ES2310553T3 - Un procedimiento y un aparato para reducir las perdidas por despunte durante el laminado de chapas y lingotes. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para reducir las pérdidas de despuntes en el laminado de lingotes metálicos, caracterizado por las etapas de: (a) proporcionar un lingote que tiene, al menos, un extremo conformado que se extiende en una dirección transversal a una dirección de laminado, en el que dicho extremo conformado tiene, al menos, dos porciones de tamaño aumentado que se extienden longitudinalmente en la dirección de laminado y están posicionadas en unas posiciones opuestas y separadas transversalmente, adyacentes a las caras de borde opuestas del lingote, teniendo dichas porciones de tamaño aumentado una región intermedia de dimensión longitudinal reducida entre las mismas, definida por una dimensión "Delta"; incluyendo, al menos, uno de dichos lingotes unos ahusamientos superior e inferior que se extienden en una dirección transversal a la dirección de laminado a través de una anchura de dicho lingote, respectivamente, desde una cara de laminado superior y una cara de laminado inferior de dicho lingote a través de dichas porciones de tamaño aumentado y a través de dicha región intermedia, en el que la dimensión "Delta" se define como una distancia que separa la superficie más exterior de las porciones de tamaño aumentado desde la región intermedia; y (b) dirigir una pluralidad de pases de laminado sobre dicho lingote para reducir el grosor del mismo y alargar dicho lingote, en el que dichas porciones de tamaño aumentado que se extienden longitudinalmente y dichos ahusamientos superior e inferior que se extienden transversalmente minimizan la formación de condiciones de solapamiento/laminación y lengüeta, respectivamente, en el extremo conformado del lingote, con lo cual se reducen las pérdidas de material de fundición ocasionadas por dichas condiciones.

Description

Un procedimiento y un aparato para reducir las pérdidas por despunte durante el laminado de chapas y lingotes.

La presente invención se refiere, en general, al laminado de lingotes metálicos y, más particularmente, a unos procedimientos y a un aparato para incrementar la producción del laminado de lingotes y el rendimiento del tren de laminado, por ejemplo, minimizando las pérdidas finales por despunte en el laminado de unas chapas planas. Este incremento favorable en la producción del material y en el rendimiento del laminado se logra mediante una configuración nueva del extremo del lingote de chapa y conformada en uno o en ambos extremos del lingote, preferentemente, durante la fusión del lingote. La invención se aplica de una manera máximamente ventajosa a la fabricación de unos productos de fábrica, de aluminio.

Descripción de la técnica anterior

Un procedimiento usado ampliamente para la fabricación de chapas, chapas y productos laminares de aluminio conlleva inicialmente la fusión vertical semicontinua de unos lingotes en forma de chapas los cuales incluyen un extremo frontal más inferior, al cual se refiere la técnica como el "tope" del lingote. El tope se conforma a medida que el metal líquido se solidifica sobre la chapa inferior móvil o chapa iniciador el cual está situado en el fondo abierto del molde. Después de la solidificación, el tope asume la configuración de la forma de la chapa inferior. La chapa inferior se mueve continuamente hacia abajo y alejado del molde a medida que el lingote metálico solidificado sale a través del extremo abierto del molde en la posición ocupada previamente por la chapa inferior. La sección transversal del lingote metálico de fusión vertical asume la configuración de una sección transversal horizontal del molde. Las paredes laterales del molde y las paredes laterales del lingote solidificado que sale del molde, se rocían con agua para incrementar el grado de solidificación. Esta técnica de fundición se conoce como fundición de coquilla directa o fundición "CC", todas las cuales son muy conocidas en la técnica. Después de que el lingote fundido ha alcanzado una longitud deseada, se detiene entonces el flujo de metal fundido sobre el molde y se retira el lingote solidificado del sitio donde ha sido fundido para su procesamiento adicional. Es una práctica común en la fundición CC comercial verter una pluralidad de lingotes en un foso de colada con una pluralidad de moldes yuxtapuestos. Por supuesto que es fácilmente comprensible para aquellas personas expertas en la técnica que la presente invención es apropiada para su uso conjuntamente con otros sistemas de fundición semicontinua tales como, por ejemplo, la fundición electromagnética (fundición ECM).

Se puede descostrar además la parte superior de los lingotes de fundición CC o ECM para eliminar las imperfecciones de la superficie de la colada en estado tosco y homogeneizarla, calentándola en un horno para proporcionar una química uniforme a través de la sección transversal de los lingotes antes de laminarlos. A fin de procesar los lingotes que han sido tratados de esta manera, para convertirlos en unos productos finales útiles, tales como chapas, chapas, láminas o similares, se calientan los lingotes hasta una temperatura de laminado deseada y se someten a una pluralidad de pasos de desbaste de laminado en caliente en un tren de laminación de desbastes planos. Convencionalmente, dichos trenes de laminación usan una o más plataformas del tren desbastador reversible.

Las superficies libres que existen sobre un lingote o una chapa de anchura, longitud y grosor finitos permiten que ocurra una deformación de laminado no uniforme en las dimensiones de longitud y de anchura durante el laminado en caliente. Esta deformación no uniforme ocasiona un alargamiento de la chapa en la región central de la misma, que conforma una condición de "lengüeta" convexa que se extiende longitudinalmente, en los extremos de la misma, particularmente en unas chapas de aluminio las cuales se cepillan en un laminador reversible, normalmente sin tener que usar unos cilindros laterales o de borde. Por lo tanto, la conformación de una condición de lengüeta es común en el laminado del aluminio incluso en unos trenes de laminación equipados con cilindros de borde. El fenómeno de la deformación no uniforme antes mencionado es más riguroso en la dirección longitudinal de la chapa que conduce a otra condición referida en la técnica como "superpuesta", "solapada" o "cuarteada". Estas condiciones inaceptables en los extremos de las chapas se desarrollan a peor a medida que continúa el laminado y se deberán eliminar, en definitiva, mediante cizallado por despunte para permitir que continúe posteriormente el laminado. Algunos trenes de laminación tienen una limitación acerca de la longitud de los despuntes, debido a las limitaciones del equipo de cizallado de los despuntes y deberán tomar dos o más despuntes para despuntar la longitud necesaria dictada por las deformaciones solapadas y de lengüeta. En algunos casos, se ha observado que se puede producir un alargamiento riguroso del extremo de la chapa durante los primeros pases de laminación los cuales, idealmente, exigirían su eliminación despuntando el extremo intermedio aunque puede que no sea posible si el grosor de la chapa es demasiado grande para cizallar los despuntes. Entonces, en dichos casos la deformación del extremo empeora, ocasionando unas pérdidas adicionales por despuntes terminales a medida que el laminado continúa. Se conoce en la técnica que una menor longitud de despunte proporciona obviamente los beneficios de recuperación del metal y/o los beneficios operacionales en caso de que se pueda posponer el despunte a unas operaciones de laminado posteriores. Se conoce además en la técnica que el fenómeno de solapado y de cuarteado puede, algunas veces, en casos extremos, hacer que las superficies inferiores y superiores de la chapa estén abocardadas hacia arriba y hacia abajo más allá de los extremos de la chapa en la línea central horizontal. Este solapado deberá cizallarse para permitir laminarlo hasta un grosor inferior para que pueda entrar con seguridad dentro de un equipo tren de laminación continua. Además, los extremos abocardados del "cuarteado" desplazan o de cualquier manera dañan las superficies de la mesa de laminado y los rodillos de trabajo lo cual puede interrumpir la producción. Se conoce también en la técnica que el solapado ocasiona una fisura interna de laminación en el metal que se acrecienta durante el laminado y dará como resultado unos productos de chapas y láminas defectuosos a menos que sean eliminados mediante cizallado de los despuntes.

