las
superficies frontales del bloque, de forma que el flujo de calor en
el bloque 1 se produce prácticamente de forma radial, incluso en los
extremos, y la distribución de la temperatura, causada por el
enfriamiento, no se ve afectada negativamente por efectos finales en
los lados frontales. La solicitación homogénea con el fluido
refrigerante, en este caso agua, garantiza un enfriamiento homogéneo
en el intervalo deseado de las temperaturas de la superficie del
bloque, ya que por encima del punto Leidenfrost en el intervalo de
la evaporación estable de película la transferencia de calor en una
superficie plana depende sustancialmente sólo de la densidad de
aplicación de agua. La influencia de la orientación distinta de la
superficie cilíndrica del bloque en el efecto refrigerante,
horizontal en caso de la refrigeración desde arriba en el lado
superior del bloque, vertical en ambos lados y horizontal en caso de
refrigeración desde abajo en el lado inferior del bloque, puede
compensarse con el uso según la invención de boquillas individuales,
mediante boquillas de pulverización elegidas adecuadamente, de
distinto tamaño y preferentemente del mismo tipo.
La figura 10 muestra unas curvas de enfriamiento
habituales para distintos puntos de medición en un bloque. La
posición de los puntos de medición 1 a 12 se indica en los dibujos
de la figura. Las cifras anotadas en las curvas se refieren a los
números de los puntos de medición de temperatura. Se ve que después
de un tiempo de enfriamiento de aprox. 18 s y de un tiempo de
compensación de aprox. 60 s que sigue al tiempo de refrigeración, se
ajusta la curva de temperaturas deseado de aprox. 10 K/100 mm de
longitud de bloque y que la temperatura se ha compensado hasta un
máximo de 20 K también a través de la sección transversal del
bloque. Esta compensación de temperatura continúa desde el período
de tiempo de aprox. 25 s que transcurre desde el comienzo del
prensado y que se requiere para el movimiento y el posicionamiento
del bloque, de modo que durante el procedimiento de prensado tanto
el enfriamiento deseado como la curva de temperaturas deseada se
consiguen con una precisión buena y reproducible. Dado que el
enfriamiento causado con el dispositivo de refrigeración según la
invención sirve especialmente para aumentar la velocidad de prensado
y, por tanto, la producción, pueden alcanzarse unos tiempos cortos
de secuencia de bloques de 60 s y menos. Por lo tanto, para unos
tiempos de secuencia de bloques tan cortos conviene usar
simultáneamente más de uno de los dispositivos de refrigeración
descritos según la invención, de forma que a pesar del corto tiempo
de secuencia de bloques se disponga de un período de tiempo
suficiente para la compensación deseada de la temperatura a través
de la sección transversal del bloque.
El enfriamiento según la invención en posición
fija con un tiempo de refrigeración distinto a lo largo de la
longitud del bloque aprovecha la propiedad física conocida de los
procesos de compensación de temperatura, que a medida que aumenta la
distancia entre los puntos con la misma diferencia de temperatura
con el cuadro transcurren más lentamente, es decir que en el sentido
radial se producen mucho más rápidamente que en el sentido
axial.
Claims (13)
1. Procedimiento para el tratamiento térmico de
un lingote de presión metálico colado, homogeneizado y, a
continuación, enfriado, o bien, en caso de usar una cizalla en
caliente, de un tramo de barra, preferentemente de una aleación de
metal ligero, inmediatamente antes de la introducción en el
dispositivo de prensado,
- a)
- en el que el lingote de presión / tramo de barra (1) se recalienta,
- b)
- a continuación, el lingote de presión / tramo de barra (1) calentado se enfría y
- c)
- se alimenta al dispositivo de prensado,
caracterizado porque
- d)
- el lingote de presión / tramo de barra (1), respecto de un diámetro de 200 mm, se recalienta a la temperatura necesaria en 20 minutos, como máximo y porque
- e)
- el lingote de presión / tramo de barra (1) calentado se somete durante como máximo 3 minutos a una compensación pasiva de temperatura,
- f)
- que conduce a una homogeneidad de temperatura inferior a \pm 10 K, con respecto a un diámetro de 200 mm.
