ES2254434T3 - Camisa exterior termica para recipiente metalurgico. - Google Patents

Abstract

Aparato que es para controlar la temperatura de un caldo metálico y comprende: un recipiente (20) que incluye un interior y un exterior, conteniendo dicho interior el caldo metálico; una camisa exterior térmica (30); caracterizado por el hecho de que dicha camisa exterior térmica (30) incluye una primera parte (30a) y una segunda parte (30b); y un mecanismo actuador que está acoplado a dichas partes primera y segunda de dicha camisa exterior térmica, estando dicho mecanismo actuador adaptado para desplazar relativamente dichas partes primera y segunda con respecto a dicho recipiente y posicionar selectivamente dichas partes primera y segunda en comunicación térmica con dicho recipiente (20) para efectuar termotransferencia entre dicho recipiente y dicha camisa exterior térmica (30).

Description

Camisa exterior térmica para recipiente metalúrgico.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere en general a un aparato construido y dispuesto para producir un material semisólido "sobre demanda" destinado a ser usado en un proceso de moldeo. Están incluidas como parte de la totalidad del aparato varias estaciones que tienen los necesarios componentes y dispositivos estructurales que deben ser usados como parte del proceso. Está incluido como parte de la presente invención el método para producir el material semisólido sobre demanda usando el aparato que se describe.

Más en particular, la presente invención se refiere a una camisa exterior térmica que está destinada a ser acoplada al exterior de un recipiente de conformación que contiene metal fundido para controlar la velocidad de calentamiento/enfriamiento del metal fundido durante el proceso de conformación del material semisólido. A pesar de que la presente invención fue desarrollada para ser usada en la conformación en estado semisólido de metales o aleaciones metálicas, ciertas aplicaciones de la invención pueden quedar fuera de este campo.

La presente invención incorpora removimiento electromagnético y varios aparatos y técnicas de control de la temperatura y de control de la refrigeración para facilitar la producción del material semisólido dentro de un tiempo de ciclo comparativamente corto. Están también incluidos dispositivos y técnicas estructurales para descargar el material semisólido directamente al interior de la camisa de inyección de una máquina de moldear. En el sentido en el que se la utiliza en la presente, la expresión "sobre demanda" significa conceptualmente que el material semisólido va directamente al paso de moldeo desde el recipiente en el que es producido el material. El material semisólido recibe típicamente el nombre de "masa semifluida", y la pieza en bruto que es producida como "pieza moldeada en un solo ciclo de moldeo" recibe también el nombre de tocho. Estas expresiones han sido utilizadas juntamente en esta descripción para representar un volumen de masa semifluida que corresponde al deseado tocho moldeado en un solo ciclo de moldeo.

La conformación en estado semisólido de metales ligeros para la fabricación de piezas de forma neta y de forma casi neta puede producir componentes de alta resistencia y baja porosidad con las ventajas que en materia de rentabilidad proporciona el moldeo en coquilla. Sin embargo, el proceso de moldeo en estado semisólido (SSM) constituye una propuesta que implica una considerable inversión y va ligada al uso de metal adquirido en forma de piezas en bruto o tochos preelaborados.

Las piezas fabricadas mediante la ejecución del proceso de moldeo en estado semisólido son conocidas por su alta calidad y resistencia. Las piezas fabricadas por moldeo en estado semisólido arrojan resultados favorables cuando se las compara con las fabricadas por el procedimiento de forja líquida ("squeeze casting"), que constituye una variante del moldeo en coquilla en la que se usan grandes áreas de los bebederos y un lento llenado de la cavidad. La porosidad es impedida por las bajas velocidades del metal sin turbulencia (velocidades en bebedero de entre 30 y 100 pulg./seg.) y mediante la aplicación de una presión extrema a la pieza durante la solidificación. Tanto el proceso de forja líquida como el proceso de moldeo en estado semisólido producen piezas de densidad uniforme que son susceptibles de ser sometidas a tratamiento térmico.

El moldeo en estado semisólido ofrece la economía de elaboración del moldeo en coquilla y las propiedades mecánicas que se aproximan a las de las piezas forjadas. Además, el moldeo en estado semisólido aprovecha la microestructura no dendrítica del metal para producir piezas de alta calidad y resistencia. Mediante el moldeo en estado semisólido pueden moldearse paredes más delgadas que las que pueden hacerse mediante el proceso de forja líquida debido a la estructura granular globular tipo alfa, y dicho procedimiento de moldeo en estado semisólido ha sido utilizado con éxito con aleaciones tanto de aluminio como de magnesio. Las piezas fabricadas por moldeo en estado semisólido son soldables y no presentan porosidad al ser sometidas a pruebas de presión sin necesidad de impregnación en virtud de la presión extrema que caracteriza al proceso de forja líquida.

Se ha comprobado que el proceso de moldeo en estado semisólido permite mantener precisiones dimensionales superiores a las que pueden obtenerse mediante cualquier otro proceso de moldeo de aluminio. Eso ha intensificado la demanda de componentes fabricados por moldeo en estado semisólido debido a los importantes ahorros que en materia de costes pueden lograrse mediante la utilización de este proceso, así como debido a la reducción del trabajo de mecanización y a los más cortos tiempos de ciclo, que a su vez permiten lograr mayores velocidades de producción. Además de la alta resistencia y de la porosidad mínima, las piezas fabricadas por moldeo en estado semisólido presentan menor contracción de la pieza referida al molde en comparación con las piezas fabricadas por moldeo en coquilla, y muy escaso alabeamiento. Mediante el proceso de moldeo en estado semisólido se producen piezas fundidas que se aproximan más a la deseada forma neta, lo cual reduce y puede incluso eliminar las operaciones de mecanización secundaria. Los acabados superficiales de las piezas fundidas son a menudo mejores que los de las piezas de hierro y acero a las que las mismas sustituyen.

El proceso de moldeo en estado semisólido requiere una más alta presión final en el molde (de 15.000 a 30.000 psi) (psi = libras/pulgada^{2}) en comparación con el moldeo en coquilla convencional (de 7.000 a 12.000 psi), pero los modernos equipos de moldeo en coquilla presentan la flexibilidad que es necesaria para producir con buen rendimiento y a bajo coste las piezas fabricadas por moldeo en estado semisólido. Los circuitos hidráulicos en circuito cerrado y en tiempo real que están incorporados en las actuales máquinas de moldeo en coquilla pueden mantener automáticamente las correctas velocidades de llenado para la aleación que constituye el material de moldeo en estado semisólido. Los sistemas de control del proceso de elaboración en circuito cerrado supervisan los tiempos y las temperaturas que se refieren al metal, la realimentación de voltaje desde el estator eléctrico y otros datos, permitiendo así que el funcionamiento resulte muy estable y esté controlado con precisión para así maximizar la productividad de piezas de alta calidad y asegurar la reproducibilidad.

Como se describe, es perfectamente sabido que una masa metálica semifluida y semisólida puede ser usada para producir productos de alta resistencia y baja porosidad con una forma neta o una forma casi neta. Sin embargo, la viscosidad del metal semisólido es muy sensible a la temperatura de la masa semifluida o a la correspondiente fracción sólida. A fin de obtener una buena fluidez con una alta fracción sólida, la fase sólida primaria del metal semisólido debería ser casi esférica.

En general, la elaboración en estado semisólido puede dividirse en dos categorías, que son la del tixomoldeo y la de la reofundición. En el tixomoldeo, la microestructura de la aleación en solidificación es modificada pasando de ser dendrítica a ser dendrita degenerada discreta antes de que la aleación sea moldeada para quedar convertida en material sólido de alimentación que será luego sometido de nuevo a fusión hasta quedar en un estado semisólido y será moldeado en un molde para así fabricar la pieza deseada. En la reofundición, el metal líquido es enfriado hasta quedar en un estado semisólido mientras es modificada su microestructura. La masa semifluida es entonces conformada o moldeada en un molde para así producir la pieza deseada o las piezas deseadas.

La barrera principal que hay que salvar en la reofundición es la que consiste en la dificultad de generar suficiente masa semifluida dentro de la gama de temperaturas preferida y en un corto tiempo de ciclo. A pesar de que el coste del tixomoldeo es más alto debido a los adicionales pasos de moldeo y de segunda fusión, la implementación del tixomoldeo en la producción industrial ha sido muy superior a la de la reofundición porque el material de alimentación semisólido puede ser fundido en grandes cantidades en operaciones aparte que pueden estar distanciadas en el tiempo y en el espacio de los pasos de recalentamiento y de conformación.

En un proceso de fundición en estado semisólido, en general es conformada durante la solidificación una masa semifluida que consta de partículas sólidas dendríticas cuya forma es preservada. Inicialmente, las partículas dendríticas experimentan nucleación y crecen como dendritas equiáxicas dentro de la aleación fundida en las etapas iniciales de conformación en estado semisólido o conformación de la masa semifluida. Con la velocidad de enfriamiento y el removimiento apropiados, las ramas de las partículas dendríticas se hacen mayores y los brazos de la dendrita tienen tiempo de engrosarse, con lo que aumenta el distanciamiento de los brazos dendríticos primarios y secundarios. Durante esta etapa de crecimiento en presencia de removimiento, los brazos de la dendrita entran en contacto y quedan fragmentados para así formar partículas dendríticas degeneradas. A la temperatura de difusión interior del calor, las partículas continúan haciéndose más gruesas y devienen más redondeadas y se aproximan a una forma esférica ideal. El grado de redondeo es controlado por el tiempo necesario para la difusión interior del calor que se seleccione para el proceso. Con removimiento no se alcanza el punto de "coherencia" (en el que las dendritas devienen una estructura enmarañada). El material semisólido que consta de partículas dendríticas degeneradas fragmentadas continua deformándose por efecto de pequeñas fuerzas de cizallamiento. La presente invención incorpora de una manera nueva y no obvia aparatos y métodos que hacen uso del comportamiento metalúrgico de la aleación para crear una adecuada masa semifluida dentro de un tiempo de ciclo comparativamente corto.

Cuando han sido alcanzados los deseados sólidos fraccionarios y el tamaño y la forma deseados para las partículas, el material semisólido está listo para ser conformado mediante inyección al interior de una matriz o mediante algún otro proceso de conformación. El tamaño de las partículas de silicio es controlado en el proceso limitando el proceso de creación de la masa semifluida a temperaturas superiores al punto en el cual empieza a formarse silicio sólido y comienza el engrosamiento del silicio.

Es sabido que la estructura dendrítica del sólido primario de una aleación semisólida puede ser modificada para devenir casi esférica a base de introducir la siguiente perturbación en la aleación líquida próxima a la temperatura de licuefacción o aleación semisólida:

1) Removimiento: removimiento mecánico o removimiento electromagnético;

2) Agitación: vibración de baja frecuencia, ondas de alta frecuencia, electrochoque u ondas electromagnéticas;

3) Nucleación Equiáxica: subfusión rápida, afinador del grano;

4) Maduración y Engrosamiento de Ostwald: mantener la aleación a temperatura de estado semisólido por espacio de un largo periodo de tiempo.

Si bien los métodos que se describen en los puntos (2)-(4) han resultado ser eficaces para modificar la microestructura de la aleación semisólida, los mismos tienen en común la limitación de no ser eficaces en la elaboración de un gran volumen de aleación con un corto tiempo de preparación debido a las siguientes características o exigencias de los metales semisólidos:

\bullet Gran efecto de amortiguación en la vibración.

\bullet Pequeña profundidad de penetración para las ondas electromagnéticas.

\bullet Alto calor latente contra la subfusión rápida.

\bullet Coste adicional y problema de reciclaje para añadir afinadores del grano.

\bullet La maduración natural consume un largo periodo de tiempo, excluyendo la posibilidad de lograr un corto tiempo de ciclo.

Mientras que los desarrollos del estado de la técnica se han centrado en la microestructura y la reología de la aleación semisólida, los presentes inventores han descubierto que el control de la temperatura es uno de los parámetros más decisivos para lograr una fiable y eficaz elaboración en estado semisólido con un tiempo de ciclo comparativamente corto. Al aumentar la viscosidad aparente del metal semisólido exponencialmente con la fracción sólida, una pequeña diferencia de temperatura en la aleación con una fracción sólida de un 40% o más redunda en importantes variaciones de su fluidez. De hecho, la mayor barrera que debe ser franqueada al usar los métodos (2)-(4) anteriormente enumerados para producir metal semisólido es la de la falta de removimiento. Sin removimiento, es muy difícil hacer masa semifluida de aleación con la requerida temperatura y microestructura uniforme, especialmente cuando hay necesidad de un gran volumen de la aleación. Sin removimiento, la única manera de calentar/enfriar metal semisólido sin crear una gran diferencia de temperatura es la de usar un lento proceso de calentamiento/enfriamiento. Un proceso de este tipo a menudo requiere que sean elaborados simultáneamente múltiples tochos de material de alimentación en un horno y sistema transportador preprogramado, lo cual resulta costoso y es de difícil mantenimiento y control.

Si bien el uso de removimiento mecánico a alta velocidad dentro de un fino intersticio anular puede generar una alta velocidad de cizallamiento que sea suficiente para fragmentar las dendritas en una mezcla metálica semisólida, el fino intersticio se convierte en una limitación para el rendimiento volumétrico del proceso. La alta temperatura, el alto nivel de corrosión (p. ej. de la aleación de aluminio fundido) y el alto grado de desgaste que van ligados a la masa semifluida semisólida se combinan para hacer que resulte también muy difícil diseñar el mecanismo removedor, seleccionar los materiales adecuados y efectuar el mantenimiento del mecanismo removedor.