Se han emprendido algunos trabajos experimentales por unos colegas de los Solicitantes en un esfuerzo para reducir las pérdidas por despunte en el laminado de las chapas, ahusando los extremos de los lingotes de chapa al mecanizar los bordes transversales superiores e inferiores del lingote para perfilar un perfil del extremo en forma de flecha un poco truncado cuando se visualice el lingote en una vista lateral longitudinal. Se realizaron unas pruebas internas sobre unos lingotes que tenían unos extremos ahusados de 30º, 38º y 45º. Se observó que la forma óptima estaba comprendida en un ahusamiento entre unos 30º y 34º para reducir el problema de "superposición", "solapado", "cuarteado". Este ahusamiento profundo de 30º a 34º alcanzado por el mecanizado representa un coste añadido al proceso de fabricación y ocasiona también algunas pérdidas de material. Además, mientras que se redujo un poco el problema del "cuarteado" por medio de los extremos cónicos mecanizados, el problema de alargamiento de la "lengüeta", es decir, un extremo que sobresale conformado de manera convexa (en una vista en planta), seguía estando presente.

En la patente U.S. nº 4,344,309 de Matsuzaki, se propone un proceso para evitar el crecimiento del solapado "boca de pez" que trata del laminado de unas chapas de acero. Se conforman unos rebajos en los extremos de la chapa de acero, laminando parcialmente los extremos de la chapa en bocados de mecanizado, reversibles, cortos, los cuales se supone que minimizan la formación de solapamientos en las chapas de acero. Se conforman también unos rebajos en la dirección de la anchura en los bordes laterales opuestos de los extremos de la chapa, extendiendo verticalmente los rodillos de la misma manera en un intento de evitar la formación de cavidades en V. El laminado progresa además para reducir la chapa de acero, con una laminación lateral de borde adicional, con la formación de unos recesos intermedios requeridos. Este programa de laminado elaborado que se dice que minimiza la formación de solapes y de cavidades en V en las chapas de acero requiere un tiempo de laminado adicional y, de esta manera, añade costes al producto final. Además, varios trenes desbastadores de chapas, particularmente en la industria del aluminio, no están equipados con los rodillos laterales verticales requeridos en la patente U.S. nº 4.344.309. La literatura sugiere también la conformación de los extremos de los lingotes de acero mediante la formación de una pirámide truncada en el extremo inferior de un lingote para minimizar las pérdidas por despunte al mismo tiempo que se emplean unos rodillos laminadores del borde de las chapas de acero. Una vez más, estas propuestas no se pueden aplicar a los trenes desbastadores de aluminio los cuales no emplean unos rodillos laterales o de borde que usan rodillos orientados verticalmente.

La presente invención resuelve los problemas de la técnica anterior proporcionando un procedimiento, un aparato y un lingote de chapa conformado para reducir el despunte del extremo laminado en caliente, sobre, al menos, el extremo de tope de una chapa, lo cual incrementa ampliamente la productividad del tren de laminación y el rendimiento del metal, particularmente en el laminado en caliente de los productos de fábrica, de aluminio.

La presente invención contempla un procedimiento, un producto y un aparato el cual proporciona un lingote que tiene una configuración especial y que está conformado sobre, al menos, el extremo de tope de un lingote, conformado preferentemente durante la fusión del mismo. El lingote de chapa configurado de manera especial, proporcionado por la presente invención minimiza la formación de solapamiento/cuarteado así como de lengüetas durante el laminado de las chapas, reduciendo así las pérdidas por despunte para aumentar la productividad del tren de laminación y la recuperación del metal.

La invención proporciona además una chapa inferior conformado de manera especial, que se usa en la fusión del lingote de chapa para proporcionar un extremo de tope conformado en el lingote, para minimizar la formación del solapamiento/cuarteado y lengüeta durante el subsiguiente desbaste/laminación en caliente. Controlando la forma del extremo del lingote de acuerdo con la presente invención, se proporciona un despunte más fácil debido al hecho de que el lingote laminado es más fino en el momento en que se requiera el despunte. Todavía más, la presente invención contempla el uso de un molde tipo "de mazarota caliente" que se va a colocar dentro del molde al finalizar el vertido del material de fundición del lingote para dar una forma especial al extremo frontal del lingote similar a la forma del extremo de tope. Por lo tanto, se minimizan también los problemas comunes de pérdida por despunte de laminado, relacionados con las lengüetas, el solapamiento/cuarteado en el extremo frontal. Todavía más, la presente invención proporciona un lingote de chapa que tiene, al menos, un extremo conformado de manera especial mediante fusión o mecanizado para reducir la formación de problemas de lengüetas y solapado durante el laminado.

Sumario de la invención

La presente invención contempla un aparato que comprende una chapa inferior o chapa iniciador conformado de una manera especial para conferir una forma similar al extremo de tope de un lingote de chapa de aluminio fundido en coquilla directa (CC) o fundición electromagnética (ECM). La invención está dirigida también a un lingote de chapa que tiene uno o los dos extremos conformados de manera especial, ya sea mediante moldeo o mecanizado. La invención incluye además un proceso o procedimiento para reducir las pérdidas por despunte de los extremos en el laminado de lingotes de chapa metálicos, proporcionando un lingote de chapa que tiene, al menos, un extremo conformado de manera especial ya sea por moldeo y/o mecanizado. La invención encuentra una utilidad especial en la industria metálica del aluminio.

Dicho en pocas palabras, un aparato de acuerdo con la presente invención incluye una chapa inferior o chapa iniciador para perfilar el extremo de tope de un lingote de chapa en una estación de fusión semicontinua. La chapa inferior tiene una forma genéricamente rectangular en una vista en planta. Cuando se toma una vista lateral longitudinal en sección transversal, la chapa inferior tiene una región central elevada la cual se ahusa hacia abajo en unos extremos opuestos y separados transversalmente del mismo, para perfilar unas regiones rebajadas que se extienden hacia abajo en unos extremos transversales opuestos. La región central elevada y las regiones finales rebajadas separadas transversalmente de la chapa inferior están ahusadas en las porciones laterales opuestas cuando se visualizan en una vista en alzado lateral del borde estrecho para proporcionar unas superficies planas las cuales se interconectan a lo largo de una línea común que se extiende longitudinalmente a lo largo de la dimensión larga de la chapa. En vez de las superficies planas
que conforman los ahusamientos, se pueden perfilar también los ahusamientos por medio de unas superficies curvas.

Después de la fusión del lingote, la chapa inferior conformado de manera especial y descrito anteriormente confiere una forma sustancialmente especial similar a la del extremo de tope del lingote de chapa fundido. Los expertos en la técnica podrán apreciar que el metal solidificado se encogerá y abarquillará separándose del molde y asumirá una forma ligeramente distinta en su dimensión. Más específicamente, si la forma de la chapa inferior se considera como el negativo, entonces el extremo de tope del lingote fundido allí se puede considerar como la imagen positiva del mismo. De esta manera, el extremo de tope del lingote tiene unas porciones de tamaño aumentado que se extienden longitudinalmente hacia fuera, las cuales se inclinan hacia abajo hasta una región central intermedia rebajada. Los lados de las porciones terminales de tamaño aumentado y de la región intermedia rebajada incorporan unos bordes ahusados o curvos. Se puede emplear además un molde tipo mazarota caliente conformada de modo similar o una forma especial similar en el extremo frontal del lingote. Al finalizar el proceso de fusión, cuando se emplea esta realización, se permite entonces que el metal fundido rellene el molde superior conformado de manera especial para proporcionar un lingote de chapa que tiene un extremo frontal con una misma forma una forma similar a, la del extremo de tope. De esta manera, se minimizan las pérdidas por despunte debido a los problemas de lengüetas y solapamientos en ambos extremos de la chapa laminada.