2. Procedimiento para el tratamiento térmico de
un lingote de presión metálico colado, homogeneizado y, a
continuación, enfriado, o bien, en caso de usar una cizalla en
caliente, de un tramo de barra, preferentemente de una aleación de
metal ligero, inmediatamente antes de la introducción en el
dispositivo de prensado,
- a)
- en el que el lingote de presión / tramo de barra (1) de recalienta,
- b)
- a continuación, el lingote de presión / tramo de barra (1) calentado se enfría y
- c)
- se alimenta al dispositivo de prensado,
caracterizado porque
- d)
- el lingote de presión / tramo de barra (1) recalentado se somete a un enfriamiento brusco con boquillas de pulverización de agua (25) de tal forma que, con respecto a un diámetro de 200 mm, durante un plazo de pulverización de las boquillas de como máximo 30 segundos, que en la superficie del lingote de presión / tramo de barra (1) se ajusta una temperatura, que se encuentra al menos 150 K por debajo de la temperatura de prensado, y porque
- e)
- la distribución deseada de la temperatura en el lingote de presión / tramo de barra (1) se ajusta tanto a través de la sección transversal como a lo largo de la longitud, tras transcurrir un tiempo de compensación de temperatura más largo que la duración de pulverización de las boquillas.
3. Procedimiento para el tratamiento térmico de
un lingote de presión / tramo de barra (1) según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el lingote de
presión / tramo de barra (1) se calienta a la temperatura máxima,
óptima para la aleación correspondiente, y a una temperatura de
prensado baja en comparación con esta temperatura, debido a los
requisitos del proceso de prensado, a continuación del calentamiento
se realiza un enfriamiento brusco, durante el que el lingote de
presión /tramo de barra (1) se enfría de tal forma que después de
un tiempo de refrigeración activa y de un tiempo de compensación de
temperatura subsiguiente, presente la temperatura de presión menor
requerida, especialmente si durante el enfriamiento de la
temperatura máxima, óptima para la aleación correspondiente a la
temperatura de prensado más baja, necesaria para el proceso de
prensado, se produce un llamado "curva de temperaturas".
4. Procedimiento para el tratamiento térmico de
un lingote de presión / tramo de barra caracterizado porque
en la primera parte (7) se produce un calentamiento por llamas de
quemador de gas, que tocan la superficie, y en una segunda parte (8)
se produce un calentamiento por convección forzada mediante chorros
de boquilla de gas caliente soplados sobre la superficie del
material, porque la última zona inferior (8b) vista en el sentido de
transporte de material sirve para el calentamiento por convección
forzada, sustancialmente para la compensación de la temperatura
dentro del material y que se hace funcionar sólo con una temperatura
superior baja en comparación con la temperatura final, porque
directamente después de un calentamiento rápido previo se realiza un
enfriamiento brusco con distintas boquillas de pulverización de agua
(25), cuyos ejes están orientados radialmente hacia el eje
horizontal del material y que pueden emplearse individualmente o en
grupos con distintas presiones y/o distintos tiempos de
conexión.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se usa agua
desmineralizada como fluido refrigerante.
6. Dispositivo para el tratamiento térmico de un
lingote de presión metálico colado, homogeneizado, o bien, en caso
de usar una cizalla en caliente, de un tramo de barra,
preferentemente de una aleación de metal ligero, inmediatamente
antes de la introducción en el dispositivo de prensado,
- a)
- con un dispositivo de calentamiento (7, 8) y
- b)
- con un dispositivo de enfriamiento,
caracterizado porque
- c)
- el dispositivo de calentamiento presenta una primera parte (7) con calentamiento por llamas de quemador de gas, que tocan la superficie, y una segunda parte (8) con calentamiento por convección forzada mediante chorros de boquilla de gas caliente que se soplan a la superficie del material,
- d)
- en el que la última zona inferior (8b) vista en el sentido de transporte de material sirve para el calentamiento por convección forzada, sustancialmente para la compensación de la temperatura en el material y se hace funcionar sólo a temperatura baja en comparación con la temperatura final.