Referencias anteriores describen el proceso de conformar una masa semifluida semisólida calentando de nuevo un tocho sólido conformado por tixomoldeo, o bien directamente a partir del caldo usando removimiento mecánico o electromagnético. Los métodos conocidos para producir masas semifluidas de aleación semisólida incluyen el de removimiento mecánico y el de removimiento electromagnético inductivo. Los procesos para conformar una masa semifluida con la estructura deseada son controlados en parte por las influencias interactivas de las velocidades de cizallamiento y de solidificación.

A comienzos de la década de 1980 fue desarrollado un proceso de removimiento electromagnético para moldear material de alimentación semisólido con dendritas degeneradas discretas. El material de alimentación es cortado al tamaño adecuado y es entonces refundido para ser así puesto en estado semisólido antes de ser inyectado al interior de la cavidad del molde. A pesar de que este proceso de fundición magnetohidrodinámica (MHD) es capaz de generar un gran volumen de material de alimentación semisólido con adecuadas dendritas degeneradas discretas, el coste de manipulación del material para moldear un tocho y refundirlo para dejarlo de nuevo en estado semisólido reduce la competitividad de este proceso de elaboración en estado semisólido en comparación con otros procesos de fundición como son p. ej. los de fundición por gravedad, moldeo en coquilla a baja presión o moldeo en coquilla a alta presión. Sobre todo la complejidad del equipo de calentamiento de los tochos, el lento proceso de calentamiento de los tochos y las dificultades que se tienen para efectuar el control de la temperatura de los tochos han venido siendo las principales barreras técnicas que deben ser superadas en la conformación en estado semisólido de este tipo.

El proceso de recalentamiento de tochos proporciona una masa semifluida o material semisólido para la producción de productos conformados en estado semisólido (SSF). Si bien este proceso ha venido siendo usado extensivamente, hay una gama limitada de aleaciones que puedan ser objeto de fundición. Además, se requiere una alta fracción de sólidos (de 0,7 a 0,8) para lograr la resistencia mecánica que se requiere en la elaboración con esta forma de material de alimentación. El coste ha venido constituyendo otra importante limitación de esta solución debido a los necesarios procesos de fundición de tochos, manipulación y recalentamiento en comparación con la aplicación directa de un material de alimentación en forma de metal fundido en los competitivos procesos de moldeo en coquilla y de forja líquida.

En el proceso de removimiento mecánico para formar una masa semifluida o material semisólido, el ataque al rotor por parte de los metales reactivos redunda en la formación de productos de corrosión que contaminan el metal en solidificación. Además, el espacio anular que se forma entre el borde exterior de las paletas del rotor y la pared interior del recipiente dentro del recipiente de mezcla redunda en una zona de bajo cizallamiento, mientras que puede producirse formación de bandas de cizallamiento en la zona de transición entre las zonas de alta velocidad de cizallamiento y de baja velocidad de cizallamiento. Ha venido habiendo una serie de métodos de removimiento electromagnético que han sido descritos y utilizados para preparar masa semifluida para tochos de tixomoldeo para el proceso de conformación en estado semisólido, pero se ha hecho escasa mención de una aplicación para reofundición.

La reofundición, o sea la producción mediante removimiento de un metal líquido para formar masa semifluida semisólida que sería conformada inmediatamente, no ha sido industrializada hasta la fecha. Está claro que la reofundición debería superar la mayoría de las limitaciones del tixomoldeo. Sin embargo, a fin de convertirse en una tecnología de producción industrial, es decir para permitir la producción de masa semifluida semisólida suministrable y estable en línea (es decir, sobre demanda), la reofundición debe superar los siguientes desafíos prácticos: el control de la velocidad de enfriamiento, el control de la microestructura, la uniformidad de temperatura y microestructura, el gran volumen y tamaño de masa semifluida, el control de un corto tiempo de ciclo y la manipulación de distintos tipos de aleaciones, así como los medios y el método para transferir la masa semifluida a un recipiente y directamente del recipiente a la camisa de inyección de la máquina de moldear.

Una de las maneras de superar los susodichos desafíos es la de aplicar removimiento electromagnético del metal líquido cuando el mismo es solidificado dentro de los límites del estado semisólido. Tal removimiento acrecienta la transmisión de calor entre el metal líquido y el recipiente que lo contiene para así controlar la temperatura y la velocidad de enfriamiento del metal, y genera la alta velocidad de cizallamiento dentro del metal líquido para modificar la microestructura con dendritas degeneradas discretas. Dicho removimiento incrementa la uniformidad de la temperatura y microestructura del metal por medio de la mezcla de metal fundido. Con un esmerado diseño del método y del mecanismo de removimiento, el removimiento activa y controla un gran volumen y tamaño de masa semifluida semisólida, en dependencia de las exigencias de la aplicación. El removimiento ayuda a acortar el tiempo de ciclo controlando la velocidad de enfriamiento, y esto es aplicable a todos los tipos de aleaciones, o sea a las aleaciones fundidas, a las aleaciones forjadas, a los materiales compuestos de matriz metálica, etc.

Si bien el removimiento mecánico del tipo del que se efectúa con una hélice ha venido siendo utilizado dentro del contexto de la fabricación de una masa semifluida semisólida, dicha forma de removimiento va ligada a determinados problemas o limitaciones. Por ejemplo, las características de alta temperatura y de corrosión y de alto nivel de desgaste que van ligadas a la masa semifluida semisólida hacen que sea muy difícil diseñar un aparato fiable con removimiento mecánico para hacer una masa semifluida. Sin embargo, la limitación más decisiva para el uso de removimiento mecánico en reofundición es la que radica en el hecho de que su pequeño rendimiento no puede proporcionar la capacidad de producción requerida. Es también sabido que puede hacerse metal semisólido con dendrita degenerada discreta introduciendo vibración mecánica de baja frecuencia, sondas ultrasónicas de alta frecuencia o agitación electromagnética con una bobina electromagnética. Si bien estos procesos pueden servir para hacer las muestras más pequeñas con un tiempo de ciclo más largo, los mismos no resultan eficaces para hacer tochos de mayor tamaño debido a la limitación de la profundidad de penetración. Otro tipo de proceso es el de la agitación por inducción electromagnética, pero debido a su limitada profundidad de penetración del campo magnético y a la innecesaria generación de calor este tipo de proceso plantea muchos problemas tecnológicos a la hora de ser implementado para lograr la necesaria productividad. El vigoroso removimiento electromagnético es el proceso industrial más utilizado que permite la producción de un gran volumen de masa semifluida. Es importante a este respecto el hecho de que esta técnica es aplicable a cualesquiera aleaciones de las que son elaboradas a altas temperaturas.

En cuanto al vigoroso removimiento electromagnético existen dos variantes principales de las cuales una es la del removimiento con estator rotativo, siendo la otra la del removimiento con estator lineal. Con removimiento con estator rotativo el metal fundido se mueve en un plano cuasi isotérmico, y por consiguiente la degeneración de las dendritas se logra mediante el predominante cizallamiento mecánico. La Patente U.S. Nº 4.434.837, concedida el 6 de marzo de 1984 a nombre de Winter et al., describe un aparato de removimiento electromagnético para la fabricación continua de masas semifluidas de metal tixotrópico, en cuyo aparato un estator que tiene un único sistema bipolar genera un campo magnético rotativo no nulo que se mueve transversalmente con respecto a un eje geométrico longitudinal. El campo magnético en movimiento produce una fuerza removedora magnética que está dirigida tangencialmente al recipiente en el que está contenido el metal, lo cual produce una velocidad de cizallamiento de al menos 50 seg.^{-1} para fragmentar las dendritas. Con removimiento mediante estator lineal, las masas semifluidas dentro de la zona reticular son llevadas de nuevo a la zona de más alta temperatura y son refundidas, y por consiguiente los procesos térmicos desempeñan un papel más importante en la fragmentación de las dendritas. La Patente U.S. Nº 5.219.018, concedida el 15 de junio de 1993 a nombre de Meyer, describe un método de producción de productos metálicos tixotrópicos mediante fundición continua con agitación electromagnética mediante corriente polifásica. Este método consigue la conversión de las dendritas en nódulos ocasionando una segunda fusión de la superficie de estas dendritas mediante una transferencia continua de la zona fría en la que se forman hacia una zona más caliente.

Una pieza conformada según esta invención tendrá típicamente unas propiedades mecánicas equivalentes o superiores, en particular en lo relativo al alargamiento, en comparación con las piezas fundidas conformadas mediante una plena transformación de líquido en sólido dentro del molde, teniendo estas últimas piezas fundidas una estructura dendrítica que es característica de otros procesos de fundición.

Haciendo específicamente referencia a la camisa exterior térmica, en la técnica de la fundición es práctica común la de transferir metal fundido a un recipiente o crisol de conformación donde el mismo es solidificado por completo o al menos parcialmente. A veces está previsto un sistema de calentamiento/enfriamiento para impartir o extraer progresivamente energía térmica durante la solidificación del metal fundido. El sistema de calentamiento/enfriamiento sirve para controlar la velocidad de solidificación regulando la temperatura del metal fundido, permitiendo con ello que el metal fundido se enfríe a una velocidad controlada hasta que son alcanzadas la temperatura y la solidez del material deseadas.

Los aspectos que deben ser tomados en consideración al diseñar un adecuado sistema de calentamiento/enfriamiento incluyen su capacidad para aportar uniformemente calor al metal y/o retirar uniformemente calor del metal, así como su capacidad para controlar la temperatura del metal a lo largo de todo el proceso de solidificación. El sistema deberá también tener capacidad térmica suficiente para disipar rápidamente el calor al ambiente y para acortar los tiempos de ciclo e incrementar el rendimiento volumétrico. Adicionalmente, la remoción o aportación de calor deberá ser lo más uniforme posible. Además, debido al hecho de que el proceso de solidificación es muy sensible a las variaciones de temperatura y de las velocidades de enfriamiento del metal fundido, el sistema deberá ser capaz de controlar automáticamente y con precisión cada uno de estos parámetros.

Ha venido habiendo hasta la fecha necesidad de una camisa exterior térmica que esté destinada a ser usada en la conformación de metales o de aleaciones metálicas en estado semisólido y aporte al menos algunos de los aspectos a tomar en consideración que han sido expuestos anteriormente. Los expertos en la materia no han dado con unos medios eficaces para satisfacer esta necesidad. La presente invención satisface esta necesidad de una manera nueva y no obvia.

El documento DE2424532A describe un regulador de temperatura que es para un aparato de fundición e incluye un intercambiador de calor que está hecho en una sola pieza.

El documento US-A-3472502 describe un horno de torre que tiene una cámara de combustión interior con una camisa exterior de agua que está hecha en una sola pieza y rodea a la cámara de combustión.

Según un primer aspecto de la presente invención, se aporta un aparato que es para controlar la temperatura de un caldo metálico y comprende un recipiente que incluye un interior y un exterior, conteniendo dicho interior el caldo metálico, así como una camisa exterior térmica; estando dicho aparato caracterizado por el hecho de que dicha camisa exterior térmica incluye una primera parte y una segunda parte, y un mecanismo actuador que está acoplado a dichas partes primera y segunda de dicha camisa exterior térmica, estando dicho mecanismo actuador adaptado para desplazar a dichas partes primera y segunda relativamente con respecto a dicho recipiente y para posicionar selectivamente dichas partes primera y segunda en comunicación térmica con dicho recipiente para efectuar una termotransferencia entre dicho recipiente y dicha camisa exterior térmica.

Según un segundo aspecto de la presente invención, se aporta un método que es para controlar la velocidad de enfriamiento de un caldo metálico y comprende los pasos de prever un recipiente, prever una camisa exterior térmica e introducir el caldo metálico en el interior del recipiente; estando dicho método caracterizado por el hecho de que la camisa exterior térmica incluye una primera parte que define una primera superficie y una segunda parte que define una segunda superficie, siendo las partes primera y segunda de la camisa exterior térmica desplazables relativamente con respecto al recipiente, comprendiendo el método adicionalmente el paso de usar un mecanismo actuador que está acoplado a las partes primera y segunda de la camisa exterior térmica para desplazar las partes con respecto al recipiente y para posicionarlas selectivamente en comunicación térmica con el recipiente y efectuar una termotransferencia entre el recipiente y la camisa exterior térmica para controlar la velocidad de enfriamiento del caldo metálico dentro del recipiente.

En una forma adicional de la presente invención, se aporta un aparato que es para controlar la temperatura de un caldo metálico y comprende un recipiente que contiene el caldo metálico. Hay asimismo en el aparato una camisa exterior térmica que incluye una primera parte que define una primera superficie y una segunda parte que define una segunda superficie, y un actuador para posicionar las partes primera y segunda de la camisa exterior térmica en íntimo contacto con el recipiente.

En otra forma adicional de la presente invención, se prevé una camisa exterior térmica que comprende una parte que constituye el cuerpo y define una pluralidad de primeros pasajes para dirigir un fluido en una primera dirección de flujo, y una pluralidad de segundos pasajes para dirigir el fluido en una segunda dirección de flujo que es en general opuesta a la primera dirección de flujo. Hay asimismo un distribuidor que tiene una pluralidad de vías de fluido que están posicionadas en comunicación fluídica con los correspondientes pares de los pasajes primeros y segundos para reenviar el fluido de la primera dirección de flujo a la segunda dirección de flujo.

