ES2283621T3 - Aparato para el moldeo por colada continua de bandas de metal. - Google Patents
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Abstract
Aparato para moldear por colada continua vertical bandas de metal, que comprende un molde (10) que tiene extremos superior e inferior, una cavidad (C) de molde de extremo abierto con una abertura (E) de entrada de molde en el extremo superior y una abertura de salida de banda en el extremo superior, una artesa (11) de colada para contener metal fundido presentado dicha artesa de colada una abertura (11A) de descarga en comunicación directa con la cavidad (C) de molde para alimentar metal fundido en la abertura (E) de entrada de molde pasando por una interconexión entre la artesa (11) de colada y el molde (10), un dispositivo (14) de sellado que forma una junta de sellado en dicha interconexión artesa de colada-molde para evitar que el metal fundido entre en dicha interconexión, y un dispositivo (12) de alimentación de metal fundido para suministrar metal fundido a la artesa (11) de colada y mantener un nivel de metal fundido en la misma, caracterizado porque dicho dispositivo (14) de sellado comprende una superficie (10A) de soporte de elemento de sellado plano horizontal dirigida hacia arriba en el molde (10) en el extremo superior del mismo, extendiéndose dicha superficie (10A) de soporte de elemento de sellado alrededor de la abertura (E) de entrada del molde, una superficie (11B) plana dirigida hacia abajo en la artesa de colada, extendiéndose dicha superficie (11B) dirigida hacia abajo alrededor de la abertura (11A) de descarga de la artesa de colada, y un elemento (14A) de sellado formado por una hoja de grafito y que está en enganche de sellado constante con ambas, dicha superficie (10A) de soporte de elemento de sellado horizontal en el molde (10) y dicha superficie (11B) dirigida hacia abajo de la artesa (11) de colada, extendiéndose dicho elemento (14A) de sellado alrededor de la abertura (E) de entrada del molde y la abertura (11A) de descarga de la artesa (11) de colada.
Description
Aparato para el moldeo por colada continua de
bandas de metal.
Esta invención se refiere a aparatos para
moldear por colada continua vertical bandas de metal y, más
particularmente, a aparatos del tipo de los que comprenden: un
molde que tiene extremos superior e inferior, una cavidad de molde
de extremo abierto con una abertura de entrada de molde en el
extremo superior y una abertura de salida de banda en el extremo
inferior, una artesa de colada para contener metal fundido,
presentando dicha artesa de colada una abertura de descarga en
comunicación directa con la cavidad de molde para alimentar metal
fundido en la abertura de entrada de molde pasando por una
interconexión entre la artesa de colada y el molde, un dispositivo
de sellado que forma una junta de sellado en dicha interconexión
artesa de colada - molde para evitar que el metal fundido entre en
dicha interconexión, y un dispositivo de alimentación de metal
fundido para suministrar metal fundido a la artesa de colada y
mantener un nivel de metal fundido en la misma.
El documento US 3 797 555 A da a conocer un
aparato de colada continua de este tipo. Una importante
característica de tal aparato es que el molde tiene lo que a menudo
se denomina como "mazarota caliente" (hot top), es
decir, que el nivel de la superficie del metal fundido dentro del
aparato de colada es sustancialmente superior, concretamente en la
artesa de colada, al nivel en el que se inicia la solidificación del
metal fundido contra las paredes frías de la cavidad del molde.
En el aparato de colada continua con mazarota
caliente hay un cuerpo contiguo de metal fundido que se extiende
desde un cierto nivel dentro de la artesa de colada hacia abajo
hasta un nivel inferior al nivel dentro de la cavidad del molde en
el que se inicia la solidificación del metal fundido. Por
consiguiente, no hay ningún punto dentro de la cavidad de molde en
el que la atmósfera pueda interferir con la solidificación del
metal. Otra ventaja de la técnica de colada con mazarota caliente
se encuentra en la presión metalostática más elevada resultante por
el hecho de tener el nivel del metal fundido en la artesa de colada,
en lugar de en otro punto del molde.
Para el funcionamiento fiable del aparato de
colada y el mantenimiento de una alta calidad de la colada, es
necesario proporcionar un sellado fiable en la interconexión artesa
de colada-molde, es decir, en el punto en el que el
metal fundido que se alimenta continuamente al molde fluye a través
de la abertura de descarga de la artesa de colada y entra en la
cavidad del molde. Proporcionar un sellado fiable es particularmente
difícil en los aparatos de colada en los que el molde se hace
oscilar para facilitar el movimiento del metal solidificado a
través de la cavidad del molde. También resulta difícil proporcionar
las grandes superficies de sellado que son esenciales para un
sellado fiable.