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque para generar las llamas de quemador de
gas se usan quemadores recuperadores (22), y las boquillas de los
quemadores recuperadores (22) están dotadas de boquillas de un
material refractario para la modificación de la sección transversal
de los chorros (24) de quemador, en el que especialmente las
boquillas de los quemadores recuperadores (2) modifican la dirección
de los chorros de quemador (24) y/o las boquillas dividen los
chorros del quemador (24) respectivamente en al menos dos chorros
individuales.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
6 ó 7, caracterizado porque, durante el proceso de
enfriamiento, el lingote de presión o el tramo de barra (1) se
encuentra en una posición fija en el dispositivo de enfriamiento
brusco que se compone de disposiciones anulares de boquillas
individuales (25), quedando formado especialmente un grupo de
boquillas por las boquillas de una disposición anular de boquillas
y/o presentando las boquillas distintos tamaños según la orientación
hacia la superficie lateral del lingote.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
6 a 8, caracterizado porque el lingote durante el proceso de
enfriamiento queda sujeto por un soporte de apriete (34) que ataca
en las superficies frontales del lingote y que se puede ajustar a
distintas longitudes de lingote y que, especialmente en el lado
inferior del lingote, presenta talones (34c) para el aseguramiento
adicional del lingote por arrastre de forma.
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado por una posición de carga y descarga para el
dispositivo de apriete (34) delante del dispositivo de
refrigeración.
11. Dispositivo según una de las reivindicaciones
6 a 10, caracterizado porque el tiempo de refrigeración varía
para los distintos grupos de boquillas, teniendo lugar especialmente
a continuación del tiempo de refrigeración un período de tiempo para
la compensación de temperatura.
12. Dispositivo según una de las reivindicaciones
6 a 11, caracterizado porque en el caso de tiempos cortos de
secuencia de lingotes se usan paralelamente al menos dos
dispositivos de refrigeración.
13. Dispositivo según una de las reivindicaciones
6 a 12, caracterizado porque las boquillas del dispositivo de
enfriamiento brusco son alimentadas por un fluido refrigerante desde
un depósito a presión.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19943354A DE19943354C1 (de) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | Vorrichtung zur gleichmäßigen Schnellerwärmung von Pressbolzen oder Stangen, insbesondere aus Leichtmetalllegierungen |
DE19943354 | 1999-09-10 | ||
DE19946998 | 1999-09-30 | ||
DE19946998A DE19946998B4 (de) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Vorrichtung zur Abkühlung eines metallischen Pressbolzens oder Stangenabschnitts |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2213042T3 true ES2213042T3 (es) | 2004-08-16 |
Family
ID=26054915
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES03000006T Expired - Lifetime ES2268168T3 (es) | 1999-09-10 | 2000-09-08 | Procedimiento para el tratamiento termico de billetes metalicos. |