En otra forma adicional de la presente invención, se prevé una camisa exterior térmica que comprende una parte que constituye el cuerpo y define una pluralidad de pasajes que están adaptados para transferir un fluido a través de los mismos, y un distribuidor de fluido que tiene una vía de fluido que está posicionada en comunicación fluídica con los pasajes para distribuir el fluido a cada uno de los pasajes.

En otra forma de la presente invención, se prevé una camisa exterior térmica que comprende una pared que tiene una superficie exterior que se extiende a lo largo de un eje geométrico, una pluralidad de pasajes que discurren al menos parcialmente a través de la pared y están adaptados para transportar un fluido a través de los mismos, y una pluralidad de aberturas que discurren desde la superficie exterior y están en comunicación fluídica con los respectivos pasajes para descargar el fluido en una dirección transversal con respecto al eje geométrico.

En otra forma adicional de la presente invención, se aporta un método que es para controlar la velocidad de enfriamiento de un caldo metálico y comprende los pasos de prever un recipiente y una camisa exterior térmica, introducir el caldo metálico en el interior del recipiente, poner a la camisa exterior térmica en comunicación térmica con el recipiente, efectuar una termotransferencia entre el recipiente y la camisa exterior térmica, y controlar la velocidad de enfriamiento del caldo metálico para que quede dentro de una gama de velocidades de enfriamiento que va desde aproximadamente 0,1 grados Celsius por segundo hasta aproximadamente 10 grados Celsius por segundo.

Quedarán de manifiesto a la luz de los dibujos y de las descripciones que aquí se dan adicionales formas, realizaciones, objetos, características, ventajas, beneficios y aspectos de la presente invención.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es una vista en alzado lateral y parcialmente en sección de un aparato según una realización de la presente invención que está destinado a ser usado para producir "sobre demanda" un material destinado a ser usado en estado semisólido.

La Fig. 2 es una vista en planta desde lo alto del aparato que está ilustrado en la Fig. 1.

La Fig. 3 es una vista en perspectiva de una camisa exterior térmica según una realización de la presente invención en la que se muestra la camisa exterior térmica en el estado en el que en la misma se encuentra cuando está en una posición de desacoplamiento con respecto a un recipiente de conformación.

La Fig. 4 es una vista en perspectiva de la camisa exterior térmica de la Fig. 3 en la que se muestra la camisa exterior térmica en el estado en el que la misma se encuentra cuando está en posición de acoplamiento con respecto al recipiente de conformación.

La Fig. 5 es una vista en alzado lateral y parcialmente en despiece de la camisa exterior térmica de la Fig. 3.

La Fig. 6 es una vista en sección transversal de la camisa exterior térmica de la Fig. 3 según el plano de sección 6-6 de la Fig. 5.

La Fig. 7 es una vista en planta desde debajo del cuerpo principal de la camisa exterior térmica de la Fig. 3 visto en la dirección de las flechas 7-7 de la Fig. 5.

La Fig. 8 es una vista parcial en sección de la camisa exterior térmica de la Fig. 3 según el plano de sección 8-8 de la Fig. 7.

La Fig. 9 es una vista en planta desde lo alto de un distribuidor inferior de la camisa exterior térmica de la Fig. 3 visto según las flechas 9-9 de la Fig. 5.

La Fig. 10 es una vista parcial en sección del distribuidor inferior de la Fig. 9 según el plano de sección 10-10 de la Fig. 9.

La Fig. 11 es una vista en planta desde lo alto del cuerpo principal de la camisa exterior térmica de la Fig. 3 visto en la dirección de las flechas 11-11 de la Fig. 5.

La Fig. 12 es una vista en planta desde debajo de un distribuidor superior de la camisa exterior térmica de la Fig. 3 visto en la dirección de las flechas 12-12 de la Fig. 5.

La Fig. 13 es una vista parcial en sección del distribuidor superior de la Fig. 12 según el plano de sección 13-13 de la Fig. 12.

La Fig. 14 es una vista parcial en sección del distribuidor superior de la Fig. 12 según el plano de sección 14-14 de la Fig. 12.

Descripción de las realizaciones preferidas

A fin de facilitar la comprensión de los principios de la invención, se hará ahora referencia a la realización que está ilustrada en los dibujos, y se utilizará un lenguaje específico para describirla. Se entenderá sin embargo que no se pretende con ello limitar en modo alguno el alcance de la invención, y que se contemplan como alteraciones y adicionales modificaciones y adicionales aplicaciones que se le ocurrían normalmente a un experto en la materia a la que se refiere la invención cualesquiera alteraciones y adicionales modificaciones del dispositivo ilustrado y cualesquiera adicionales aplicaciones de los principios de la invención que aquí se ilustra.

La presente invención aporta un aparato y un método para producir sobre demanda masa semifluida semisólida que tiene unos determinados sólidos fraccionarios y una específica morfología de las partículas sólidas. Se da a continuación una breve descripción del aparato y del método; si bien se describen adicionales detalles de los mismos en la solicitud de patente copediente que tiene el Nº de Depósito 09/585.061, ha sido presentada el 1 de junio de 2000 por los inventores Norville, Lombard, Lu y Wang y tiene el número de acta 9105-3 del agente de la propiedad industrial.

Haciendo referencia a las Figs. 1 y 2, está ilustrado en las mismas un aparato para producir un tocho de masa semifluida semisólida de un metal o de una aleación metálica para su subsiguiente uso en varias aplicaciones de moldeo o de forja. El aparato comprende en general un recipiente o crisol 20 para contener el metal fundido, una estación de conformación 22, una estación de descarga 24 y un mecanismo de transporte 26 para transportar el recipiente 20 entre las estaciones de conformación y de descarga 22, 24. La estación de conformación 22 incluye en general una camisa exterior térmica 30 para controlar la temperatura y la velocidad de enfriamiento del metal o de la aleación contenido(a) dentro del recipiente 20, un armazón 32 para soportar y acoplar la camisa exterior térmica 30 en torno al recipiente 20, y un estator electromagnético 34 para remover electromagnéticamente el metal contenido dentro del recipiente 20. La estación de descarga 24 incluye en general una bobina de inducción 36 para facilitar la operación de retirar del recipiente 20 el tocho de masa semifluida deshaciendo la unión superficial entre ambos, y medios para descargar el tocho de masa semifluida del recipiente 20 (no ilustrados) para su subsiguiente transporte directamente a la camisa de inyección de una prensa de moldeo o de forja.

El recipiente 20 está preferiblemente hecho de un material no magnético que tiene baja resistencia térmica, buena capacidad de penetración electromagnética, buena resistencia a la corrosión y relativamente alta resistencia a altas temperaturas. Debido al hecho de que el recipiente 20 debe absorber calor del metal contenido en el mismo y disiparlo rápidamente al ambiente circundante, la baja resistencia térmica es un factor importante para la selección de un adecuado material del recipiente. Adicionalmente deben considerarse también la densidad y el espesor del material. A título de ejemplo, el recipiente 20 puede estar hecho de materiales entre los que se incluyen, aunque sin carácter limitativo, el grafito, la cerámica y el acero inoxidable. Para proporcionar adicional resistencia al ataque por parte de aleaciones reactivas tales como el aluminio fundido y para ayudar a la descarga del tocho de masa semifluida tras haber sido concluido el proceso de conformación, la superficie interior del recipiente 20 está preferiblemente recubierta mediante recubrimiento por capas o recubierta por termopulverización con nitruro de boro, un recubrimiento cerámico o cualquier otro material adecuado.

El recipiente 20 tiene preferiblemente forma de bote e incluye una pared lateral 40 que define una superficie exterior cilíndrica 41, una pared plana de fondo 42 y una boca superior 44. La pared lateral 40 y la pared de fondo 42 cooperan para definir un interior hueco 46 que está delimitado por las superficies interiores 48. En una realización, el recipiente 20 tiene un diámetro exterior que está situado dentro de una gama de diámetros que va aproximadamente desde dos pulgadas hasta ocho pulgadas, una altura total que está situada dentro de una gama de alturas que va desde la de aproximadamente nueve pulgadas hasta la de aproximadamente dieciocho pulgadas, y un espesor de pared que está situado dentro de una gama de espesores de pared que va desde el de aproximadamente 0,05 pulgadas hasta el de aproximadamente 2 pulgadas. Sin embargo, debe entenderse que se contemplan también otras formas y otros tamaños del recipiente 20. Por ejemplo, el recipiente 20 podría definir como alternativa formas tales como una forma cuadrada, una forma poligonal o una forma elíptica o cualquier otra forma que pudiera ocurrírsele a un experto en la materia. Adicionalmente podría variarse el tamaño del recipiente 20 para variar la relación entre el volumen y el área superficial interior/exterior al descubierto. Por ejemplo, duplicando el diámetro del recipiente 20 se vería correspondientemente duplicada el área superficial de la pared lateral 40 al descubierto, pero se vería cuadruplicado el volumen del interior 46. Los factores que pueden afectar la selección de una adecuada relación incluyen la deseada capacidad volumétrica y la deseada capacidad de enfriamiento del recipiente 20.

A pesar de que el recipiente 20 ha sido ilustrado y descrito como un recipiente que tiene una configuración enteriza prácticamente rígida, debe entenderse que se contemplan también otras configuraciones. Por ejemplo, el recipiente 20 podría estar dividido longitudinalmente en dos mitades individuales, estando las mitades unidas en una unión pivotante mediante una charnela para así definir una configuración del tipo de la de una concha de almeja. Adicionalmente, el recipiente 20 podría incluir elementos calentadores y/o refrigeradores para ayudar a controlar la temperatura y la velocidad de enfriamiento del metal o de la aleación contenido(a) dentro del recipiente 20, particularmente durante el proceso de solidificación. Más específicamente, las paredes del recipiente podrían estar configuradas con conductos internos de calentamiento/refrigeración para controlar la temperatura y la velocidad de enfriamiento del recipiente. Podrían estar también previstos en la pared lateral 40 aletas o disipadores de calor para facilitar la obtención de una más alta velocidad de transmisión del calor por conducción y/o por convección entre el recipiente 20 y el ambiente circundante. Otras configuraciones alternativas y otros adicionales detalles de diseño relativos al tipo de recipiente que es adecuado para ser usado como parte de la presente invención están descritas y descritos en la solicitud de patente copediente que tiene el Nº de Depósito 09/585.296 y ha sido presentada el 1 de junio de 2000 por los inventores Norville, Lombard y Wang y tiene el número de acta 9105-4 del agente de la propiedad industrial.

La camisa exterior térmica 30 está preferiblemente hecha de un material no magnético que tiene una alta conductividad térmica, una buena capacidad de penetración electromagnética y una relativamente alta resistencia. Debido al hecho de que la finalidad primaria de la camisa exterior térmica 30 es la de facilitar la termotransferencia entre el recipiente 20 y un medio de calentamiento y/o refrigeración, la conductividad térmica es un factor que es particularmente importante para la selección de un material adecuado para la camisa exterior térmica. Adicionalmente, debido al hecho de que la capacidad de calentamiento/refrigeración de la camisa exterior térmica 30 se ve influenciada por la densidad del material, por el calor específico y por el espesor, estos factores deben ser asimismo tomados en consideración. Más específicamente, la cantidad de energía a aportar/extraer (\DeltaE) al/del metal contenido dentro del recipiente 20 por medio de la camisa exterior térmica 30 viene determinada por la ecuación siguiente: \DeltaE = (\rho)(C_{p})(V)(\DeltaT), donde \rho es la densidad del material, C_{p} es el calor específico del material, V es el volumen del material y \DeltaT es la variación de temperatura del material por ciclo. Además, el material de la camisa exterior térmica 30 deberá tener preferiblemente un coeficiente de dilatación térmica que sea cercano al del recipiente 20, quedando de manifiesto la importancia de ello más adelante en la presente descripción. Además, el material deberá ser preferiblemente fácilmente mecanizable, quedando también de manifiesto la importancia de ello más adelante en la presente descripción. A título de ejemplo, la camisa exterior térmica 30 puede estar hecha de materiales entre los que se incluyen, aunque sin carácter limitativo, el bronce, el cobre o el aluminio.

La camisa exterior térmica 30 se extiende a lo largo de un eje geométrico longitudinal L e incluye dos mitades longitudinales en general simétricas 30a, 30b. Cada mitad 30a, 30b tiene una forma prácticamente semicilíndrica que define una superficie interior redonda 50, una superficie exterior redonda 52 y un par de bordes longitudinales en general planos 54a, 54b. La superficie interior 50 es en sustancia complementaria de la superficie exterior 41 del recipiente 20. En una realización, cada mitad 30a, 30b de la camisa exterior térmica 30 tiene un radio interior que es aproximadamente igual al radio exterior del recipiente 20 o ligeramente mayor que el mismo, una altura total que es aproximadamente igual a la altura del recipiente 20 o mayor que la misma, y un espesor de pared de aproximadamente 1 pulgada. Sin embargo, debe entenderse que se contemplan también otras formas y otros tamaños de la camisa exterior térmica 30 como los que se le ocurrirían a un experto en la materia, incluyendo las formas y los tamaños complementarios de los enumerados anteriormente con respecto al recipiente 20. Adicionalmente, a pesar de que la camisa exterior térmica 30 ha sido ilustrada y descrita como una camisa exterior térmica que tiene partes longitudinales separadas 30a, 30b, debe entenderse que son también posibles otras configuraciones. Por ejemplo, la camisa exterior térmica 30 podría como alternativa adoptar una configuración cilíndrica enteriza, o bien las mitades 30a, 30b podrían estar unidas mutuamente mediante una articulación para así definir una configuración del tipo de una concha de almeja. Además, la camisa exterior térmica 30 podría como alternativa incluir partes longitudinales no simétricas.