Un objeto de la invención es proporcionar un
dispositivo de sellado fiable en la interconexión artesa de
colada-molde en aparatos de colada del tipo
descrito anteriormente.
Según la invención, un aparato de colada
continua del tipo indicado al inicio se caracteriza porque el
dispositivo de sellado comprende: una superficie de soporte de
elemento de sellado plano horizontal dirigida hacia arriba en el
molde en el extremo superior del mismo, extendiéndose dicha
superficie de soporte de elemento de sellado alrededor de la
abertura de entrada del molde, una superficie plana dirigida hacia
abajo en la artesa de colada, extendiéndose dicha superficie
dirigida hacia abajo alrededor de la abertura de descarga de la
artesa de colada, y un elemento de sellado formado por una lámina
de grafito y que está en enganche de sellado constante con ambas,
dicha superficie de soporte de elemento de sellado horizontal en el
molde y dicha superficie dirigida hacia abajo de la artesa de
colada, extendiéndose dicho elemento de sellado alrededor de la
abertura de entrada del molde y la abertura de descarga de la
artesa de colada.
En el aparato según la invención, el sellado en
la interconexión artesa de sellado-molde se realiza
mediante un dispositivo de sellado muy simple y barato con un
elemento de sellado interpuesto entre un par de superficies
horizontales planas, una en la artesa de colada y la otra en el
molde. La artesa de colada y el metal que contiene aplican la
presión necesaria para el sellado. Si el molde se hace oscilar
verticalmente, la artesa de colada puede disponerse fácilmente para
oscilar junto con el molde. Si el molde se hace oscilar
adicionalmente en horizontal, las oscilaciones horizontales no
necesitan incluir a la artesa de colada, porque la artesa de colada
y el molde pueden deslizarse horizontalmente uno respecto a otro
sobre el elemento de sellado sin perjudicar el efecto de sellado
del dispositivo de sellado.
La invención se describirá con mayor detalle a
continuación con referencia a los dibujos adjuntos en los que se
ilustra esquemáticamente una realización del molde de colada
continua según la invención.
La figura 1 es una vista en sección vertical a
lo largo de la línea I-I de la figura 2 de un
aparato de colada continua que aplica la invención, incluyendo el
aparato un molde y una artesa de colada con medios asociados para
suministrar metal fundido;
la figura 1A muestra una parte de la figura 1
dibujada a mayor escala para ilustrar más claramente la parte
inferior de la artesa de colada y la parte superior del molde así
como un dispositivo de sellado interpuesto;
la figura 2 es una vista en planta del aparato
mostrado en la figura 1 con la parte de la artesa de colada
superpuesta al molde omitida; y
la figura 3 es una vista en sección vertical a
lo largo de la línea III-III de la figura 2.
En la realización de la invención mostrada a
modo de ejemplo en los dibujos, se usa un molde 10 de colada
continua para el moldeo vertical de bandas de metal, especialmente
bandas de metales no ferrosos o aleaciones, tales como cobre o
aleaciones a base de cobre. El metal fundido que debe colarse en el
molde 10 se alimenta continuamente desde un canal de alimentación o
artesa 11 de colada a una cavidad C de molde que se extiende en
vertical a través de una abertura E de entrada del molde alargada
rectangular en el extremo superior del molde. A medida que el metal
avanza hacia abajo en la cavidad del molde, se solidifica para
formar una línea sólida en forma de una banda S que sale a través
de una abertura de descarga en el extremo inferior del molde.
Debajo del molde 10 la banda S solidificada pasa entre rodillos R de
retirada que funcionan para retirar la banda del molde a una
velocidad constante.
La artesa 11 de colada recibe el metal fundido
desde un horno (no mostrado) a través de un canal 12 (mostrado sólo
parcialmente) que incluye una varilla 13 de tapón convencional para
controlar el flujo hacia la artesa de colada de manera que se
mantenga un nivel sustancialmente fijo de metal fundido en la artesa
de colada. Este control del flujo puede llevarse a cabo empleando
técnicas convencionales que no es necesario describir.
Más particularmente, el metal fundido se
alimenta al molde 10 a través de una abertura 11A de salida
rectangular que se forma en el lado 11B inferior horizontal plano
de la artesa 11 de colada y que se extiende sustancialmente
conjuntamente con la abertura E de entrada del molde. Tal como se
describirá más detalladamente más adelante, la artesa 11 de colada
descansa sobre una superficie 10A superior horizontal plana del
molde 10 por medio de un dispositivo 14 de sellado. Este
dispositivo de sellado sirve para evitar que el metal fundido se
salga lateralmente en la interconexión artesa de
colada-molde formada por dicha superficie 10A
superior del molde y la dicha superficie 11B inferior de la artesa
11 de colada, es decir, esa superficie plana horizontal que rodea
la abertura 11A de salida.