La presente invención contempla también la conformación de la forma especial del extremo, descrita anteriormente, para uno o los dos extremos de un lingote de chapa fundido convencionalmente mediante una técnica de mecanizado o de forja o de una deformación metálica parecida después de la fusión. Mientras que la operación de mecanizado o de forja representa un elemento de coste adicional sobre la fusión in situ, se cree que se verá más que compensada por los ahorros realizados a través de la recuperación incrementada de material debido a la reducción de las pérdidas por despunte de los extremos y a la eficacia incrementada del tren de laminado.

Un proceso de la presente invención incluye la etapa de proporcionar un lingote de chapa que tenga al menos uno de los extremos conformado, preferentemente el extremo de tope. El (los) extremo(s) conformado(s) tiene(n) al menos dos porciones finales de tamaño aumentado que se extienden longitudinalmente hacia fuera en unas posiciones opuestas y separadas transversalmente, adyacentes a las caras de borde o de laminado opuestas del lingote de chapa que tiene una región o regiones con una dimensión longitudinal reducida o una región intermedia rebajada entre las mismas. El (los) extremo(s) conformado(s) del lingote incluye(n) también unos ahusamientos superiores e inferiores que se extienden transversalmente a través de la anchura del lingote, respectivamente, desde una cara superior de laminado y una cara inferior de laminado del lingote a través de las porciones finales de tamaño aumentado que se extienden hacia fuera y también a través de la región intermedia rebajada de dimensiones longitudinales reducidas. Las porciones finales conformadas de manera especial del lingote de chapa se conforman preferentemente mediante fusión usando una chapa final conformado de forma parecida y un molde de mazarota caliente. Como alternativa, el extremo conformado de manera especial se puede perfilar ya sea mecanizando o forjando un lingote de chapa fundido convencionalmente. Sin embargo, el procedimiento actualmente preferente de la invención, incluye la etapa de proporcionar un lingote de chapa con la forma especial conformada durante la fusión a modo de una chapa inferior perfilado. El extremo frontal del lingote de chapa puede dejarse plano, como en la práctica de fusión convencional, o bien, se puede someter a una etapa de conformación usando un molde conformado, similar al molde de mazarota caliente, para perfilar la forma especial descrita anteriormente en la parte frontal del lingote cuando termine el proceso de fusión. Además, la presente invención contempla que el extremo frontal, si se deja plano después de su fusión, se puede mecanizar o forjar hasta que se aproxime a la forma especial del extremo de tope, incluyendo las porciones de tamaño aumentado finales con la porción intermedia rebajada en medio, así como a medida que se extienda transversalmente el ahusamiento desde las caras de laminado superiores e inferiores del lingote. Como alternativa, el extremo frontal y/o el extremo de tope del lingote de chapa, si se deja plano después de su fusión, se puede mecanizar o forjar o laminar parcialmente solamente para proporcionar un ahusamiento transversal a través de las caras de laminado superiores e inferiores (sin las porciones de tamaño aumentado finales) para minimizar el problema de solapamiento en el extremo frontal del lingote laminado.

Un proceso de la presente invención puede incluir también la etapa de dirigir un despunte intermedio del extremo de la chapa parcialmente laminada, en la que el redespunte a cizalla confiere una forma especial a la chapa. El extremo cizallado incluye unas porciones finales de tamaño aumentado y una porción central intermedia rebajada, para minimizar la formación de lengüetas durante el laminado subsiguiente.

El proceso de acuerdo con la presente invención concluye por laminación inversa del lingote de chapa en una pluralidad de pases de reducción a través de un tren laminador de desbaste en caliente reversible para reducir el grosor y aumentar la longitud del lingote, con lo cual el(los) extremo(s) del(los) lingote(s) de chapa conformado de manera especial minimiza(n) la formación de solapamientos y de lengüetas para mejorar la recuperación del material, reduciendo así las pérdidas por despunte y para incrementar el rendimiento del tren de laminado aumentando el rendimiento total del metal.

Estas, así como otras ventajas y características de la presente invención, se pondrán de manifiesto más fácilmente cuando se haga referencia a los dibujos adjuntos tomados en combinación con la descripción detallada subsecuente.

Breve descripción de los dibujos

- la Figura 1 es una vista en perspectiva, simplificada fragmentada, de un extremo de la chapa que muestra la formación de unas deformaciones convencionales del laminado de lengüetas y solapamientos;

- la Figura 2 es una vista en planta fragmentada de la cara superior de laminado del lingote de la Figura 1, que muestra el desarrollo de una deformación convencional del laminado de lengüeta convexa;

- la Figura 3 es una vista lateral fragmentada de la cara de borde o calibre del lingote de las Figuras 1 y 2, que muestra el desarrollo de una deformación convencional de laminado de solapamiento en el extremo distal del mismo;

- la Figura 4 es una fotografía de un extremo de tope de un lingote de chapa fundido convencionalmente después de pasar una vez a través de un tren laminador reversible en caliente;

- la Figura 5 es una fotografía del extremo de tope del lingote de la Figura 4, después de tres pases de laminado en el tren laminador reversible en caliente;

- la Figura 6 es una fotografía del extremo de tope del lingote de las Figuras 4 y 5, después de cinco pases de laminado;

- la Figura 7(a) es una fotografía del extremo de tope del lingote de las Figuras 4 a 6, después de siete pases de laminado;

- la Figura 7(b) es una fotografía del extremo de tope del lingote de las Figuras 4 a 6, después de siete pases de laminado, igual que en la Figura 7(a) pero tomada en un ángulo de posición ligeramente distinto;

- la Figura 8 es una fotografía de los extremos de tope de dos lingotes de chapa apilados verticalmente que muestra el extremo perfilado de manera especial conformado en ellos de acuerdo con la presente invención;

- la Figura 9 es una fotografía del extremo de tope de uno de los lingotes de la Figura 8 de la invención, después de un pase en un tren laminador reversible en caliente;

- la Figura 10 es una fotografía del extremo de tope del lingote de las Figuras 8 y 9 de la presente invención, después de tres pases de laminado en el tren laminador reversible en caliente;

- la Figura 11 es una fotografía del extremo de tope del lingote de las Figuras 8 a 10 de la presente invención, después de cinco pases de laminado;

- la Figura 12 es una fotografía del extremo de tope del lingote de las Figuras 8 a 11 de la invención, después de siete pases de laminado;

- la Figura 13 es una vista en perspectiva de un lingote de chapa conformado parcialmente que tiene una geometría del extremo conformada de manera especial, realizada de acuerdo con la presente invención;

- la Figura 14 es una vista lateral del lingote de la Figura 13;

- la Figura 15 es una vista desde un extremo de la geometría del extremo conformada de manera especial del lingote de la Figura 13;

- la Figura 16 es una vista en planta del lingote de la Figura 13;

- la Figura 17 es una vista en planta desde arriba de un lingote de chapa conformado que tiene un extremo de tope modificado ligeramente conformado de acuerdo con la invención;