Como se expondrá más detalladamente más adelante, la camisa exterior térmica 30 está provista de medios para controlar la velocidad de termotransferencia del recipiente 20 al ambiente circundante mediante la aportación/remoción de calor al/del recipiente 20. En una realización, la camisa exterior térmica 30 tiene la capacidad de controlar la velocidad de enfriamiento del metal contenido en el recipiente 20 dentro de una gama de velocidades de enfriamiento que va desde la de aproximadamente 0,1º Celsius por segundo hasta la de aproximadamente 10º Celsius por segundo. Sin embargo, debe entenderse que pueden también utilizarse otras velocidades de enfriamiento, en dependencia de la específica composición de metal que se conforme y del deseado resultado a obtener.

El armazón 32 está previsto para soportar la camisa exterior térmica 30 y el estator 34 y para desplazar lateralmente las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica con respecto al eje geométrico longitudinal L. El armazón 32 incluye un par de placas estacionarias de montaje 60 que están unidas entre sí por un par de barras transversales superiores de guía 62 y por un par de barras transversales inferiores de guía 64 para así formar una estructura básica prácticamente rígida. Las barras superiores e inferiores de guía 62, 64 están todas ellas alineadas en sustancia paralelamente entre sí y orientadas en sustancia perpendicularmente al eje geométrico longitudinal L. A pesar de que las barras superiores e inferiores de guía 62, 64 han sido ilustradas y descritas como barras de guía que tienen una sección transversal circular, debe entenderse que se contemplan también otras formas de la sección transversal, tales como, por ejemplo, las de una sección transversal cuadrada o rectangular.

El armazón 32 adicionalmente incluye un par de placas actuadoras móviles 66, que definen cada una cuatro aberturas 68 que están dimensionadas para admitir las respectivas barras de guía de entre las barras superiores e inferiores de guía 62, 64 a su través para permitir que las placas actuadoras 66 se deslicen a lo largo de las barras superiores e inferiores de guía 62, 64 en una dirección normal al eje geométrico longitudinal L. Una placa móvil de unión 70 está rígidamente unida a una superficie superior de cada mitad 30a, 30b de la camisa exterior térmica, definiendo dicha placa móvil de unión un par de aberturas 72 que están dimensionadas para admitir las respectivas barras superiores de guía de entre las barras superiores de guía 62 a su través para permitir que la placa de unión 70 se deslice a lo largo de las barras superiores de guía 62 en una dirección en sustancia normal al eje geométrico longitudinal L. Cada placa de unión 70 está interconectada a una correspondiente placa actuadora 66 por medio de un par de barras de empuje 74 (Fig. 2). Como alternativa, cada placa de unión 70 puede estar interconectada a una correspondiente placa actuadora 66 por medio de un par de placas o de cualquier otra adecuada estructura de unión. Están previstos los de un par de cilindros neumáticos 76 que tienen cada uno una parte básica 78 que está unida a la placa de montaje 60 y una parte 80 que constituye el vástago del émbolo y atraviesa la placa de montaje 60 y está unida a la placa actuadora 66. Sacando los vástagos de los émbolos de los cilindros neumáticos 76, las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica son desplazadas una hacia otra en la dirección de las flechas A. Metiendo los vástagos de los émbolos de los cilindros neumáticos 76, las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica son desplazadas siendo alejadas una de otra en la dirección opuesta a la de las flechas A.

A pesar de que el armazón 32 y los cilindros neumáticos 76 han sido ilustrados y descritos como elementos que proporcionan medios para acoplar/desa-
coplar selectivamente las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica contra la superficie exterior 41 del recipiente 20, debe entenderse que también se contemplan medios alternativos tales como los que podrían preverse a modo de un brazo robótico o de un similar dispositivo actuador. Debe también entenderse que la camisa exterior térmica 30 podría como alternativa estar unida con firmeza directamente a la superficie exterior 41 del recipiente 20, tal como por medio de una soldadura o una sujeción, quedando con ello eliminada la necesidad del armazón 32 y de los cilindros neumáticos 76.

El estator electromagnético 34 tiene una forma cilíndrica y está posicionado a lo largo del eje geométrico longitudinal L siendo en general concéntrico con el recipiente 20. El estator 34 es preferiblemente soportado por el armazón 32, descansando sobre un par de travesaños 84 que se extienden entre las barras inferiores de guía 64. El diámetro interior del estator 34 está dimensionado de forma tal que cuando las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica están en sus posiciones en las que han sido totalmente metidas, las superficies exteriores 52 no estarán en contacto con las superficies interiores del estator 34. El estator 34 es preferiblemente un estator polifásico multipolar y puede ser de un tipo rotativo, de un tipo lineal o de un tipo que sea una combinación de ambos. El campo magnético creado por el estator 34 preferiblemente se mueve en torno al recipiente 20 en direcciones que son una dirección prácticamente normal o una dirección prácticamente paralela al eje geométrico longitudinal L, o una combinación de ambas. Se señala que incluso en las aplicaciones en las que se utiliza solamente un estator de tipo rotativo, donde el campo magnético se mueve en una dirección prácticamente normal al eje geométrico longitudinal L, además del movimiento rotacional del caldo metálico contenido dentro del recipiente 20 es también posible un movimiento longitudinal del caldo metálico.

El funcionamiento del estator 34 imparte una vigorosa acción de removimiento al caldo metálico que está contenido dentro del recipiente 20 sin entrar de hecho en contacto directo con el mismo. Adicionales detalles de diseño relativos a los tipos de estatores que son adecuados para la presente invención, a la disposición de estos estatores, o sea a si los mismos son rotativos o lineales o bien una combinación de ambos tipos, y a los recorridos del movimiento del flujo que corresponden a cada modalidad de estator están descritos en la solicitud de patente copendiente que tiene el Nº de Depósito 09/585.060, ha sido presentada el 1 de junio de 2000 por los inventores Lu, Wang y Norville, y tiene el número de acta 9105-6 del agente de la propiedad industrial.

En resumen, el aparato que ha sido descrito anteriormente funciona de la manera siguiente: Inicialmente, las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica son puestas en su posición en la que las mismas han sido totalmente metidas a base de meter los vástagos de los émbolos de los cilindros neumáticos 76. El recipiente 20, que en este punto está vacío, es elevado en la dirección de la flecha B a lo largo del eje geométrico longitudinal L siendo así llevado de la estación de descarga 24 a la estación de conformación 22 por medio del mecanismo de transporte 26. En una realización, el mecanismo de transporte 26 incluye un cilindro neumático (no ilustrado) que tiene una parte 90 que constituye el vástago del émbolo y está unida a una plataforma circular plana 92. Sin embargo, debe entenderse que se contemplan también otros medios para transportar el recipiente 20 tales como los que se le ocurrirían a los expertos en la materia, tales como, por ejemplo, un brazo robótico o un similar dispositivo actuador. El recipiente 20 descansa sobre la plataforma 92 y es preferiblemente unido con firmeza a la misma mediante cualesquiera de los medios que son conocidos para los expertos en la materia, tal como por ejemplo mediante sujeción con sujetadores o soldadura. Una vez que el recipiente 20 está posicionado entre las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica (como se ilustra con línea de trazos y puntos en la Fig. 2), son sacados los vástagos de los émbolos de los cilindros neumáticos 76, con lo cual las superficies interiores 50 de las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica son acopladas a la superficie exterior 41 del recipiente 20 en íntimo contacto con la misma.

El metal líquido, también llamado caldo metálico, es entonces introducido en el interior del recipiente 20 por la boca superior 44. El metal líquido es preparado con la composición adecuada y calentado en un horno hasta una temperatura superior a su temperatura de licuefacción (la temperatura a la cual una aleación completamente fundida empieza a solidificarse). Preferiblemente, el metal líquido es calentado hasta una temperatura al menos 5º Celsius superior a la temperatura de licuefacción, y dicho metal líquido es más preferiblemente calentado hasta una temperatura de aproximadamente 15º Celsius a aproximadamente 70º Celsius superior a la temperatura de licuefacción para así evitar o al menos reducir la posibilidad de solidificación prematura o de formación de una costra solidificada en el metal líquido. En una realización, el metal líquido es transferido al recipiente 20 por un cucharón (no ilustrado); si bien también se contemplan otros medios adecuados tales como una tubería.

Para evitar la formación de una costra solidificada posiblemente formada debido al contacto del metal líquido con las superficies interiores frías del recipiente 20, las paredes 40, 42 del recipiente son preferiblemente precalentadas antes de la introducción del metal líquido. Tal caldeo puede ser efectuado por medio de la camisa exterior térmica 30 (como se expondrá más adelante), por medio de elementos calentadores dispuestos internamente en el recipiente 20 (como se ha expuesto anteriormente), mediante el calentamiento del recipiente 20 durante el anterior ciclo de funcionamiento del sistema, o bien mediante cualesquiera otros medios adecuados de los que se les ocurrirían a los expertos en la materia, tal como sería el caso del calentamiento por aire a presión. Preferiblemente, cuando la aleación es la Al357 o una aleación de una composición similar, el recipiente 20 deberá estar a una temperatura de al menos 200-500º Celsius antes de la introducción del metal líquido para evitar la formación de una costra solidificada o la solidificación prematura.

A continuación de la introducción del caldo en el interior del recipiente 20, se baja preferiblemente una tapa o tapadera (no ilustrada) sobre la boca superior del recipiente 20 para impedir que escape metal fundido durante el proceso de removimiento electromagnético. La tapa puede estar hecha de cerámica, acero inoxidable o cualquier otro material adecuado. Entonces es introducido por el estator 34 un campo electromagnético para impartir al caldo metálico una vigorosa acción de removimiento. Preferiblemente, la operación de removimiento comienza inmediatamente después de haber sido posicionada la tapa sobre el recipiente 20. El metal es entonces enfriado a temperatura y velocidad controlada a lo largo de todo el proceso de removimiento por medio de la camisa exterior térmica 30, cuyo funcionamiento será expuesto más detalladamente más adelante. La remoción de calor por parte de la camisa exterior térmica 30 hace que el metal líquido comience a solidificarse, formando con ello un material que está en forma de masa semifluida semisólida.

La camisa exterior térmica 20 proporciona un control continuo de la temperatura y velocidad de enfriamiento de la masa semifluida semisólida a lo largo de todo el proceso de removimiento a fin de alcanzar lo más rápidamente posible y dentro de los límites de lo razonable la deseada temperatura de la masa semifluida y tomando en consideración las realidades metalúrgicas, a fin de lograr un tiempo de ciclo comparativamente corto. Si bien la finalidad primaria del removimiento electromagnético es la de efectuar la nucleación y el crecimiento de la fase primaria con la estructura dendrítica degenerada, viniendo los sólidos fraccionarios, el tamaño y la forma de las partículas primarias y la temperatura de descarga determinados por la temperatura y el tiempo necesarios para la difusión interior del calor, otra finalidad del proceso de removimiento es la de acrecentar la velocidad de termotransferencia convectiva entre el metal líquido y las superficies interiores 48 del recipiente 20. Una finalidad adicional del proceso de removimiento es la de reducir los gradientes de temperatura dentro del metal, proporcionando con ello un mayor control de la temperatura del metal y de la velocidad de enfriamiento. Otra finalidad adicional del proceso de removimiento es la de evitar o al menos minimizar la posibilidad de que el metal que está en contacto directo con las superficies interiores 48 del recipiente 20 forme una costra solidificada.

Una vez concluido el paso de removimiento electromagnético, las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica son puestas de nuevo en su posición en la que las mismas han sido completamente metidas a base de meter los vástagos de los émbolos de los cilindros neumáticos 76. El recipiente 20, que ahora contiene un caldo metálico que está en forma de un tocho de masa semifluida, es bajado en dirección opuesta a la de la flecha B a lo largo del eje geométrico longitudinal L hasta quedar posicionado dentro de la bobina de inducción 36 (Fig. 1). La bobina de inducción 36 es entonces activada para generar un campo magnético que funde la costra exterior solidificada del tocho de masa semifluida, deshaciendo con ello la unión superficial existente entre la superficie interior del recipiente 20 y el tocho. Adicionalmente, el campo magnético generado por la bobina de inducción 36 ejerce una fuerza de compresión radial en el tocho de masa semifluida para facilitar adicionalmente la operación de retirarlo del recipiente 20. En una realización es descargada corriente alterna a través de la bobina de inducción 36 que rodea al recipiente 20 para generar el campo magnético; si bien pueden también generarse grandes fuerzas magnéticas descargando una corriente continua de alto voltaje a través de la bobina de inducción 36 dispuesta junto a la pared de fondo 42 del recipiente 20.