Durante el funcionamiento del aparato de colada
continua ilustrado, el molde 10 está montado entre un par de
bloques M de montaje de una máquina de colada, que puede ser de
diseño convencional. El molde 10 propiamente dicho comprende un par
de paredes laterales anchas separadas, generalmente designadas por
15, y un par de paredes 16 de extremo estrechas formadas por un par
de barras de grafito y que salvan el espacio entre los lados
internos opuestos de las paredes 15 laterales, de modo que las
paredes 15, 16 laterales y de extremo definen conjuntamente la
cavidad C del molde. La figura 2 muestra claramente la forma
rectangular de la cavidad C del molde, vista en la dirección en la
que se mueve el metal colado a través del paso formado por la
cavidad del molde.
Las paredes 15 laterales tienen esencialmente el
mismo diseño. Cada pared lateral comprende dos partes principales,
concretamente una plancha o bloque 17 de grafito paralelepípeda, del
que una cara, la cara 17A interior, está dirigida hacia la cavidad
C del molde y la otra cara 17B exterior u opuesta se dirige en
contra de la cavidad del molde, y una placa 18 de soporte que se
fija a los bloques M de montaje y soporta y protege el bloque 17 de
grafito. La placa 18 de soporte cubre toda la cara exterior del
bloque 17 de grafito y también se engancha en los extremos del
mismo. El bloque 17 de grafito y su construcción son únicos y se
describirán detalladamente más adelante, mientras que la placa 18
de soporte puede ser de un diseño esencialmente convencional y no
necesita describirse adicionalmente.
Durante el funcionamiento del aparato de colada
continua ilustrado, el molde 10 se hace oscilar al menos en la
dirección vertical, es decir, en la dirección de movimiento del
metal que está colándose, tal como se indica por una doble flecha
OV en la figura 3. Preferiblemente, también se hace oscilar
horizontalmente, tal como se indica por una doble flecha OH, de
modo que hay un movimiento relativo de oscilación horizontal del
molde 10 y la artesa de colada en la dirección longitudinal
paralela de la abertura E de entrada del molde. La oscilación o las
oscilaciones pueden efectuarse por cualquier mecanismo adecuado.
Varios tipos de mecanismos de oscilación del molde se
conocen en la técnica de la colada continua.
conocen en la técnica de la colada continua.
Puesto que la artesa 11 de colada descansa
constantemente sobre el elemento 14A de sellado, debe tener una
cierta movilidad en la dirección vertical con respecto al bastidor
del aparato de colada para permitir las oscilaciones verticales sin
que el elemento 14A de sellado pierda su efecto de sellado. Las
oscilaciones horizontales pueden adecuarse mediante movimientos de
deslizamiento horizontales del molde 10 y la artesa 11 de colada
uno respecto al otro, que se permiten de manera sencilla por el
elemento 14A de sellado.
Asociado a cada pared 15 lateral hay un sistema
de enfriamiento, que es convencional en gran medida salvo por una
parte del mismo. Esta parte se incluye en el bloque 17 de grafito y
comprende una serie de tubos 19 refrigerantes, paralelos de metal,
tal como cobre. Otras partes (no mostradas) del sistema incluyen
medios incorporados en las placas 18 de soporte para hacer pasar un
refrigerante líquido a través de los tubos 19 refrigerantes en el
bloque 17 de grafito. Tal como se muestra en los dibujos, los tubos
se extienden horizontalmente, es decir, transversalmente a la
dirección en la que se mueve el metal colado a través de la cavidad
C del molde, entre extremos opuestos del bloque 17 de grafito a lo
largo de un plano vertical aproximadamente central entre las caras
grandes verticales de los bloques 17 de grafito.
El bloque 17 de grafito de cada pared 15 lateral
está formado por un gran número de hojas o láminas 20 de grafito
delgadas (grosor de, por ejemplo, aproximadamente 1 mm), alargadas,
rectangulares a modo de banda delgada, que se apilan con sus
superficies o caras anchas enganchándose unas con otras y con sus
superficies o bordes longitudinales estrechos formando
conjuntamente los lados o caras anchas de la pila recta a modo de
plancha paralelepípeda o el bloque 17 de grafito así formado. La
cara 17A interior del bloque 17 de grafito montado en el molde 10
forma uno de los lados de la cavidad C del molde.