ES00960638T Expired - Lifetime ES2213042T3 (es) | 1999-09-10 | 2000-09-08 | Procedimiento de tratamiento termico de lingotes metalicos. |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES03000006T Expired - Lifetime ES2268168T3 (es) | 1999-09-10 | 2000-09-08 | Procedimiento para el tratamiento termico de billetes metalicos. |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
EP (2) | EP1218562B1 (es) |
JP (1) | JP2003525347A (es) |
AT (2) | ATE332985T1 (es) |
AU (1) | AU7286100A (es) |
DE (2) | DE50013171D1 (es) |
ES (2) | ES2268168T3 (es) |
NO (1) | NO20021165L (es) |
WO (1) | WO2001020053A1 (es) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005001080A1 (de) * | 2005-01-08 | 2006-07-20 | KTI-engineering GbR (vertreterberechtigte Gesellschafter Keyhan Kouhestani, 78333 Stockach und Izzet Toksoez, 78333 Stockach) | Vorrichtung mit wenigstens einem Ofen zum Erwärmen von Stranggussstangen |
CN100431781C (zh) * | 2006-12-06 | 2008-11-12 | 重庆长征重工有限责任公司 | 锻压设备用锤杆的制造方法 |
DE102016118252A1 (de) | 2016-09-27 | 2018-03-29 | Schwartz Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils |
PL424249A1 (pl) * | 2018-01-17 | 2019-07-29 | Albatros Aluminium Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Zespół do chłodzenia profili, zwłaszcza aluminiowych |
DE102019203157B4 (de) * | 2019-01-08 | 2020-07-23 | Sms Group Gmbh | Schale als Transportschuh für induktiv zu erwärmende Stahlblöcke, Verfahren zur induktiven Erwärmung von Stahlblöcken unter Verwendung einer solchen Schale sowie Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
DE102021107670A1 (de) | 2021-03-26 | 2022-09-29 | Extrutec Gmbh | Heizvorrichtung für ein stangenartiges Werkstück |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3222227A (en) * | 1964-03-13 | 1965-12-07 | Kaiser Aluminium Chem Corp | Heat treatment and extrusion of aluminum alloy |
JPS5939482B2 (ja) * | 1977-04-15 | 1984-09-25 | 大同特殊鋼株式会社 | 火炎衝撃型加熱炉における加熱方法 |
DE3203433C2 (de) * | 1982-02-02 | 1984-08-09 | Friedrich Wilhelm Dipl.-Ing. 7761 Moos Elhaus | Anwärmofen für langgestrecktes Gut |
JPS59143039A (ja) * | 1983-02-04 | 1984-08-16 | Nippon Light Metal Co Ltd | 押出用Al―Mg―Si系アルミニウム合金鋳塊の製造法 |
JPS63190148A (ja) * | 1987-01-31 | 1988-08-05 | Furukawa Alum Co Ltd | 構造用Al−Zn−Mg系合金押出材の製造方法 |
NO166879C (no) * | 1987-07-20 | 1991-09-11 | Norsk Hydro As | Fremgangsmaate for fremstilling av en aluminiumslegering. |
US5027634A (en) * | 1990-02-28 | 1991-07-02 | Granco-Clark, Inc. | Solutionizing taper quench |
JPH0747806B2 (ja) * | 1991-05-20 | 1995-05-24 | 住友軽金属工業株式会社 | 高強度アルミニウム合金押出形材の製造方法 |
CH686072A5 (de) * | 1992-06-19 | 1995-12-29 | Alusuisse Lonza Services Ag | Sprayanlage zum Kuhlen von Profilen. |
WO1994019124A1 (de) * | 1993-02-18 | 1994-09-01 | Sms Hasenclever Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur aufbringung eines temperaturprofils an für das strangpressen vorgesehenen metallblöcken |
US5337768A (en) * | 1993-03-15 | 1994-08-16 | Granco Clark, Inc. | Extrusion billet taper quench unit |
DE19538364C5 (de) * | 1995-10-14 | 2007-05-24 | Carl Prof. Dr.-Ing. Kramer | Vorrichtung zur Schnellerwärmung von Metall-Preßbolzen |
JPH09310141A (ja) * | 1996-05-16 | 1997-12-02 | Nippon Light Metal Co Ltd | 押出し性に優れた構造材料用高強度Al−Zn−Mg系合金押出し形材及びその製造方法 |