- la Figura 18 es una vista en planta superior de una realización actualmente preferente de una chapa inferior o chapa iniciador para su uso en la fusión de una configuración del extremo de forma especial de un lingote de chapa de acuerdo con la presente invención;

- la Figura 19 es una vista en sección transversal de la chapa inferior, tomada a lo largo de la línea de la sección IXX-IXX de la Figura 18;

- la Figura 20 es una vista en sección transversal de la chapa inferior, tomada a lo largo de la línea de la sección XX-XX de la Figura 18;

- la Figura 21 es una vista en sección transversal de la chapa inferior, tomada a lo largo de la línea de la sección XXI-XXI de la Figura 18;

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- la Figura 22 es una vista en sección transversal de la chapa inferior, tomada a lo largo de la línea de la sección XXII-XXII de la Figura 18;

- la Figura 23 es una vista desde un extremo de la chapa inferior de la Figura 18,

- la Figura 24 es una vista en planta superior de una realización preferente adicional de una chapa inferior para su uso en la fusión de una configuración del extremo de forma especial de un lingote de chapa de acuerdo con la presente invención;

- la Figura 25 es una vista lateral en sección transversal de la chapa inferior, tomada a lo largo de la línea de la sección XXV-XXV de la Figura 24;

- la Figura 26 es una vista en sección transversal de la chapa inferior, tomada a lo largo de la línea de la sección XXVI-XXVI de la Figura 24;

- la Figura 27 es una vista de una sección transversal de la chapa inferior, tomada a lo largo de la línea de la sección XXVII-XXVII de la Figura 24;

- la Figura 28 es una vista en planta fragmentada de una chapa laminada previamente que muestra un perfil especial del redespunte a cizalla de acuerdo con la presente invención;

- la Figura 29 es una vista lateral en alzado, simplificada, de un mecanismo de prensa de forjado para perfilar una forma especial sobre el extremo de un lingote de acuerdo con la invención; y

- las Figuras 30(a) hasta 30(f) son unas vistas laterales, parciales en alzado, simplificadas de un par de troqueles ahusados y de un lingote, que describe secuencialmente la operación de un mecanismo de prensa similar al de la Figura 29, usado para perfilar un ahusamiento transversal sobre un lingote de acuerdo con la presente invención.

Descripción detallada de la invención

A fin de comprender mejor los detalles de la invención, será provechoso definir las relaciones espaciales y direccionales relacionadas con la fusión y el laminado de lingotes, así como la terminología utilizada en la presente memoria. Estas relaciones espaciales y direccionales se describirán haciendo referencia a las Figuras 1 a 3. Las Figuras 1 a 3 describen esquemáticamente uno de los extremos de un lingote de chapa conformado fundido convencionalmente, designado genéricamente con el número de referencia 1, después de que haya sido sometido a una pluralidad de pases de laminado en un tren desbastador reversible. La Figura 1 es una vista en perspectiva que identifica los tres ejes dimensionales "X", "Y" y "Z". El eje "X" identifica una dirección transversal a través de la anchura del lingote de chapa 1. El eje "Y" identifica la altura vertical o la dirección del grosor del lingote 1. El eje "Z" representa la dirección longitudinal del lingote 1, la cual coincide con la dirección de laminado.

El lingote de chapa 1 tiene una cara superior de laminado 3 y una cara inferior o de fondo de laminado 5 que son paralelas a, o coinciden con un plano que pasa a través de los ejes "X" a "Z". El lingote 1 tiene también una primera cara 7 de borde o de laminado y una segunda cara 9 de borde o de laminado separadas transversalmente, estando las dos situadas en unos planos paralelos definidos por los ejes "Y" y "Z". El lingote 1 tiene también un extremo de tope el cual está situado sustancialmente en el plano de los ejes "X" e "Y" en la condición de estado tosco de fundición convencional (no mostrada en las Figuras 1 a 3). Según es sobradamente conocido en la técnica, el extremo de tope de un lingote de chapa está conformado por una chapa iniciador o chapa inferior que es generalmente plano o ligeramente cóncavo el cual confiere una forma plana o ligeramente convexa al extremo de tope del lingote después de que se haya solidificado el metal. El lingote 1 tiene un extremo frontal (no mostrado en las Figuras 1 a 3) el cual se conforma al terminar el proceso de fundición y éste, también, asume una superficie genéricamente plana o cóncava, casi paralela al plano de los ejes "X" e "Y".

En el caso típico de desbastado reversible de un lingote 1 de chapa conformado de aluminio, convencional, según se describe en las Figuras 1 a 3, comienzan a aparecer varias deformaciones de laminado en el extremo 11 del lingote después de que se haya realizado un número de pases en el tren laminador. Se conforma una "lengüeta" 13 de forma convexa que se extiende hacia fuera en el plano "X" a "Z" (véase la Figura 2) y se desarrolla un "solapamiento" 15 en el plano "Y" y "Z" (véase la Figura 3).

El desarrollo de las deformaciones de laminado en forma de lengüeta 13 y de solapamiento 15 se muestra secuencialmente en las fotografías reproducidas en las Figuras 4 a 7 de un lingote de chapa fundido convencionalmente de 51 cm. de grosor x 138 cm. de ancho de una aleación de aluminio 1050 (designación de la Asociación del Aluminio). La Figura 4 muestra el lingote después de uno de los pases de laminado y muestra el extremo de tope sustancialmente en la configuración en estado tosco de fundición. Las Figuras 5, 6 y 7 muestran el desarrollo de las deformaciones en forma de lengüeta y de solapamiento después de los pases de laminado tercero, quinto y séptimo, respectivamente.

Durante el proceso de desbastado/laminado reversible, aparecerán también unas deformaciones en forma de lengüeta o solapamiento similares en el extremo frontal del lingote pero en un grado ligeramente menor con respecto a la condición de la lengüeta que aparece en el extremo de tope. Esto se debe al hecho de que el extremo de tope es relativamente más plano que el extremo de tope de forma convexa, convencional y debido a que el extremo de tope experimenta un pase de entrada adicional en el tren laminador en comparación con el extremo frontal.

Después de que se hayan efectuado un número de pases de laminado en el tren laminador reversible, por ejemplo, después de siete pases, entonces el lingote habrá reducido su grosor entre unos 51 cm, hasta aproximadamente 14,03 cm. (en la dirección "Y"). Entonces los extremos del lingote laminado que transportan las deformaciones en forma de lengüeta 13 y solapamiento 15, se eliminan o se "recortan" cizallando los extremos del lingote para cuadrarlos de manera que la chapa pueda ser procesado después y reducido su grosor mediante un laminado adicional hasta aproximadamente 2,54 cm.

Según se describe en las Figuras 1 a 3, las deformaciones en forma de lengüeta y solapamiento se extienden a una distancia considerable en la dirección de laminado a lo largo del eje "Z". Se elimina el material rechazable a lo largo de la línea por despunte de despunte 17 para proporcionar una chapa de deformaciones de costuras de solapamiento 15 y de lengüeta 13. Un extremo despuntado 19, que se extiende desde la línea por despunte de despunte 17 hasta el extremo de tope 11, es retirada después del lingote. Se realiza un despunte similar cizallando el extremo frontal. De esta manera, estos extremos despuntados 19 representan una pérdida de material en el proceso de laminado y una reducción en el rendimiento del metal. Además, un número de trenes de laminado disponibles en el mercado utilizan unos cizallados de despunte que tienen una limitación en la longitud del despunte que habrá de realizarse. Frecuentemente, la distancia de la línea por despunte de despunte 17 requerida a partir del extremo de la chapa sobrepasa las capacidades del equipo en el cual se sobrepasa la limitación de la longitud de cizallamiento de despunte. En dichas situaciones, se deberán realizar varios despuntes de incrementos más pequeños. Este despunte múltiple afecta de modo adverso a los rendimientos del tren de laminado y además a las pérdidas por despunte de los extremos. Por supuesto, se puede originar el despunte en distintas etapas del proceso de laminado dependiendo de varios factores, que incluyen las aleaciones, el programa de pases, el diseño del tren laminador y por despunte, por mencionar unos pocos, todos son bien conocidos por los expertos en la materia.