Preferiblemente, las láminas 20 están hechas de
grafito escamoso, es decir, grafito hecho esencialmente de escamas
compactas que se orientan de tal manera que se extienden en planos
sustancialmente paralelos a las caras de las hojas de grafito de
las que se han cortado las láminas. Las hojas (láminas o placas) de
grafito de este tipo están disponibles ya como productos
comerciales. Un atractivo particular de tales hojas de grafito es
que su conductividad térmica en direcciones paralelas a las caras es
considerablemente mejor que su conductividad térmica en
perpendicular a las caras. Ejemplos de productos de hoja de grafito
disponibles comercialmente, adecuados para el bloque 17 de grafito,
se comercializan por SIPRI Elektrografit GmbH, Meitingen en Ausburg,
Alemania, bajo la denominación SIGRAFLEX-F (hojas)
y SIGRAFLEX-L (placas).
Para lograr las mejores propiedades de
conductividad térmica posibles, es deseable que la densidad del
grafito que forma la lámina sea lo mayor posible. Puede resultar
ventajoso, por lo tanto, aumentar la densidad de las hojas de
grafito escamoso disponibles en el mercado sometiendo a las hojas, o
láminas cortadas de las mismas, a un tratamiento de densificación,
tal como laminado, antes de formar las pilas.
Antes de formarse el bloque 17 de grafito
apilando las láminas 20, se forman, por ejemplo se perforan,
aberturas en las láminas para permitir el alojamiento de tubos 15
refrigerantes. El tamaño de las aberturas debería coincidir con
precisión con el tamaño de los tubos 19 refrigerantes de manera que
se logre una fijación ajustada de los tubos en las aberturas. Una
fijación de este tipo es esencial para obtener una transferencia de
calor eficiente desde el grafito al refrigerante líquido que fluye
en los tubos refrigerantes.
Un procedimiento convencional para formar la
pila a partir de las láminas 20 perforadas es sujetar un extremo de
los tubos 19 refrigerantes en un elemento de extremo (no mostrado),
preferiblemente una placa de metal rectangular de aproximadamente
la longitud y la anchura de las láminas 20, de modo que los tubos se
extiendan en una relación paralela con precisión, y entonces
deslizar las láminas 20 sobre los extremos opuestos de los tubos y
empujarlas a lo largo de los tubos hasta que se enganchan cara a
cara una con otra. Cuando todas las láminas 20 necesarias para
formar la pila se han añadido, se aplica un elemento de extremo
similar a la pila y se aplica presión en direcciones opuestas a
través de los elementos de extremos para compactar la pila y las
láminas 20 que forman la pila. Dicha compactación mejora el contacto
de las láminas con los tubos 19 refrigerantes y, de este modo,
favorece la transferencia de calor desde las láminas 20 al
refrigerante que fluye en los tubos.
Siguiendo el montaje anteriormente descrito del
bloque 17 de grafito con los tubos 19 refrigerantes alojados en el
mismo, las caras 17A, 17B grandes del bloque de grafito se
mecanizan, por ejemplo mediante fresado, de modo que el bloque 17
de grafito se reduce a las dimensiones precisas adecuadas y tendrá
superficies suaves. El bloque 17 así terminado se monta entonces en
su placa 18 de soporte, después de lo cual la pared 15 lateral
formada por el bloque 17 de grafito y la placa 18 de soporte se
instala en la máquina de colada.
En la posición instalada de las paredes 15, 16
laterales y de extremo, las superficies de extremo superiores
planas horizontales de los bloques 17 y las paredes 16 de extremo
forman la superficie 10A superior que se extiende alrededor de la
abertura E de entrada del molde. La superficie 10A superior soporta
un elemento 14A de sellado plano que, durante el funcionamiento del
aparato de colada continua, forma el dispositivo 14 de sellado
junto con la superficie 10A del molde y la superficie 11A de la
artesa de colada, estando los lados opuestos del elemento 14 de
sellado entonces en enganche de sellado con estas superficies.
El elemento 14 de sellado está fabricado a
partir de un material de hoja de grafito similar o idéntico al
material de hoja de grafito del que están hechas las láminas 20 del
bloque 17 de grafito. En la realización ilustrada, el elemento 14A
de sellado comprende tan sólo una única hoja o capa, pero puede
comprender alternativamente una pluralidad de hojas o capas
superpuestas.