Tras haber sido deshecha la unión superficial entre el tocho de masa semifluida y el recipiente 20, el tocho es entonces descargado del recipiente 20 y transferido directamente a la camisa de inyección de una prensa de moldeo o de forja, donde es conformado recibiendo su forma o configuración final. Un método para descargar el tocho de masa semifluida es el de inclinar el recipiente 20 junto con la bobina de inducción 36 a un ángulo apropiado por debajo de la horizontal para permitir que el tocho salga del recipiente 20 deslizándose por efecto de la gravedad. Tal acción de inclinación puede ser llevada a cabo por medio de un sistema que constituya una mesa basculante, por medio de un brazo robótico o bien mediante cualesquiera otros medios de inclinación como los que resultarían obvios para los expertos en la materia. Adicionalmente, si los centros de la bobina de inducción 36 y del recipiente 20 están desviados axialmente, la activación de la bobina de inducción 36 ejercerá una fuerza de empuje axial en el tocho para así facilitar adicionalmente su descarga. Adicionales detalles relativos a un tipo de bobina de inducción que es adecuado para ser usado como parte de la presente invención, así como a métodos y aparatos alternativos para la descarga del tocho de masa semifluida, están descritos en la solicitud de patente copendiente que tiene el Nº de Depósito 09/585.296, ha sido presentada el 1 de junio de 2000 por los inventores Norville, Lombard y Wang, y tiene el número de acta 9105-4 del agente de la propiedad industrial.

Haciendo ahora referencia a las Figs. 3-14, están ilustradas en las mismas varias características estructurales relativas a la camisa exterior térmica 30. Como se ilustra en la Fig. 3, las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica 30 pueden ser mútuamente distanciadas a una distancia D suficiente para permitir que el recipiente 20 sea introducido entre las mismas evitando las interferencias por rozamiento entre la superficie exterior 41 del recipiente 20 y las superficies interiores 50. Sin embargo, como se ilustra en la Fig. 4, una vez que el recipiente 20 está dispuesto en la posición apropiada a lo largo del eje geométrico longitudinal L, las mitades 30a, 30b son aproximadas una a otra para así poner a las superficies interiores 50 en íntimo contacto con la superficie exterior 41 del recipiente 20 para efectuar la transmisión de calor por conducción entre dichas superficies. Hay que señalar que cuando las mitades 30a, 30b están acopladas contra el recipiente 20 queda un intersticio G entre los bordes longitudinales 54a mútuamente enfrentados y los bordes longitudinales 54b mútuamente enfrentados.

Una función del intersticio G es la de eliminar o al menos reducir la distancia entre la superficie exterior 41 del recipiente 20 y las superficies interiores 50 de la camisa exterior térmica 30, especialmente en los casos en los que los grados de dilatación/contracción térmica varíen considerablemente entre el recipiente 20 y la camisa exterior térmica 30. En una realización, el intersticio G corresponde a la función siguiente:
f_{n} = (\alpha_{j}*\pi*r_{j}*\DeltaT_{j}) - (\alpha_{v}*\pi*r_{v}*\DeltaT_{v}), donde \alpha_{j} es el coeficiente de dilatación térmica de las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica, r_{j} es el radio de las superficies interiores 50 de las mitades 30a, 30b, \DeltaT_{j} es la máxima variación de temperatura de las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica, \alpha_{v} es el coeficiente de dilatación térmica del recipiente 20, r_{v} es el radio de la superficie exterior 41 del recipiente 20, y \DeltaT_{v} es la máxima variación de temperatura del recipiente 20. En una realización preferida, el intersticio G es al menos tan grande como f_{n}. Sin embargo, debe entenderse que el intersticio G puede adoptar otros tamaños, incluyendo todo tamaño que sea necesario para adaptarse a los distintos grados de dilatación y contracción térmica entre el recipiente 20 y la camisa exterior térmica 30.

Como se muestra en la Fig. 5, en una realización de la presente invención la camisa exterior térmica 30 está constituida por una serie de elementos individuales axialmente fraccionarios 100a, 100f que están dispuestos en forma de una pila a lo largo del eje geométrico longitudinal L para así definir una parte 101 que constituye el cuerpo principal. La división de la camisa exterior térmica 30 en elementos individuales axialmente fraccionarios 100a, 100f ayuda a reducir las corrientes parásitas que podrían de otro modo desarrollarse si la camisa exterior térmica 30 estuviese hecha de una sola pieza axialmente enteriza, y también permite lograr una mejor penetración electromagnética del campo magnético generado por el estator 34. A pesar de que en la realización ilustrada se muestra que la parte 101 que constituye el cuerpo principal consta de seis elementos axialmente fraccionarios, debe entenderse que puede usarse cualquier número de elementos axialmente fraccionarios para obtener camisas exteriores térmicas 30 de distintas alturas. En una realización, cada uno de los elementos axialmente fraccionarios 100a, 100f tiene una altura de aproximadamente 2 pulgadas, lo cual proporciona una parte 101 que constituye el cuerpo principal y tiene una altura total de aproximadamente 12 pulgadas. También debe entenderse que los elementos axialmente fraccionarios 100a-100f pueden ser como alternativa unidos solidariamente para así formar una parte enteriza y unitaria 101 que constituye el cuerpo principal.

Como se muestra en las Figs. 5 y 6, los distintos elementos axialmente fraccionarios 100a-100f están preferiblemente separados unos de otros por un material aislante eléctrico 102 para así prácticamente eliminar o al menos minimizar las pérdidas por inducción magnética a través de la camisa exterior térmica 30 durante el funcionamiento del estator 34. En la realización ilustrada, el material aislante 102 está en forma de junta de estanqueidad y está hecho de cualquier material que tenga las adecuadas características de aislamiento y sea capaz de resistir altas temperaturas del ambiente circundante. Pueden incluirse entre tales materiales por ejemplo el asbesto, el papel de fibra cerámica, la mica, los fluorocarburos, los plásticos fenólicos o determinados plásticos entre los que se incluyen cloruros de polivinilo y policarbonatos. Como alternativa, el material aislante eléctrico 102 puede comprender un recubrimiento de un barniz convencional o una capa de óxido refractario aplicada a las superficies que quedan mútuamente en contacto en los elementos axialmente fraccionarios 100a-100f. En cualquier realización, el espesor del material aislante eléctrico 102 es preferiblemente lo más pequeño posible para así impedir que se dé una importante disminución de la conductividad de la camisa exterior térmica 30. Preferiblemente, el espesor del material aislante eléctrico 102 está situado dentro de una gama de espesores que va desde el de aproximadamente 0,063 pulgadas hasta el de aproximadamente 0,125 pulgadas.

La camisa exterior térmica 30 preferiblemente incluye un distribuidor superior de aire 104 y un distribuidor inferior de aire 106 cuyas finalidades serán expuestas más adelante. Un material de junta de estanqueidad 108 está dispuesto entre el distribuidor superior 104 y el elemento axialmente fraccionario 100a y entre el distribuidor inferior 106 y el elemento axialmente fraccionario 100f, para establecer una junta hermética entre las superficies que quedan mútuamente en contacto, quedando la importancia de ello de manifiesto más adelante. El material de junta de estanqueidad 108 es cualquier material adecuado, tal como por ejemplo asbesto, mica, fluorocarburos, plásticos fenólicos o determinados plásticos que incluyen cloruros de polivinilo y policarbonatos. El material de junta de estanqueidad 108 es dispuesto de manera similar a como se dispone el material aislante 102 (Fig. 6) para formar una junta hermética continua junto a los bordes periféricos de cada uno de los distribuidores superior e inferior 104, 106. Preferiblemente, el espesor del material de junta de estanqueidad 108 está situado dentro de una gama de espesores que va desde el de aproximadamente 0,063 pulgadas hasta el de aproximadamente 0,125 pulgadas.

Los elementos axialmente fraccionarios 100a, 100f, el distribuidor superior 104 y el distribuidor inferior 106 son unidos entre sí para así formar las mitades integrales 30a, 30b de la camisa exterior térmica. En la realización ilustrada están pasadas cuatro barras roscadas 110 a través de correspondientes aberturas 112 que discurren longitudinalmente a todo lo largo de cada mitad 30a, 30b. Sin embargo, debe entenderse que para unir los elementos axialmente fraccionarios 100a-100f podría utilizarse cualquier número de barras roscadas. Una tuerca 114 y una arandela 116 son dispuestas en cada extremo de la barra 110, siendo la tuerca 114 apretada por enroscamiento en la barra 110 para así formar las mitades 30a, 30b prácticamente rígidas de la camisa exterior térmica. Se contemplan también otros medios adecuados para unir los elementos axialmente fraccionarios y los distribuidores, pudiendo consistir dichos otros medios adecuados por ejemplo en la utilización de soldadura por puntos.

Haciendo ahora referencia a las Figs. 7-8, están ilustrados en las mismas varios detalles relativos al elemento axialmente fraccionario 100f que es el más inferior. Con respecto a la siguiente descripción del elemento axialmente fraccionario 100f, excepto allí donde se indique otra cosa las características del elemento axialmente fraccionario 100f son igualmente de aplicación también a los elementos axialmente fraccionarios 100a-100e. Los elementos axialmente fraccionarios 100a-100f incluyen cada uno una pluralidad de pasajes 120 que discurren axialmente en la parte interior, y una correspondiente pluralidad de pasajes 122 que discurren axialmente en la parte exterior. Los pasajes interiores y exteriores 120, 122 están dispuestos en general a lo largo del eje geométrico longitudinal L y están repartidos circunferencialmente en las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica. Los pasajes axiales 120, 122 de cada elemento axialmente fraccionario 100a-100f son convenientemente alineados para así formar pasajes 120, 122 que discurren axialmente sin solución de continuidad y preferiblemente a todo lo largo de la parte 101 que constituye el cuerpo principal. En la realización ilustrada hay veinticuatro pasajes interiores 120 y veinticuatro pasajes exteriores 122; si bien también se contempla que otras cantidades quedan dentro del alcance de la invención. Los pasajes interiores y exteriores 120, 122 sirven para transportar un medio refrigerante a todo lo largo de la camisa exterior térmica 30 para efectuar una transmisión de calor por convección entre el medio refrigerante y la camisa exterior térmica 30, y para como resultado de ello extraer calor del recipiente 20 y de la aleación metálica contenida en el mismo. En una realización preferida, el medio refrigerante es aire comprimido; si bien se contemplan también otros tipos de medio refrigerante, tales como, por ejemplo, otros tipos de gases, o fluidos tales como agua o aceite.

Los pasajes axiales interiores 120 transportan el aire refrigerante de las aberturas de entrada 120i, definidas por el elemento axialmente fraccionario 100f que es el más inferior, a las aberturas de salida 120o (Figs. 11 y 14), definidas por el elemento axialmente fraccionario 100a que es el más superior. Preferiblemente, los pasajes interiores 120 están distanciados semiuniformemente en torno a la circunferencia de las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica para proporcionar una relativamente uniforme extracción de calor del recipiente 20. Adicionalmente, los pasajes interiores 120 están con preferencia posicionados radialmente de manera uniforme junto a la superficie interior 50 de la camisa exterior térmica 30 para minimizar el tiempo de retraso entre los ajustes del caudal del aire de refrigeración y las correspondientes variaciones de la velocidad de extracción de calor del recipiente 20 y de la aleación metálica contenida en el mismo. Sin embargo, también se contempla que quedan comprendidas dentro del alcance de la invención otras ubicaciones y formas de distanciamiento de los pasajes interiores 120. En una realización, los pasajes interiores 120 tienen un diámetro de aproximadamente 0,250 pulgadas. Sin embargo, también se contempla que quedan comprendidos dentro del alcance de la invención otros tamaños de los pasajes, viniendo el tamaño de los pasajes determinado por varias consideraciones en materia de diseño tales como, por ejemplo, el deseado caudal del aire de refrigeración, la velocidad de termotransferencia y la variación de la temperatura del aire entre las entradas 120i y las salidas 120o de los pasajes del aire de refrigeración.

Como se expondrá más detalladamente más adelante, el aire de refrigeración que sale por las aberturas de salida 120o es reenviado por medio del distribuidor superior 104 y aportado al interior de las aberturas de entrada 122i de los pasajes axiales exteriores 122 (Figs. 11 y 14). Los pasajes exteriores 122 transportan el aire de refrigeración de las aberturas de entrada 122i, que están definidas por el elemento axialmente fraccionario 100a que es el más superior, a las aberturas de salida 122o, que están definidas por el elemento axialmente fraccionario 100f que es el más inferior (Fig. 7). Preferiblemente, los pasajes exteriores 122 están distanciados uniformemente en torno a la circunferencia de las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica para proporcionar una relativamente uniforme extracción de calor del recipiente 20. Adicionalmente, los pasajes exteriores 122 están preferiblemente posicionados radialmente de manera uniforme hacia el exterior con respecto a los pasajes interiores 120. Sin embargo, también se contempla que quedan comprendidas dentro del alcance de la invención otras ubicaciones y formas de distanciamiento de los pasajes exteriores 122. Por ejemplo, los pasajes exteriores 122 podrían estar dispuestos al final del mismo radio como los pasajes interiores 120 para reducir el espesor de las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica. En una realización, los pasajes exteriores 122 tienen un diámetro de aproximadamente 0,250 pulgadas; si bien también se contempla que quedan comprendidos dentro del alcance de la invención otros tamaños.