A fin de reducir las pérdidas de los despuntes terminales y aumentar los rendimientos del tren laminador, se ha desarrollado un extremo del lingote conformado de manera especial de acuerdo con la presente invención. La configuración del extremo del lingote conformado de manera especial se describe en las Figuras 8 y 13 a 16. Los chapas inferiores conformados de manera especial, conocidos también en la técnica como chapas iniciadores, para producir la configuración del extremo del lingote descrita anteriormente de acuerdo con la invención, se muestran en las Figuras 17 a 23.

Refiriéndonos de una manera específica a las Figuras 13 a 16, un lingote 20 conformado como una chapa tiene un extremo de tope 22 conformado de manera especial de acuerdo con una realización actualmente preferente de la presente invención. El extremo de tope 22 conformado incluye dos porciones de tamaño aumentado 24 que se extienden longitudinalmente (en la dirección "Z") que están situadas en unas posiciones opuestas y separadas transversalmente, adyacentes a las caras de borde o de laminado 7' y 9', opuestas. Una región intermedia rebajada 26 de dimensión longitudinal reducida (dirección "Z") se extiende transversalmente (dirección "X") entre las dos porciones de tamaño aumentado 24. Las porciones de tamaño aumentado 24 incluyen unas secciones intermedias 25 las cuales se inclinan hacia el interior (en la dirección "Z") para entrar en contacto con la región intermedia rebajada 26. Como alternativa, la sección intermedia 25 se puede inclinar desde las porciones opuestas 24 conformando un ángulo menor y entrar en contacto en, o muy cerca de la línea central longitudinal de la chapa y, de esta manera, perfilar una configuración ligeramente distinta para la región intermedia rebajada 26. La forma del lingote descrita anteriormente que emplea las dos porciones de tamaño aumentado 24 con la región intermedia 26, neutraliza la formación de una lengüeta convexa 13 (véanse las Figuras 1 y 2) durante el proceso de laminado del lingote 20 con forma de chapa.

Simultáneamente, el problema de la deformación de solapamiento 15 (véanse las Figuras 1 a 3) se neutraliza por el uso de unos ahusamientos transversales 30 y 32 conformados sobre el extremo de tope 22 del lingote 20 con forma de chapa. Los ahusamientos transversales 30 se extienden desde la cara de laminado superior 3' y desde la cara de laminado inferior 5' hasta las caras finales 28 de las porciones de tamaño aumentado 24. Los ahusamientos transversales 30 están conformados en un ángulo \alpha definido por el ángulo desarrollado entre el plano de las caras de laminado 3' y 5' y el plano del ahusamiento adyacente 30, véase la Figura 14. El ángulo \alpha está comprendido dentro de una gama de ángulos actualmente preferente que va desde 30º hasta aproximadamente 70º. Actualmente es preferente un ángulo \alpha de 50º para el laminado de lingotes de aluminio en forma de chapas que miden alrededor de 127,5 cm. de ancho y aproximadamente 51 cm. de grosor.

Los ahusamientos transversales 32 se extienden hacia fuera desde las caras de laminado 3' y 5' superiores e inferiores en la dirección longitudinal para interconectarse con una cara terminal 27 de la porción intermedia 26. Las ahusamientos transversales 32 están conformadas en un ángulo \beta definido por un ángulo desarrollado entre el plano de las caras de laminado 3' y 5' y el plano de un ahusamiento transversal adyacente 32, véase la Figura 14. El ángulo \beta se extiende preferentemente dentro de una gama de ángulos comprendida entre 30º hasta aproximadamente 70º. En la práctica de la presente invención un ángulo \beta de alrededor de 60º se ha considerado apropiado para el laminado de lingotes de chapa del mismo tamaño que los anteriores. Las secciones inclinadas intermedias 25 tienen también unas caras ahusadas 34 superiores e inferiores las cuales se inclinan hacia abajo a partir de los ahusamientos 30 de las porciones finales de tamaño aumentado 24, para interconectarse con, y mezclarse con los ahusamientos transversales 32 de la porción intermedia 26.

En una realización actualmente preferente de la presente invención descrita en las Figuras 13 a 16, para un lingote de aluminio 20 en forma de chapa que mide 122,4 cm. x 48,45 cm. en las direcciones "X" e "Y", respectivamente, el extremo de tope conformado de manera especial está dimensionado de la manera siguiente. La cara 28 de las porciones de tamaño aumentado 24 se extiende longitudinalmente hacia fuera en la dirección "Z", aproximadamente unos 3,83 cm. ("\Delta" o valor delta) desde la cara 27 de la porción intermedia 26. Si se desea, el extremo del lingote puede contener más de dos porciones de tamaño aumentado 24 y más de una porción intermedia 26, según se muestra en la Figura 17. En la Figura 17 el lingote 20 tiene cuatro porciones de tamaño aumentado 24'' y tres porciones intermedias 26' conformadas en el extremo de tope del mismo. Generalmente, se define un valor "\Delta" como la distancia entre la posición más baja de todos los suelos de las porciones intermedias 26, 26' y la mayor elevación de todos los picos de las porciones de tamaño aumentado 24, 24'. Esta "\Delta" o valor delta, es decir, la distancia entre el suelo de la porción intermedia 26 y la cara externa o pico 28 de las porciones de tamaño aumentado 24, puede ser muy importante para controlar la conformación de deformaciones de lengüeta. La forma del extremo del lingote y su valor delta ayudan específicamente a la distribución a lo largo de su anchura (en dirección "X") del volumen de material disponible para esta deformación de lengüeta. Esta distribución elimina el material del extremo de la chapa para neutralizar la conformación de la deformación de lengüeta convexa 13 para perfilar un extremo de la chapa sustancialmente cuadrado (en una vista en planta) después de laminarlo hasta que alcance un grosor por despunte deseado. Preferentemente, el valor delta del lingote fundido 20 (ó "\Delta_{CI}") está comprendido entre aproximadamente 1,275 cm. y 6,375 cm. y, más preferentemente, entre aproximadamente 1,53 cm. y 3,825 cm., e incluso, más preferentemente, entre aproximadamente 1,9125 cm. y 3,57 cm. para los lingotes de aluminio de este tamaño (122,4 x 48,45 cm.). El valor "\Delta_{CI}" es una función del grosor del lingote de chapa iniciador, de la reducción de aleación del lingote, de la capacidad del tren laminador y del diseño del cizallado/del grosor del cizallado. La longitud de las porciones de tamaño aumentado 24, es decir, el valor delta, retira el material de la mitad de la chapa para redistribuir el metal a los extremos de la chapa para, de esta manera, neutralizar la conformación de las deformaciones de lengüeta convexa 13 a fin de perfilar un extremo sustancialmente cuadrado, en una vista en planta después de laminarlo. El valor delta puede variar dependiendo de los procesos específicos que incluyen laminar la aleación metálica, la cantidad de planos tomados en cada pase de laminado de chapado, la potencia del tren laminador, la velocidad del rodillo, el diámetro del rodillo, las características de refrigeración y bocado del rodillo, el grosor inicial del lingote y el grosor de chapa deseado en el pase por despunte requerido.