Naturalmente, el elemento 14A de sellado tiene
que montarse en la superficie 10A superior o, alternativamente, en
la superficie 11B inferior de la artesa 11 de colada, de modo que
durante el funcionamiento del aparato de colada el elemento de
sellado estará retenido en la posición de sellado apropiada con sus
caras enganchadas sellando la superficie 10A del molde y la
superficie 11B inferior de la artesa 11 de colada. Varios métodos y
medios para retener el elemento 14A de sellado en la posición
adecuada son factibles. El medio de retención actualmente preferido
es el ilustrado en la figura 1A y comprende un marco 14B, por
ejemplo de cobre, que se sujeta a la superficie 10A superior del
molde 10 para encerrar y retener el elemento 14A de sellado.
Tal como se ha indicado anteriormente, el
dispositivo 14 de sellado puede comprender una pluralidad de
elementos de sellado similares al elemento 14A de sellado
ilustrado. Por ejemplo, además del elemento 14A de sellado
ilustrado colocado sobre la superficie 10A superior del molde 10,
puede proporcionarse un elemento de sellado similar y fijarse a la
superficie 11B inferior de la artesa 11 de colada de modo que,
durante el funcionamiento, se enganchará de manera deslizante y
sellando el elemento 14A de sellado mencionado en primer lugar.
En la realización ilustrada, la artesa 11 de
colada se coloca en un rebaje formado entre las partes superiores
de las paredes 15 de superficie de molde. Esta colocación de la
artesa de colada no tiene importancia significativa en el contexto
de la invención.
Claims (6)
1. Aparato para moldear por colada continua
vertical bandas de metal, que comprende
un molde (10) que tiene extremos superior e
inferior, una cavidad (C) de molde de extremo abierto con una
abertura (E) de entrada de molde en el extremo superior y una
abertura de salida de banda en el extremo superior,
una artesa (11) de colada para contener metal
fundido presentado dicha artesa de colada una abertura (11A) de
descarga en comunicación directa con la cavidad (C) de molde para
alimentar metal fundido en la abertura (E) de entrada de molde
pasando por una interconexión entre la artesa (11) de colada y el
molde (10), un dispositivo (14) de sellado que forma una junta de
sellado en dicha interconexión artesa de
colada-molde para evitar que el metal fundido entre
en dicha interconexión, y
un dispositivo (12) de alimentación de metal
fundido para suministrar metal fundido a la artesa (11) de colada y
mantener un nivel de metal fundido en la misma,
caracterizado porque dicho dispositivo
(14) de sellado comprende
una superficie (10A) de soporte de elemento de
sellado plano horizontal dirigida hacia arriba en el molde (10) en
el extremo superior del mismo, extendiéndose dicha superficie (10A)
de soporte de elemento de sellado alrededor de la abertura (E) de
entrada del molde,
una superficie (11B) plana dirigida hacia abajo
en la artesa de colada, extendiéndose dicha superficie (11B)
dirigida hacia abajo alrededor de la abertura (11A) de descarga de
la artesa de colada, y
un elemento (14A) de sellado formado por una
hoja de grafito y que está en enganche de sellado constante con
ambas, dicha superficie (10A) de soporte de elemento de sellado
horizontal en el molde (10) y dicha superficie (11B) dirigida hacia
abajo de la artesa (11) de colada, extendiéndose dicho elemento
(14A) de sellado alrededor de la abertura (E) de entrada del molde
y la abertura (11A) de descarga de la artesa (11) de colada.
2. Aparato según la reivindicación 1, en el que
el molde (10) comprende un par de paredes (15) laterales,
comprendiendo cada pared lateral un bloque (17) de grafito vertical
formado por una pila de láminas (20) de grafito alargadas y
formando un extremo de dicho bloque parte de dicha superficie (10A)
de soporte de elemento de sellado del molde.
3. Aparato según la reivindicación 2, en el que
las láminas (20) de grafito de la pila se extienden desde la
abertura (E) de entrada de la cavidad (C) del molde hasta la
abertura de salida y en el que dicha parte de la superficie (10A)
de soporte del elemento de sellado en el molde (10) se forma por los
extremos de las láminas.
4. Aparato según la reivindicación 3, en el que
una pluralidad de tubos (19) refrigerantes se extienden
horizontalmente a través del bloque (17) de grafito a través del
aberturas formadas en las láminas (20) de grafito.
5. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que el molde (10) comprende además un
par de paredes (16) de extremo de grafito que salvan los espacios
entre las paredes (15) laterales, teniendo dichas paredes de
extremo caras de extremo superiores horizontales planas que están al
nivel de dicho un extremo de dichos bloques (17) de grafito y
forman partes de dicha superficie (10A) de soporte de elemento de
sellado en el molde.
6. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que dicha superficie (11B) dirigida
hacia debajo de la artesa (11) de colada puede deslizarse con
respecto al elemento (14) de sellado.
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