El aire de refrigeración que sale por las aberturas de salida 122o es aportado al interior de las de una serie de entallas transversales 126 que están definidas solamente en el elemento axialmente fraccionario 100f que es el más inferior, para descargar a la atmósfera el aire de refrigeración cargado de calor. Las entallas transversales 126 discurren entre los pasajes axiales exteriores 122 y la superficie exterior 42 de la camisa exterior térmica 30 en una dirección prácticamente normal al eje geométrico longitudinal L, y cooperan con el distribuidor inferior 106 para definir aberturas de exhaustación 127 (que están ilustradas adicionalmente en la Fig. 5). Así, en lugar de expulsar el aire de refrigeración en dirección hacia abajo, con lo que el mismo podría hacer que el polvo o los residuos pasasen a flotar en el aire y pudiesen por consiguiente contaminar el sistema, el aire de refrigeración es dirigido en dirección lateral para así evitar o al menos minimizar la posibilidad de que pueda ser ocasionada contaminación.

A pesar de que el sistema del aire de refrigeración ha sido ilustrado y descrito como un sistema abierto en el que el aire de refrigeración es finalmente descargado a la atmósfera, debe entenderse que como alternativa podría utilizarse un sistema cerrado en el cual el aire de refrigeración fuese continuamente recirculado a través de la camisa exterior térmica 30. Un sistema cerrado de este tipo podría incluir medios para retirar calor del sistema, tales como por ejemplo un refrigerador, un intercambiador de calor u otro tipo de dispositivo de refrigeración. Adicionalmente, a pesar de que la camisa exterior térmica 30 ha sido ilustrada y descrita como una camisa exterior térmica en la que se utiliza una ruta del aire de refrigeración en la que se efectúan dos pasadas, debe entenderse que la camisa exterior térmica 30 podría ser como alternativa diseñada con una ruta del aire de refrigeración en la que se efectúa una sola pasada para así reducir correspondientemente el espesor de las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica. Debe también entenderse que la camisa exterior térmica 30 podría ser como alternativa diseñada con una ruta del aire de refrigeración en la que se efectuasen múltiples pasadas, o con una ruta continua del aire de refrigeración que discurriese helicoidalmente en torno a una camisa exterior térmica enteriza 30.

Hay que señalar que los pasajes interiores 120 son preferiblemente dispuestos radialmente hacia el interior con respecto a los pasajes exteriores 122 y junto a la superficie interior 50 de las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica, para maximizar el rendimiento de termotransferencia de la camisa exterior térmica 30. Más específicamente, el aire de refrigeración que circula por los pasajes interiores 120 está a una temperatura que es más baja que la del aire de refrigeración que circula por los pasajes exteriores 122. Para maximizar el rendimiento de termotransferencia, los pasajes interiores 120, que contienen el aire que está más frío, son posicionados lo más cerca posible del sitio de temperatura máxima, y concretamente en un sitio adyacente al recipiente 20. Por otro lado, los pasajes exteriores 122, que contienen aire que ha sido calentado por la transmisión de calor por convección, son posicionados en un sitio en el que es más baja la temperatura. Así, la particular ubicación de los pasajes interiores y exteriores 120, 122 sirve para maximizar la capacidad de la camisa exterior térmica 30 para extraer calor del recipiente 20 y del metal contenido en el mismo.

Además de usar refrigeración por aire a presión para extraer calor del recipiente 20, la camisa exterior térmica 30 también incluye preferiblemente medios para aportar calor al recipiente 20 para así proporcionar un adicional control de la temperatura y la velocidad de enfriamiento de la aleación metálica. Los elementos axialmente fraccionarios 100a-100f incluyen cada uno una pluralidad de orificios 130 que discurren axialmente y están dispuestos en general a lo largo del eje geométrico longitudinal L y están repartidos circunferencialmente en torno a las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica. Los orificios 130 que están practicados en cada elemento axialmente fraccionario 100a-100f son convenientemente alineados para así formar orificios axiales 130 que discurren prácticamente sin solución de continuidad a todo lo largo de la parte 101 que constituye el cuerpo principal. Dentro de cada orificio 130 está dispuesto un elemento calentador 132. En la realización ilustrada hay doce orificios 130 que tienen cada uno un diámetro de aproximadamente 0,375 pulgadas. Preferiblemente, los orificios 130 están distanciados uniformemente en torno a la circunferencia de las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica para así dar lugar a una relativamente uniforme distribución del calor. Adicionalmente, los orificios 130 están preferiblemente posicionados a la misma distancia radial como los pasajes interiores 120 del aire de refrigeración, junto a la superficie interior 50 de la camisa exterior térmica 30, para maximizar el rendimiento de termotransferencia y para minimizar el tiempo de retraso entre la activación de los elementos calentadores 132 y la aportación de calor al recipiente 20 y a la aleación metálica contenida en el mismo. Debe entenderse, sin embargo, que también se contempla que están comprendidos dentro del alcance de la invención otras cantidades, otros tamaños, otras formas de distanciamiento y otras ubicaciones de los orificios 130. Debe también entenderse que pueden incorporarse a la camisa exterior térmica 30 otros medios para aportar calor al recipiente 20, tales como, por ejemplo, una serie de pasajes de aire de calentamiento configurados de manera similar a como están configurados los pasajes 120, 122 del aire de refrigeración y adaptados para llevar un fluido calentado tal como aire.

Preferiblemente, el elemento calentador 132 es del tipo de un elemento calentador de cartucho y define una sección transversal exterior en general circular y tiene una longitud que es aproximadamente igual a la altura de la parte 101 que constituye el cuerpo principal. En una realización, el elemento calentador 132 tiene un diámetro de aproximadamente 0,375 pulgadas, una longitud total de 12 pulgadas, una gama de temperaturas que está situada entre aproximadamente 30º Celsius y aproximadamente 800º Celsius, una potencia nominal de aproximadamente 1000 vatios y una capacidad de calentamiento de aproximadamente 3.400 BTU/h (BTU = unidades térmica británicas). Sin embargo, debe entenderse que también se contemplan otros tipos, estilos y tamaños de los elementos calentadores. Algunos de los factores que deben ser tomados en consideración al seleccionar un adecuado elemento calentador incluyen la específica composición de la aleación metálica que se produce, el deseado tiempo de ciclo, el tiempo de respuesta/retraso del calentamiento, etc. Un ejemplo de un adecuado elemento calentador de cartucho eléctrico es el fabricado por la Watlow Electric Manufacturing Company de St. Louis, Missouri, con el Nº de Artículo G12A47; si bien se contemplan también otros adecuados elementos calentadores como los que se le ocurrían a un experto en la materia.

Haciendo ahora referencia a las Figs. 9-10, están ilustrados en las mismas varios detalles relativos al distribuidor inferior de aire 106. En una realización, el distribuidor inferior de aire 106 tiene un perfil exterior que corresponde al de la parte 101 que constituye el cuerpo principal, y tiene una altura de aproximadamente 2 pulgadas; si bien se contemplan también otros tamaños y configuraciones del distribuidor inferior 106 como los que se le ocurrirían a un experto en la materia. Cada mitad 30a, 30b del distribuidor inferior 106 incluye una ranura 140 de distribución de aire que discurre circunferencialmente y está definida en la superficie superior 141 discurriendo sin solución de continuidad desde un punto adyacente al borde longitudinal 54a hasta un punto adyacente al borde longitudinal 54b. Es importante el hecho de que la ranura 140 está posicionada a la misma distancia radial como los pasajes interiores 120 del aire de refrigeración y queda situada en comunicación fluídica con cada uno de los pasajes interiores 120 cuando el distribuidor inferior 106 es unido a una respectiva mitad 30a, 30b de la parte 101 que constituye el cuerpo principal. Preferiblemente, la ranura 140 tiene una anchura que es igual al diámetro de los pasajes interiores 120 o ligeramente mayor que el mismo y una profundidad que es igual a la anchura o mayor que la misma. En una realización, la ranura 140 tiene una anchura de aproximadamente 0,250 pulgadas y una profundidad de aproximadamente 0,500 pulgadas. El distribuidor inferior 106 también define una abertura 142 de entrada de aire que discurre entre la superficie inferior 143 y la ranura 140. La abertura 142 de entrada de aire tiene preferiblemente un diámetro que es aproximadamente igual a la anchura de la ranura 140. Un conectador de entrada de aire 146 es enroscado en una parte roscada interiormente 148 de la abertura de entrada 142. Una tubería 150 de suministro de aire, que está preferiblemente realizada en forma de un tubo flexible, es conectada al conectador 146 de entrada de aire. Así, el aire de refrigeración que es suministrado a través de una tubería 150 que está dispuesta en un solo punto es pasado a la ranura 140 y distribuido a cada uno de los pasajes interiores 120 del aire de refrigeración a través del distribuidor inferior 106.

Está previsto un dispositivo de valvulaje tal como la válvula 152 para controlar el caudal de aire entre una fuente 154 de suministro de aire comprimido y la tubería 150 de suministro de aire que conduce a la camisa exterior térmica 30. El control del caudal del aire de refrigeración controla a su vez la velocidad de transmisión del calor por convección entre la camisa exterior térmica 30 y el aire de refrigeración, lo cual controla correspondientemente la temperatura y la velocidad de extracción de calor de la aleación metálica que está contenida dentro del recipiente 20. En una realización preferida, la válvula 152 es una válvula dosificadora que es accionada eléctricamente y es capaz de controlar automáticamente el caudal del aire de refrigeración. Un ejemplo de una adecuada válvula dosificadora accionada eléctricamente es el de la fabricada por la SMC de Indianapolis, Indiana con el Nº de Artículo VY1D00-M5; si bien se contemplan también otras válvulas electromagnéticas adecuadas de las que se le ocurrirían a un experto en la materia. Debe entenderse que la válvula 152 podría ser como alternativa una válvula manual tal como un regulador de presión accionado manualmente o cualquier otro adecuado dispositivo que constituya una válvula.

Haciendo ahora referencia a las Figs. 11-14, están ilustrados en las mismas varios detalles relativos al elemento axialmente fraccionario 100a que es el más superior y al distribuidor superior de aire 104. Como se ha mencionado anteriormente, el aire de refrigeración que sale por las aberturas de salida 120o de los pasajes interiores 120 del aire de refrigeración es reenviado por medio del distribuidor superior 104 al interior de las aberturas de entrada 122i de los pasajes exteriores 122. Más específicamente, están definidas en la superficie inferior 161 del distribuidor superior 104 las de una serie de ranuras oblicuas 160. Es importante el hecho de que cada ranura 160 tiene una longitud, una orientación y una ubicación que hacen que la ranura 160 quede posicionada directamente sobre un correspondiente par de pasajes interior y exterior 120p, 122p (Fig. 11) cuando el distribuidor superior 104 es unido a la parte 101 que constituye el cuerpo principal. De esta manera, las ranuras 160 ponen a los de los correspondientes pares de pasajes 120p, 122p en comunicación fluídica entre sí, dirigiendo con ello el aire que sale de los pasajes interiores 120 al interior de los pasajes exteriores 122. Preferiblemente, la ranura 160 tiene una anchura que es aproximadamente igual al diámetro mayor de los pasajes interiores y exteriores 120, 122 o mayor que el mismo, y una profundidad que es igual a la anchura o mayor que la misma. En una realización, la ranura 160 tiene una anchura de aproximadamente 0,250 pulgadas y una profundidad de aproximadamente 0,500 pulgadas. En una realización alternativa, el fondo de la ranura 160 puede ser redondeado para proporcionar una más suave transición entre los pasajes interiores y exteriores 120, 122, reduciendo con ello la caída de presión a través del distribuidor superior 104. En otra realización del distribuidor superior 104, las ranuras individuales 160 pueden ser sustituidas por una ranura que discurra circunferencialmente y sin solución de continuidad desde un punto adyacente al borde longitudinal 54a hasta un punto adyacente al borde longitudinal 54b y esté posicionada en comunicación fluídica con cada una de las aberturas de salida 120o y de las aberturas de entrada 122i.

Haciendo referencia a las Figs. 12-13, está ilustrado en las mismas un método para efectuar el cableado de los elementos calentadores 132; si bien debe entenderse que también se contempla que quedan dentro del alcance de la invención otros métodos de cableado. Específicamente, el distribuidor superior 104 define una serie de orificios de salida 164 que lo atraviesan discurriendo entre la superficie inferior 161 y la superficie superior 165. Cada uno de los orificios de salida 164 queda alineado con el correspondiente orificio de entre los orificios 130 para los elementos calentadores cuando el distribuidor superior 104 es unido a la parte 101 que constituye el cuerpo principal. Los conductores eléctricos 166 que salen de los extremos de los elementos calentadores 132 son pasados por los orificios de salida 164 hasta un punto situado en el exterior del distribuidor superior 104. Los conductores eléctricos 166 son pasados a través de un conector eléctrico hermético 168, que es a su vez enroscado en una parte roscada interiormente 169 del orificio de salida 164. Los conductores 166 son entonces preferiblemente encaminados en un cable eléctrico 170 y conectados a un controlador 172 de los elementos calentadores. Un ejemplo de un adecuado controlador de elementos calentadores es el fabricado por la Watlow Electric Manufacturing Company de Winona, Minnesota con el Nº de Artículo DC1V-6560-F051; si bien también se contemplan otros controladores adecuados como los que se le ocurrirían a un experto en la materia.