La longitud de la porción intermedia 26 en la dirección "X" en esta realización actualmente preferente es de aproximadamente 39,53 cm., según se haya medido entre las líneas de interconexión entre las secciones inclinadas intermedias 25 y la cara final 27 de la porción intermedia 26, véase la Figura 15. La anchura de la cara final 27 en la dirección "Y" según se haya medido por las líneas de interconexión con los ahusamientos transversales 32 superiores e inferiores, es de aproximadamente unos 5,1 cm. Las caras finales 28 de las porciones de tamaño aumentado 24 miden aproximadamente unos 12,75 cm. en la dirección "Y" por alrededor de 15,3 cm. en la dirección "X".

Una realización actualmente preferente de una chapa inferior 40 apropiada para perfilar la forma especial del extremo del lingote descrito anteriormente, se muestra en las Figuras 18 a 23. Las personas expertas en la técnica comprenderán fácilmente la función de la chapa inferior o chapa iniciador en la fundición CC (en coquilla directa) de lingotes de aluminio. La chapa inferior 40 está conformado de una manera generalmente rectangular en una vista en planta, según se muestra en la Figura 18. La chapa inferior 40 está posicionado en la porción inferior abierta de un molde rectangular de dimensión similar (no mostrado) para fundir una chapa en forma de chapa. El aluminio fundido se vierte después dentro del molde y se solidifica en la chapa inferior 40, adoptando así una configuración de fusión en su extremo de tope que se aproxima a la forma de la chapa inferior 40. La chapa inferior 40 desciende a continuación muy despacio desde el fondo abierto del molde conformando después el lingote alargado fundido en forma de chapa de una manera convencional.

Se fundieron los lingotes en forma de chapa usando la chapa inferior 40 de la presente invención para perfilar el extremo de tope de forma especial descrito anteriormente. Los extremos de tope de dos de dichos lingotes se muestran en la fotografía reproducida en la Figura 8. Los lingotes de chapa descritos en la Figura 8 medían unos 51 cm. de grosor (dirección "Y") por unos 125 cm. de ancho (dirección "X"). Estos lingotes se fundieron a partir de una aleación de aluminio tipo 3103 de la Asociación del Aluminio. La Figura 9 muestra uno de estos lingotes en el extremo de tope después de un pase de laminado en el mismo tren desbastador reversible usado para procesar los lingotes de chapa convencionales descritos en las Figuras 4 a 7. Las Figuras 10, 11 y 12 muestran el extremo de tope conformado de manera especial de la invención después de los pases de laminación, tercero, quinto y séptimo, respectivamente. Una comparación entre las Figuras 7 y 12 muestra que la presente invención elimina sustancialmente la deformación del laminado de lengüeta y solapamiento presentes en el lingote de chapa conformado convencionalmente.

En la práctica, fue posible continuar laminando la chapa descrito en la Figura 12, sin despuntes después del séptimo pase debido a la falta sustancial de deformaciones de lengüeta y solapamiento. Se laminó la chapa de la Figura 12 durante unos cinco pases adicionales hasta que alcanzó el grosor de 2,54 cm. deseado sin necesidad de cualquier redespunte intermedio y con un aumento del rendimiento del tren de laminado. La tabla siguiente ilustra los ahorros de material realizados por la presente invención. La tabla muestra la cantidad de material ahorrado en el despunte del extremo de tope proporcionada por el lingote conformado de manera especial de la presente invención sobre unos lingotes fundidos convencionalmente laminados hasta alcanzar una chapa de un grosor de 14,025 cm. Se obtienen unos ahorros de material comprendidos entre 136,36 kg. hasta casi 409 kg. por cada lingote de chapa, que representa una ganancia de recuperación de material que oscila entre el 1,2% hasta 3,5% en los distintos tamaños de los lingotes listados en la tabla. En unos trenes laminadores de alto rendimiento, estos ahorros de material representan una mejora significativa en todos los aspectos económicos de las operaciones de fabricación.

TABLA 1

1

Según puede verse en los dibujos de una realización actualmente preferente de la chapa inferior 40 de las Figuras 18 a 23, particularmente las vistas en sección transversal de las Figuras 19 a 22, la chapa inferior 40 contiene una cavidad profundamente rebajada para perfilar la configuración especial del extremo en el lingote de chapa. La cavidad rebajada comprende unas porciones 42 profundamente recortadas para perfilar las porciones de tamaño aumentado 24 y una porción intermedia 44 menos profundamente recortada para perfilar la porción intermedia rebajada 26 sobre el extremo de tope del lingote de chapa. Las personas expertas en la técnica comprenderán y apreciarán fácilmente que el recubrimiento metálico solidificado, particularmente de aluminio, se encogerá y se abarquillará separándose del molde y de la chapa inferior. Se conoce también que algunas aleaciones de aluminio se encogen más que otras. La chapa inferior está dimensionado para compensar el abarquillamiento de los bordes, lo cual hace que el metal solidificado se mueva alejándose de los bordes de la chapa inferior, en unas porciones 42 profundamente recortadas, a una distancia mayor que la de la porción intermedia 44. De esta manera, las porciones 42 profundamente recortadas se fabricarán ligeramente más largas para compensar el abarquillamiento de los bordes (o un mayor encogimiento) que se produce en las porciones 42 profundamente recortadas. Típicamente, se añaden aproximadamente unos 2,55 a 6,375 cm. al valor delta del lingote fundido en la chapa inferior 40 mecanizado para lograr un valor delta deseado en un lingote fundido. Por ejemplo, si se desea un valor delta de 2,55 cm, en el lingote fundido ("\Delta_{CI}"), se proporciona entonces un valor delta en la chapa inferior ("\Delta_{\beta \beta}") de aproximadamente unos 7,65 cm., adoptando un abarquillamiento del tope o un encogimiento de 5,1 cm.. Según se ha observado anteriormente, los expertos en la técnica conocen también que la proporción de abarquillamiento del tope en las aleaciones de aluminio varía con el tamaño de la aleación y de la sección transversal. Por ejemplo, una aleación de aluminio serie 5000 puede tener un abarquillamiento del tope de aproximadamente 5,1 cm. durante la fusión mientras que una aleación de aluminio de la serie 1100 para el lingote del mismo tamaño tendrá un abarquillamiento del tope de aproximadamente 2,5 a1,275 cm. De esta manera, el tipo de aleación que está siendo fundida y sus características de encogimiento/abarquillamiento se deberán tomar también en consideración cuando se conforme la chapa inferior 40.