JPH1180876A (ja) * | 1997-09-08 | 1999-03-26 | Kobe Steel Ltd | 押出性に優れたAl−Zn−Mg系アルミ合金およびAl−Zn−Mg系アルミ合金押出材の製造方法 |
-
2000
- 2000-09-08 DE DE50013171T patent/DE50013171D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-08 AT AT03000006T patent/ATE332985T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-09-08 WO PCT/EP2000/008828 patent/WO2001020053A1/de active IP Right Grant
- 2000-09-08 EP EP00960638A patent/EP1218562B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-08 ES ES03000006T patent/ES2268168T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-08 AU AU72861/00A patent/AU7286100A/en not_active Abandoned
- 2000-09-08 ES ES00960638T patent/ES2213042T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-08 EP EP03000006A patent/EP1300484B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-08 DE DE50005095T patent/DE50005095D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-08 JP JP2001523420A patent/JP2003525347A/ja active Pending
- 2000-09-08 AT AT00960638T patent/ATE258236T1/de not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-03-08 NO NO20021165A patent/NO20021165L/no not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU7286100A (en) | 2001-04-17 |
EP1218562A1 (de) | 2002-07-03 |
EP1300484B1 (de) | 2006-07-12 |
EP1300484A1 (de) | 2003-04-09 |
DE50013171D1 (de) | 2006-08-24 |
NO20021165D0 (no) | 2002-03-08 |
ATE332985T1 (de) | 2006-08-15 |
WO2001020053A1 (de) | 2001-03-22 |
ATE258236T1 (de) | 2004-02-15 |
DE50005095D1 (de) | 2004-02-26 |
NO20021165L (no) | 2002-05-07 |
EP1218562B1 (de) | 2004-01-21 |
JP2003525347A (ja) | 2003-08-26 |
ES2268168T3 (es) | 2007-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2250206T3 (es) | Metodo y aparato para calentar vidrio. | |
US4479535A (en) | Recuperative radiant tube | |
ES2213042T3 (es) | Procedimiento de tratamiento termico de lingotes metalicos. | |
US6735983B1 (en) | Optical fiber drawing method and drawing furnace | |
US20170253521A1 (en) | Glass sheet processing system having cooling of conveyor roller ends | |
ES2460071T3 (es) | Método para calentar una placa o bloque de metal | |
KR100822252B1 (ko) | 중대형 파이프 열처리 가공장치 | |
TW200817110A (en) | Heating apparatus for billet | |
FI60609C (fi) | Anlaeggning foer tillvaratagande av vaerme fraon klinkerugn | |
JP5090096B2 (ja) | 加熱炉用搬送ローラ支持装置 | |
JP2010144999A (ja) | 多管式熱交換器 | |
CN213067042U (zh) | 一种连续炉 | |
KR20020016820A (ko) | 전기 아크로 및/또는 저항로를 작동시키기 위한 방법 및장치 | |
CN110894143B (zh) | 用于石灰窑的水冷炉缸以及石灰窑 | |
JP2012227040A (ja) | 紫外線ランプ装置 | |
CN111578700A (zh) | 一种燃气辐射加热装置及具有其的连续炉 | |
RU2126844C1 (ru) | Способ непрерывной безокислительной термообработки длинномерных особотонкостенных труб и устройство для его осуществления | |
ES2318280T3 (es) | Instalacion de colada en continuo y procedimiento asociado. | |
CN218372435U (zh) | 一种抑制炉辊热凸度变化的装置 | |
US5184953A (en) | Water cooling pipe correction to vertically unsymmetrical heating of blooms in walking-beam reheat furnace | |
CN213067053U (zh) | 一种燃气辐射加热装置及具有其的连续炉 | |
CN108800951B (zh) | 一种工业加热炉用的可调节式散热装置 | |
JP2007093166A (ja) | 焼成炉 | |
KR200183921Y1 (ko) | 복사관 타입의 연소장치에 있어서의 열효율 증대용열교환기 | |
SU567926A1 (ru) | Печной ролик |