Preferiblemente, se emplea un controlador lógico programable (no ilustrado) u otro dispositivo similar para controlar automáticamente la velocidad de enfriamiento del caldo metálico que está contenido en el interior del recipiente 20, tal como un controlador PID (PID = derivado integral proporcional) de circuito cerrado, así como para controlar o supervisar otros parámetros y características del sistema. Por ejemplo, el controlador lógico programable (o PLC) puede estar configurado para regular el caudal del aire de refrigeración controlando el funcionamiento de la válvula reguladora 152, y para activar los elementos calentadores 132 controlando el funcionamiento del controlador 172 de los elementos calentadores. Adicionalmente, el PLC puede ser usado para controlar las operaciones en las que se meten o se sacan los vástagos de los émbolos de los cilindros neumáticos 76, 78 y/o el funcionamiento del mecanismo de transporte 26. El PLC podría ser también utilizado para supervisar varios sensores de temperatura o termopares adaptados para proporcionar una realimentación en circuito cerrado para permitir un mayor control de la temperatura y de la velocidad de enfriamiento del caldo metálico contenido dentro del recipiente 20. Adicionalmente, el PLC podría ser usado para controlar el funcionamiento de otros dispositivos utilizados dentro del sistema, tales como el estator 34 o la bobina de inducción 36.

Se da a continuación un resumen del funcionamiento de la camisa exterior térmica 30 con respecto al control de la temperatura y de la velocidad de enfriamiento del caldo metálico. Como se ha expuesto anteriormente, la camisa exterior térmica 30 tiene preferiblemente la capacidad de controlar la velocidad de enfriamiento de la aleación metálica contenida en el recipiente 20 dentro de una gama de velocidades de enfriamiento que va desde la de aproximadamente 0,1º Celsius por segundo hasta la de aproximadamente 10º Celsius por segundo. La importancia de mantener tal estrecho control de la temperatura y de la velocidad de enfriamiento radica en el hecho de que así se regula la solidificación del metal líquido para su transformación en una masa semifluida semisólida para así asegurar que se obtendrán los deseados parámetros del proceso de conformación en estado semisólido y que se lograrán las deseadas propiedades del material. Adicionalmente, los cortos tiempos de ciclo que van asociados al proceso de conformación en estado semisólido de la presente invención requieren un relativamente más alto grado de control de la temperatura y de la velocidad de enfriamiento en comparación con los anteriores procesos de conformación que presentan más largos tiempos de ciclo. Además se ha descubierto que controlando la temperatura inicial del recipiente 20 antes de la introducción del caldo metálico puede ser reducido con eficacia el tiempo de ciclo que va asociado al proceso de conformación en estado semisólido.

Tras haber sido la camisa exterior térmica 30 apretada contra la superficie exterior 41 del recipiente 20 y puesta así en íntimo acoplamiento con la misma, se introduce en el recipiente 20 metal líquido. Casi al instante comienza a pasar calor del metal líquido a la pared lateral 40 del recipiente 20 en virtud de la transmisión de calor que tiene lugar tanto por conducción como por convección. Al aumentar la temperatura de la pared lateral 40 es transferido calor, primariamente por conducción, de la pared lateral 40 a las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica. Actuando como disipadores de calor, las mitades 30a, 30b de la camisa exterior térmica disipan rápidamente y con eficacia el calor al ambiente circundante mediante transmisión de calor por convección, siendo así dicho calor transferido al aire a presión que circula por los pasajes 120, 122 del aire de refrigeración, siendo dicho aire a presión a su vez descargado a la atmósfera a través de las aberturas de exhaustación de aire 127. El calor es también disipado al ambiente circundante por termotransferencia por convección por medio de las corrientes de aire que circulan por junto a las superficies exteriores al descubierto de la camisa exterior térmica 30.

Regulando la cantidad de aire que circula por los pasajes 120, 122 del aire de refrigeración, se logra un cierto grado de control de la temperatura y de la velocidad de enfriamiento de la aleación metálica que está contenida en el interior del recipiente 20. Por ejemplo, incrementando el caudal del aire que pasa por los pasajes 120, 122 es disipada al ambiente circundante una mayor cantidad de calor, lo cual hace a su vez que disminuya correspondientemente la temperatura de la camisa exterior térmica 30. Al hacer que disminuya la temperatura de la camisa exterior térmica 30, es incrementada la velocidad de termotransferencia entre el recipiente 20 y la camisa exterior térmica 30, lo cual hace que aumente correspondientemente la velocidad de extracción de calor de la aleación metálica que está contenida en el interior del recipiente 20, con lo cual disminuye su temperatura y aumenta su velocidad de enfriamiento. Análogamente, la disminución de la cantidad de aire que pasa por los pasajes 120, 122 ejerce el efecto de hacer que disminuya correspondientemente la velocidad de enfriamiento del metal que está contenido en el interior del recipiente 20. En otra realización de la invención, la temperatura de entrada del aire de refrigeración que es introducido en el interior de la camisa exterior térmica 30 puede ser variada para proporcionar un adicional control de la temperatura y de la velocidad de enfriamiento de la aleación metálica que está contenida en el interior del recipiente 20.

Puesto que la temperatura y las velocidades de enfriamiento son algo difíciles de controlar tan sólo mediante refrigeración por aire a presión, están incluidos elementos calentadores 132 para proporcionar un mayor grado de control. Puesto que los ajustes que se hacen en un circuito de control eléctrico son típicamente más precisos que los ajustes que se hacen en un circuito de control neumático, la inclusión de los elementos calentadores eléctricos 132 proporciona un mayor grado de precisión de toda la estrategia de control. Más específicamente, los elementos calentadores 132 son integrados en el sistema de control para así contar con un tipo de circuito de calentamiento eléctrico controlado por realimentación. Si el circuito de refrigeración por aire a presión sobrepasa la temperatura perseguida o la velocidad de enfriamiento perseguida (es decir, llegando a alcanzar una temperatura demasiado baja, o bien llegando a alcanzar una excesiva velocidad de enfriamiento), la activación de los elementos calentadores 132 estabilizan el sistema y hace que el mismo recupere la deseada temperatura perseguida como objetivo y la deseada velocidad de enfriamiento perseguida como objetivo. El tiempo de ciclo de los elementos calentadores 132 es dependiente de la capacidad de caldeo de los elementos calentadores 132, de la deseada cantidad de precisión del circuito de control, del tiempo de retraso que es inherente a los circuitos de control eléctrico y neumático, de la temperatura y de la velocidad de enfriamiento perseguidas, y de otros factores que afectan la transmisión de calor. Como se ha expuesto anteriormente, los elementos calentadores 132 pueden ser también usados para precalentar el reciente 20 antes de la introducción del metal líquido para evitar la formación de una costra solidificada. Preferiblemente, el recipiente 20 debería ser precalentado para evitar la solidificación prematura o formación de una costra solidificada.

Debe entenderse que la capacidad de calentamiento/refrigeración de la camisa exterior térmica 30 puede ser modificada para adaptarla a otros procesos de conformación en estado semisólido o para producir particulares composiciones del metal o de la aleación metálica. Por ejemplo, la capacidad de calentamiento/refrigeración de la camisa exterior térmica 30 puede ser modificada variando el número, el tamaño o la ubicación de los pasajes de refrigeración 120, 122, incrementando/reduciendo la temperatura de entrada o el caudal del aire de refrigeración, añadiendo/retirando elementos calentadores 132 o variando la capacidad de calentamiento, el tiempo de ciclo o la ubicación de los elementos calentadores 132, modificando la relación de forma del recipiente 20 y/o de la camisa exterior térmica 30, o haciendo el recipiente 20 y/o la camisa exterior térmica 30 de un material distinto.

Si bien la invención ha sido ilustrada y descrita en detalle en los dibujos y en la anterior descripción, debe considerarse que dichos dibujos y dicha descripción tienen carácter ilustrativo y no limitativo, entendiéndose que ha sido ilustrada y descrita la realización preferida, y que se recaba protección para todos los cambios y modificaciones que quedan dentro del alcance de la invención según se la define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (48)

1. Aparato que es para controlar la temperatura de un caldo metálico y comprende:

un recipiente (20) que incluye un interior y un exterior, conteniendo dicho interior el caldo metálico;

una camisa exterior térmica (30);

caracterizado por el hecho de que dicha camisa exterior térmica (30) incluye una primera parte (30a) y una segunda parte (30b); y

un mecanismo actuador que está acoplado a dichas partes primera y segunda de dicha camisa exterior térmica, estando dicho mecanismo actuador adaptado para desplazar relativamente dichas partes primera y segunda con respecto a dicho recipiente y posicionar selectivamente dichas partes primera y segunda en comunicación térmica con dicho recipiente (20) para efectuar termotransferencia entre dicho recipiente y dicha camisa exterior térmica (30).

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que las superficies primera y segunda quedan en íntimo contacto con el exterior de dicho recipiente.

3. El aparato de la reivindicación 2, en el que dicho exterior de dicho recipiente (20) define una superficie redonda (41); y

en el que dichas superficies primera y segunda (50) son en sustancia complementarias de dicha superficie redonda (41).

4. El aparato de la reivindicación 3, en el que dicha superficie redonda (41) tiene una forma prácticamente cilíndrica.

5. El aparato de la reivindicación 1, en el que dichas partes primera y segunda (30a, 30b) son mitades semicilíndricas prácticamente simétricas.

6. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha primera superficie (50) se extiende entre los de un primer par de bordes axiales (54a, 54b) y dicha segunda superficie (50) se extiende entre los de un segundo par de bordes axiales (54a, 54b), quedando los de dicho primer par de bordes axiales (54a, 54b) dispuestos de forma tal que quedan distanciados de los de dicho segundo par de bordes axiales (54a, 54b) cuando dichas superficies primera y segunda (50) son acopladas a dicho exterior de dicho recipiente (20) quedando en íntimo contacto con el mismo.

7. El aparato de la reivindicación 6, en el que existe un intersticio (G) entre los de dicho primer par de bordes axiales (54a, 54b) y los de dicho segundo par de bordes axiales (54a, 54b) cuando dichas superficies primera y segunda (50) son acopladas a dicho exterior de dicho recipiente (20) quedando así en íntimo contacto con el mismo, estando dicho intersticio (G) dimensionado para permitir la relativa dilatación y contracción térmica entre dicho recipiente (20) y dicha camisa exterior térmica (30).

8. El aparato de la reivindicación 7, en el que dicho intersticio (G) corresponde a una función f_{n} = (\alpha_{j}*\pi*r_{j}*\DeltaT_{j}) - (\alpha_{v}*\pi*r_{v}*\DeltaT_{v}), donde:

\alpha_{j} es un coeficiente de dilatación térmica de dichas partes primera y segunda (30a, 30b) de dicha camisa exterior térmica (30);

r_{j} es un radio de dichas superficies primera y segunda (50) de dicha camisa exterior térmica (30);

\DeltaT_{j} es una máxima variación de temperatura de dichas partes primera y segunda (30a, 30b) de dicha camisa exterior térmica (30);

\alpha_{v} es un coeficiente de dilatación térmica de dicho recipiente (20);

r_{v} es un radio de dicho exterior de dicho recipiente (20);

\DeltaT_{v} es una máxima variación de temperatura de dicho recipiente (20); y

siendo dicho intersticio (G) al menos tan grande como f_{n}.

9. El aparato de la reivindicación 6, en el que cada una de dichas partes primera y segunda (30a, 30b) de dicha camisa exterior térmica (30) define superficies prácticamente planas primera y segunda junto a dichos bordes axiales (54a, 54b), estando dichas superficies prácticamente planas primera y segunda de dicha primera parte (30a) orientadas en sustancia paralelamente a dichas superficies prácticamente planas primera y segunda de dicha segunda parte (30b) cuando dichas superficies primera y segunda (50) son acopladas a dicho exterior de dicho recipiente (20) quedando así en íntimo contacto con el mismo.

10. El aparato de la reivindicación 1, en el que dichas partes primera y segunda (30a, 30b) de dicha camisa exterior térmica (30) están hechas de un material no magnético.

11. El aparato de la reivindicación 9, en el que dichas partes primera y segunda (30a, 30b) de dicha camisa exterior térmica (30) están hechas de bronce.

12. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha camisa exterior térmica (30) controla la velocidad de enfriamiento del caldo metálico dentro de una gama de velocidades de enfriamiento que va desde la de aproximadamente 0,1 grados Celsius por segundo hasta la de aproximadamente 10 grados Celsius por segundo.

13. El aparato de la reivindicación 1, en el que cada una de dichas partes primera y segunda (30a, 30b) de dicha camisa exterior térmica (30) comprende una pluralidad de elementos axialmente fraccionarios (100a-100f), quedando dichos elementos axialmente fraccionarios (100a-100f) mutuamente unidos para así formar dichas partes primera y segunda (30a, 30b) de forma tal que cada una de las mismas es prácticamente rígida.

14. El aparato de la reivindicación 13, en el que está dispuesto un material aislante eléctrico (102) entre los adyacentes de entre los de dicha pluralidad de elementos axialmente fraccionarios (100a-100f).

15. El aparato de la reivindicación 13, en el que dichos elementos axialmente fraccionarios (100a-100f) de cada una de dichas partes primera y segunda (30a, 30b) quedan unidos mutuamente por al menos una barra (110) que atraviesa aberturas axiales (112) definidas a través de cada uno de dichos elementos axialmente fraccionarios (100a-100f).