Según puede observarse en la vista en planta de la chapa inferior 40 mostrada en la Figura 18, así como en la vista en sección transversal de la Figura 22, los lados largos 47 y 49 de la chapa inferior que definen las caras de laminado 3' y 5' superiores e inferiores del lingote se conforman como una curva convexa que se extiende continuamente hacia fuera desde las esquinas 45 hasta el punto medio 51 de la línea central transversal de la chapa inferior, que coincide con la línea tomada de la sección XX-XX de la Figura 18. Las superficies convexamente curvas definidas por los lados 47 y 49 invalidan el efecto de abarquillamiento o del encogimiento del metal a través de las caras de laminado del lingote para proporcionar una cara de laminado plana después de la solidificación del lingote. Actualmente, en un lingote con un tamaño anchura de 7,62 a 2,54 cm., una curva convexa del orden de aproximadamente 2,55 cm. en cada uno de los lados 47 y 39 de la chapa inferior es suficiente para invalidar el efecto del abarquillamiento a través de las caras de laminado. Por supuesto que la magnitud de la curva convexa para los lados 47 y 49 podría incrementarse para lingotes más anchos en donde se realiza una mayor proporción de abarquillamiento. Además, los lados 53 y 57 de la cara de laminado de la chapa inferior 40 se conforman también de una manera similar, con una forma de curva convexa que se extiende hacia fuera para invalidar el efecto del abarquillamiento de borde de la cara de laminado durante el proceso de fundición. Los lados 53 y 57 de la cara de laminado de la chapa inferior 40 se curvan hacia fuera de una manera convexa desde las esquinas 45 de la chapa inferior hasta el punto medio 59 de la línea central longitudinal de la chapa inferior, que coincide con la línea tomada de la sección IXX-IXX de la Figura 18. La cara de laminado curvada minimiza la formación de grietas irregulares del laminado de borde de la chapa y minimiza las pérdidas de despunte.

La chapa inferior 40 tiene también unas paredes laterales 46 y 48 que se inclinan hacia abajo para perfilar los ahusamientos transversales 30 y 32, respectivas, en el lingote e incluye además unas superficies 50 que se inclinan hacia abajo para perfilar las caras cónicas 34 superiores e inferiores en el lingote. La chapa inferior 40 tiene también una superficie trapezoidal 52 inclinada hacia arriba que se extiende desde la cara inferior de la porción final 42 profundamente recortada hasta la superficie de la porción intermedia 44 para perfilar la sección intermedia 25 inclinada en el lingote fundido.

La chapa inferior 40 tiene también una pluralidad de orificios de perforación 55 convencionales conformados en el mismo para comunicarse con varias porciones de la cavidad del mismo en uno de los extremos y con la parte externa de la chapa en el otro extremo. Los orificios de pasantes 55 permiten que el agua de refrigeración de la operación de fundición CC desagüe desde las cavidades de la chapa inferior y minimice la posibilidad de una explosión del vapor del metal fundido en el caso de una purga del lingote o que se derrame metal fundido dentro de la chapa inferior.

Debe resultar comprensible para las personas expertas en la técnica que mientras que la chapa inferior 40 descrito en los dibujos incluye unas superficies mecanizadas que se recortan en unas superficies planas facetadas, se pueden emplear, por ejemplo, unas configuraciones alternativas, como por ejemplo una configuración más redondeada o curvada (sin facetas), o una configuración multi-facetas. Una configuración parecida a un "hueso de perro" ligeramente curvada, es otra realización actualmente preferente alternativa de la forma de la chapa inferior, una que produce un lingote que tiene una gran masa de material en los bordes transversales de la chapa, provista de unos ahusamientos planos o radiales superiores o inferiores, para alcanzar los objetos de la presente invención. Un ejemplo de dicho chapa inferior modificado 60 de acuerdo con la presente invención se muestra en las Figuras 24 a 27. La chapa inferior 60 tiene una cavidad 62 la cual está conformada por una superficie continuamente radial o elíptica para perfilar las porciones finales 64 más profundamente recortadas y la porción intermedia 66 menos profundamente recortada, así como las superficies radiales 68 y 70 para perfilar los ahusamientos transversales dobles. Para estas conformaciones, el perfil lateral es más elíptico cuando el ángulo varía desde cero en la superficie de laminado hasta 90º en la porción plana intermedia. De esta manera, es la conformación por sí misma y no el ángulo la que es relevante para las conformaciones sin facetas.

La presente invención es apropiada para su uso en la fundición o conformación (por mecanizado) de lingotes metálicos los cuales son laminados habitualmente transformándolos en unas láminas o chapas planas a partir de un lingote en forma de chapa. Los metales tales como el acero, cobre, titanio y particularmente, el aluminio y sus aleaciones son interesantes. Con respecto al aluminio, la invención es muy útil en la fundición de aleaciones de las series 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000 y 8000 (Asociación del Aluminio). Tienen un interés particular las series 1000, 3000, 5000 y 6000 de aleaciones de aluminio. También son interesantes las aleaciones de aluminio de las series 2000 y 7000, en las que los chapas se laminan hasta lograr unos productos estructurales de chapas y láminas para su uso en aplicaciones aerospaciales.

Una variante del proceso de acuerdo con la presente invención puede incluir, opcionalmente, una etapa por despunte o de despunte de chapa intermedia en la cual la chapa laminado después de, por ejemplo, efectuar de 7 a 10 pases de laminado tiene sus extremos despuntados por una cizalla configurada de manera especial. El cizallado de despunte tiene un perfil especial 72 según se muestra en la Figura 28. El perfil especial 72 proporciona un extremo de chapa despuntado que tiene, en una vista en planta, una porción central intermedia 74, rebajada y unas porciones extremas 76 de tamaño aumentado hacia fuera. El perfil cizallado especial 72, minimiza la conformación de la formación de lengüeta tras realizar un laminado adicional de la chapa después de cortarlo.

El extremo del lingote conformado de manera especial de la presente invención según se describe aquí se conforma preferentemente durante la fundición del lingote, particularmente en el extremo de tope del lingote por medio de la chapa inferior 40 conformado de manera especial (de forma facetada) o de la chapa inferior 60 (de forma redondeada o de hueso de perro). El extremo frontal del lingote también puede estar conformado de una manera especial para adoptar sustancialmente la misma forma que el extremo de tope a través del uso de un molde de mazarota caliente conformado de manera similar, el cual está posicionado por encima del molde y relleno de material fundido al terminar el proceso de fundición. Como alternativa, se puede perfilar la forma especial en el extremo frontal mecanizando hasta duplicar o aproximarse a la forma del extremo del lingote descrito en las Figuras 13 a 17. Uno o los dos extremos del lingote podrían perfilarse también mediante forja o una prensa, usando unos troqueles con la configuración deseada. Por ejemplo, un forjado o prensado de capacidad apropiada se puede ajustar con un par de troqueles cónicos para deformar uno o los dos extremos de un lingote de chapa convirtiéndolo en una configuración cónica doble.

Un aparato para perfilar la forma cónica doble al lingote se describe en las Figuras 29 a 30. Un aparato 80 de prensa o forjado se muestra en la Figura 29, que tiene un par de troqueles cónicos 82 para perfilar, por ejemplo, unos ahusamientos transversales en el extremo frontal y/o en el extremo de tope del lingote. Una prensa hidráulica que tiene una capacidad de 900 toneladas es apropiada para perfilar los ahusamientos en un lingote de aluminio. Preferentemente, el lingote se calienta hasta que alcanza una temperatura comprendida entre 850º hasta 950ºF antes de perfilar los ahusamientos.

Las Figuras 30(a) a 30(f) describen secuencialmente la operación de conformación mecánica en la que se conforma uno doble ahusamiento transversal en un extremo de un lingote en forma de chapa 90, a través de una prensa hidráulica de forjado, del tipo mostrado en la Figura 29. En la vista esquemática de las Figuras 30(a) hasta 30(f) el tope final 84 es parte del troquel superior 82, en donde el troquel inferior está designado con el número 82'. El lingote 90 de este ejemplo tiene un grosor de 54 cm. y una anchura de 127,5 cm. y la conformación acabada del extremo que se muestra en la Figura 30(f) tiene una sección plana vertical en el extremo de los ahusamientos de unos 17,85 cm. y la longitud de los ahusamientos 86 superiores e inferiores es de aproximadamente unos 40,8 cm. El ángulo de ahusamiento de los ahusamientos, así como de los troqueles 82, 82' es de aproximadamente unos 25º (desde un plano horizontal). La tabla mostrada a continuación estima la carga máxima requerida de la prensa hidráulica de forjado para perfilar el doble ahusamiento transversal del extremo sobre un lingote de aleación de aluminio de la serie 3XXX de unos 127,5 cm. de anchura en una carrera de la prensa, a una velocidad del ariete de 0,255 cm/segundo y a una velocidad de 2,54 cm./por segundo a una temperatura del lingote comprendida entre 454,44ºC y 510,00ºC.