16. El aparato de la reivindicación 1 o 2, en el que dichas partes primera y segunda (30a, 30b) de dicha camisa exterior térmica (30) están firmemente unidas a dicho exterior de dicho recipiente (20).

17. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho recipiente (20) incluye una primera parte longitudinal que está unida en una unión pivotante a una segunda parte longitudinal, estando dichas partes primera y segunda (30a, 30b) de dicha camisa exterior térmica (30) respectivamente unidas a dichas partes longitudinales primera y segunda de dicho recipiente (20).

18. El aparato de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente medios para transportar dicho recipiente (20) entre una primera posición axial en la que el mismo está alejado de dicha camisa exterior térmica (30) y una segunda posición axial en la cual dicho recipiente (20) está dispuesto entre dichas partes primera y segunda (30a, 30b) de dicha camisa exterior térmica (30).

19. El aparato de la reivindicación 1, que comprende además un estator (34) que está dispuesto en torno a dichas partes primera y segunda (30a, 30b) de dicha camisa exterior térmica (30), estando dicho estator (34) adaptado para impartir una fuerza de removimiento electromagnético a dicho caldo metálico.

20. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha camisa exterior térmica (30) incluye medios para controlar la velocidad de enfriamiento del caldo metálico, teniendo dichos medios de control una precisión de aproximadamente 0,1 grados Celsius por segundo.

21. El aparato de la reivindicación 20, en el que dichos medios de control controlan la velocidad de enfriamiento del caldo metálico dentro de una gama de velocidades de enfriamiento que va desde la de aproximadamente 0,1 grados Celsius por segundo hasta la de aproximadamente 10 grados Celsius por segundo.

22. El aparato de la reivindicación 20, en el que dicha camisa exterior térmica (30) incluye una pluralidad de pasajes (120, 122) que están adaptados para llevar un medio refrigerante, circulando dicho medio refrigerante por los de dicha pluralidad de pasajes (120, 122) para extraer calor del caldo metálico.

23. El aparato de la reivindicación 22, en el que dicho medio refrigerante es aire.

24. El aparato de la reivindicación 22, en el que la camisa exterior térmica (30) incluye una pluralidad de elementos calentadores (132), siendo dichos elementos calentadores (132) capaces de ser activados para aportar calor a dicho caldo metálico.

25. El aparato de la reivindicación 24, en el que dichos elementos calentadores (132) son eléctricos.

26. El aparato de la reivindicación 25, que comprende además:

una válvula electromagnética (152) para regular el caudal de dicho medio refrigerante; y

un controlador (172) que está acoplado eléctricamente a dicha válvula electromagnética (152) para controlar dicho caudal de dicho medio refrigerante y a los de dicha pluralidad de elementos calentadores eléctricos (132) para controlar la activación de dichos elementos calentadores eléctricos (132).

27. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho mecanismo actuador incluye:

un armazón (32) que está adaptado para soportar dichas partes primera y segunda (30a, 30b) de forma tal que las mismas son móviles;

un primer actuador (76) acoplado a dicha primera parte (30a);

un segundo actuador (76) acoplado a dicha segunda parte (30b); y

estando dichos actuadores primero y segundo (76) adaptados para desplazar respectivamente dichas partes primera y segunda (30a, 30b) en una primera dirección en la que las mismas son aproximadas una a otra para así acoplar a dichas partes primera y segunda (30a, 30b) contra dicho exterior de dicho recipiente (20), y en una segunda dirección en la cual dichas partes primera y segunda son apartadas una de otra para así desacoplar a dichas partes primera y segunda (30a, 30b) de dicho exterior de dicho recipiente (20).

28. El aparato de la reivindicación 27, en el que dicho armazón (32) incluye:

una primera placa de montaje (60);

una segunda placa de montaje (60);

una pluralidad de elementos de guía (62, 64) que discurren entre dichas placas de montaje primera y segunda (60);

una primera placa actuadora (66) que está soportada por al menos dos de dichos elementos de guía (62, 64) de forma tal que puede deslizarse por sobre los mismos y está acoplada a dicha primera parte (30a), estando dicho primer actuador (76) acoplado entre dicha primera placa de montaje (60) y dicha primera placa actuadora (66);

una segunda placa actuadora (66) que está soportada por al menos dos de dichos elementos de guía (62, 64) de forma tal que puede deslizarse por sobre los mismos y está acoplada a dicha segunda parte (30b), estando dicho segundo actuador (76) acoplado entre dicha segunda placa de montaje (60) y dicha segunda placa actuadora (66); y

siendo dichos actuadores primero y segundo (76) capaces de desplazar por deslizamiento dichas placas actuadoras primera y segunda (66) a lo largo de dichos elementos de guía (62, 64) para desplazar a dichas partes primera y segunda (30a, 30b) en dichas direcciones primera y segunda.

29. El aparato de la reivindicación 28, en el que dichos actuadores primero y segundo (76) son cilindros neumáticos.

30. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho exterior de dicho recipiente (20) define una sección transversal exterior prácticamente cilíndrica, y en el que dichas partes primera y segunda (30a, 30b) definen superficies (50) que son en sustancia complementarias de dicha sección transversal exterior circular.

31. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha camisa exterior térmica (30) tiene un eje geométrico (L), definiendo dicha primera parte (30a) una primera superficie axial que se extiende entre los de un primer par de bordes que discurren axialmente, definiendo dicha segunda parte (30b) una segunda superficie axial que se extiende entre los de un segundo par de bordes que discurren axialmente; y

en el que los de dichos pares primero y segundo de bordes que discurren axialmente quedan dispuestos con un distanciamiento entre sí cuando dichas superficies primera y segunda (50) son acopladas contra dicho exterior de dicho recipiente (20).

32. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha camisa exterior térmica (30) comprende:

una parte que constituye un cuerpo y tiene un eje geométrico (L) e incluye:

una pluralidad de primeros pasajes axiales (120) para dirigir un fluido en una primera dirección axial; y

una pluralidad de segundos pasajes axiales (122) para dirigir a dicho fluido en una segunda dirección axial que es general opuesta a dicha primera dirección axial; y

un distribuidor (104) que tiene al menos una vía de fluido (160), estando dicha vía de fluido (160), que es al menos una, posicionada en comunicación fluídica con dichos pasajes axiales primeros y segundos (120, 122) para reenviar a dicho fluido de dicha primera dirección axial a dicha segunda dirección axial.

33. La camisa exterior térmica (30) de la reivindicación 32, en la que dicho distribuidor (104) tiene una pluralidad de dichas vías de fluido (160), estando cada una de dichas vías de fluido (160) posicionada en comunicación fluídica con los de los correspondientes pares de dichos pasajes axiales primeros y segundos (120, 122) para reenviar dicho fluido de dicha primera dirección axial a dicha segunda dirección axial.

34. La camisa exterior térmica (30) de la reivindicación 33, en la que dicho distribuidor (104) tiene una primera superficie (161) que está encarada en dirección axial y define una pluralidad de ranuras (160) en la misma, teniendo dicha parte que constituye el cuerpo una segunda superficie que está encarada en la dirección axial y define aberturas de los de dicha pluralidad de dichos pasajes axiales primeros y segundos (120, 122), estando dicha primera superficie (161) que está encarada en dirección axial dispuesta directamente junto a dicha segunda superficie que está encarada en la dirección axial, quedando cada una de las de dicha pluralidad de ranuras (160) posicionada en comunicación fluídica con los de los correspondientes pares de dichos pasajes axiales primeros y segundos (120, 122) para reenviar a dicho fluido de dicha primera dirección axial a dicha segunda dirección axial.

35. La camisa exterior térmica (30) de la reivindicación 32, en la que dicha parte que constituye el cuerpo tiene una forma prácticamente cilíndrica, estando dichos pasajes axiales primeros y segundos (120, 122) posicionados circunferencialmente en torno a dicha parte que constituye el cuerpo, estando dichos primeros pasajes axiales (120) dispuestos radialmente hacia el interior con respecto a dichos segundos pasajes axiales (122).

36. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha camisa exterior térmica (30) comprende:

una parte que constituye el cuerpo y tiene un eje geométrico (L) e incluye una pluralidad de pasajes axiales (120) que están adaptados para transportar un fluido a través de los mismos; y

un distribuidor (106) que tiene una vía de fluido (140) que está posicionada en comunicación fluídica con las aberturas de entrada de los de dicha pluralidad de pasajes axiales (120) para distribuir dicho fluido a cada uno de dichos pasajes axiales (120).

37. La camisa exterior térmica (30) de la reivindicación 36, en la que dicho distribuidor (106) tiene una primera superficie (141) que está encarada en la dirección axial y define una ranura (140) en la misma, teniendo dicha parte que constituye el cuerpo una segunda superficie que está encarada en la dirección axial y define dichas aberturas de entrada, estando dicha primera superficie (141) que está encarada en la dirección axial dispuesta directamente junto a dicha segunda superficie que está encarada en la dirección axial, estando dicha ranura (140) posicionada en comunicación fluídica con cada una de dichas aberturas de entrada para distribuir dicho fluido a cada uno de dichos pasajes axiales (120).

38. La camisa exterior térmica (30) de la reivindicación 37, en la que dicha parte que constituye el cuerpo y dicho distribuidor (106) tienen cada uno una forma prácticamente cilíndrica, estando los de dicha pluralidad de pasajes axiales (120) posicionados circunferencialmente en torno a dicha parte que constituye el cuerpo, discurriendo dicha vía de fluido (140) en torno a dicha primera superficie (141) que está encarada en la dirección axial en una dirección circunferencial.

39. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicha camisa exterior térmica (30) comprende:

una pared que tiene una superficie exterior (52) que se extiende a lo largo de un eje geométrico (L);

una pluralidad de pasajes (122) que discurren al menos parcialmente a través de dicha pared y están adaptados para transportar un fluido por los mismos; y

una pluralidad de aberturas (127) que parten de dicha superficie exterior (52) y están posicionadas en comunicación fluídica con los respectivos pasajes de dicha pluralidad de pasajes (122) para descargar dicho fluido en una dirección transversal con respecto a dicho eje geométrico (L).

40. Método que es para controlar la velocidad de enfriamiento de un caldo metálico y comprende los pasos de:

prever un recipiente (20);

prever una camisa exterior térmica (30);

introducir el caldo metálico en el interior del recipiente (20); y

estando dicho método caracterizado por el hecho de que la camisa exterior térmica (30) incluye una primera parte (30a) que define una primera superficie (50) y una segunda parte (30b) que define una segunda superficie (50), siendo las partes primera y segunda (30a, 30b) de la camisa exterior térmica (30) desplazables relativamente con respecto al recipiente (20), comprendiendo el método adicionalmente el paso de usar un mecanismo actuador acoplado a las partes primera y segunda (30a, 30b) de la camisa exterior térmica (30) para desplazar relativamente las partes con respecto al recipiente y para posicionarlas selectivamente en comunicación térmica con el recipiente (20) y efectuar termotransferencia entre el recipiente (20) y la camisa exterior térmica (30) para controlar la velocidad de enfriamiento del caldo metálico dentro del recipiente (20).

41. El método de la reivindicación 40, en el que la camisa exterior térmica (30) incluye una pluralidad de pasajes (120, 122) que discurren al menos parcialmente a través de la misma; y

en el que el paso de efectuar termotransferencia comprende el establecimiento de un flujo de fluido a través de los pasajes (120, 122).

42. El método de la reivindicación 41, en el que el fluido está a una temperatura que es inferior a una temperatura de la camisa exterior térmica (30) para extraer calor del caldo metálico.

43. El método de la reivindicación 42, en el que el fluido es aire comprimido.

44. El método de la reivindicación 43, en el que la camisa exterior térmica (30) incluye una pluralidad de elementos calentadores (132); y

en el que el paso de efectuar termotransferencia comprende la activación de los elementos calentadores (132) para aportar calor al caldo metálico.

45. El método de la reivindicación 44, en el que el control comprende:

la regulación del flujo de fluido que pasa por los pasajes (120, 122); y

la regulación de la activación de los elementos calentadores (132).

46. El método de la reivindicación 40, en el que la camisa exterior térmica (30) tiene un eje geométrico (L), definiendo la primera parte (30a) de la camisa exterior térmica (30) una primera superficie axial (50), definiendo la segunda parte (30b) de la camisa exterior térmica (30) una segunda superficie axial (50) que está encarada en una dirección que es en general opuesta a aquélla en la que está encarada la primera superficie axial (50); y

en el que el posicionamiento incluye el paso de desplazar las partes primera y segunda (30a, 30b) de la camisa exterior térmica (30) en direcciones en general opuestas hasta que las superficies axiales primera y segunda (50) quedan acopladas al recipiente (20) en íntimo contacto con el mismo para efectuar una transmisión de calor por conducción entre el recipiente (20) y la camisa exterior térmica (30).

47. El método de la reivindicación 40, que comprende además el paso de transportar el recipiente (20) entre una primera posición axial en la que el mismo está alejado de la camisa exterior térmica (30) y una segunda posición axial en la cual el recipiente (20) se encuentra dispuesto entre las partes primera y segunda (30a, 30b) de la camisa exterior térmica (30).

48. El método de la reivindicación 40, que comprende además los pasos de prever un estator (34) y de

activar el estator (34) para impartir una fuerza removedora electromagnética al caldo metálico.