TABLA 2

3

Se pueden reducir las cargas máximas descritas anteriormente en la Tabla si se usa un troquel de menor dimensión. Por ejemplo, en la Tabla anterior se supone que se usan unos troqueles de 127,5 cm. de ancho para deformar toda la anchura del lingote en una carrera de la prensa. Se puede obtener la misma forma del extremo con una carga hidráulica inferior si la longitud de los troqueles es decreciente. Por ejemplo, si los troqueles de ahusamiento tienen una anchura de 25,5 cm., podría perfilarse entonces el extremo del lingote realizando cinco bolados de recalco de unos 25,5 cm. cada uno para atravesar la anchura del lingote. Esto requeriría solamente un 20% de las cargas máximas mostradas en la Tabla anterior.

Aunque se han descrito más detalladamente unas realizaciones específicas de la invención, podrá apreciarse por las personas expertas en la técnica que podrían desarrollarse diversas modificaciones y alternativas a dichos detalles a la luz de todas las enseñanzas de la divulgación. Las realizaciones actualmente preferentes descritas aquí pretenden ser solo ilustrativas y no limitativas del alcance de la invención a la cual debe otorgársele toda la extensión de las reivindicaciones adjuntas y de todos y cada uno de sus equivalentes.

Claims (29)

1. \global\parskip0.900000\baselineskip

   1. Un procedimiento para reducir las pérdidas de despuntes en el laminado de lingotes metálicos, caracterizado por las etapas de:

   (a)

   proporcionar un lingote que tiene, al menos, un extremo conformado que se extiende en una dirección transversal a una dirección de laminado, en el que dicho extremo conformado tiene, al menos, dos porciones de tamaño aumentado que se extienden longitudinalmente en la dirección de laminado y están posicionadas en unas posiciones opuestas y separadas transversalmente, adyacentes a las caras de borde opuestas del lingote, teniendo dichas porciones de tamaño aumentado una región intermedia de dimensión longitudinal reducida entre las mismas, definida por una dimensión "\Delta"; incluyendo, al menos, uno de dichos lingotes unos ahusamientos superior e inferior que se extienden en una dirección transversal a la dirección de laminado a través de una anchura de dicho lingote, respectivamente, desde una cara de laminado superior y una cara de laminado inferior de dicho lingote a través de dichas porciones de tamaño aumentado y a través de dicha región intermedia, en el que la dimensión "\Delta" se define como una distancia que separa la superficie más exterior de las porciones de tamaño aumentado desde la región intermedia; y

   (b)

   dirigir una pluralidad de pases de laminado sobre dicho lingote para reducir el grosor del mismo y alargar dicho lingote, en el que dichas porciones de tamaño aumentado que se extienden longitudinalmente y dichos ahusamientos superior e inferior que se extienden transversalmente minimizan la formación de condiciones de solapamiento/laminación y lengüeta, respectivamente, en el extremo conformado del lingote, con lo cual se reducen las pérdidas de material de fundición ocasionadas por dichas condiciones.

2. 2. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque al menos uno de los extremos conformados del lingote es un extremo de tope el cual se conforma durante la fusión del lingote a modo de un bloque inferior conformado.
3. 3. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque al menos uno de los extremos conformados del lingote se conforma después de fundir el lingote mediante un proceso de mecanizado previo al laminado.
4. 4. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque los dos extremos, un extremo de tope y un extremo frontal del lingote, están cada de ellos provisto de un extremo conformado, en el que al menos el extremo conformado en el extremo de tope se conforma durante la fusión del lingote a modo de una chapa inferior conformado.
5. 5. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 4, caracterizado porque el extremo conformado en el extremo frontal del lingote se conforma mediante uno de los procedimientos siguientes: fundición, mecanizado, laminado o forjado.
6. 6. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque la dimensión "\Delta" del extremo conformado del lingote es de aproximadamente unos 1,275 cm. a 6,375 cm.
7. 7. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque los ahusamientos transversales que se extienden a través de las porciones de tamaño aumentado conforman un ángulo "\alpha" definido por un ángulo desarrollado entre un plano de una cara de laminado del lingote y un plano que pasa a través de los ahusamientos transversales sobre las porciones de tamaño aumentado; y porque dicho ángulo "\alpha" está comprendido entre aproximadamente 30º y 70º; y porque los ahusamientos transversales que se extienden a través de la región intermedia conforman un ángulo "\beta" definido por un ángulo desarrollado entre el plano de la cara de laminado y un plano que pasa a través de los ahusamientos transversales en la región intermedia, y porque dicho ángulo "\beta" está comprendido entre 30º y 70º.
8. 8. Un lingote metálico (20, 20') que tiene un extremo de tope (22) conformado de manera especial para minimizar las pérdidas de material de despunte durante el laminado subsiguiente; caracterizado porque dicho extremo de tope (22) conformado de manera especial tiene al menos dos porciones de tamaño aumentado (24, 24') discretas que se extienden longitudinalmente hacia fuera en unas posiciones opuestas y separadas transversalmente, adyacentes a las caras de borde opuestas del lingote y tiene una región intermedia (26, 26') de dimensión longitudinal reducida entre las mismas, definida por una dimensión "\Delta", y porque dicha dimensión "\Delta" se define como la distancia que separa las superficies más exteriores de las porciones de tamaño aumentado desde la región intermedia; al menos uno de dichos extremos conformados incluye también unos ahusamientos (30, 32) superior e inferior que se extienden transversalmente a través de una anchura de dicho lingote, respectivamente, desde una cara superior de laminado (3') y una cara inferior de laminado (5') de dicho lingote, a través de dichas porciones de tamaño aumentado y a través de dicha región intermedia, y porque dichos ahusamientos superior e inferior correspondientes a las porciones de tamaño aumentado se extienden desde la cara superior de laminado (3') y la cara inferior de laminado (5') hasta las caras extremas de las porciones de tamaño aumentado (24, 24').
9. 9. Un lingote (20, 20') de acuerdo con la Reivindicación 8, caracterizado porque un extremo frontal del lingote de chapa tiene un extremo conformado de manera especial en una configuración sustancialmente igual a dicho extremo de tope.

   \global\parskip1.000000\baselineskip

10. 10. Un lingote (20, 20') de acuerdo con la Reivindicación 9, caracterizado porque el extremo de tope (22) conformado de manera especial se conforma a través de uno de los procesos de fusión o mecanizado, y porque el extremo frontal conformado de manera especial se conforma por fusión o mecanizado.
11. 11. Un lingote (20, 20') de acuerdo con la Reivindicación 8, caracterizado porque un extremo frontal del lingote de chapa tiene un extremo conformado de manera especial que comprende unos ahusamientos (30, 32) superior e inferior que se extienden transversalmente a través de una anchura de dicho lingote desde una cara superior de laminado y una cara inferior de laminado hasta una superficie frontal del extremo frontal.
12. 12. Un lingote (20, 20') de acuerdo con la Reivindicación 11, caracterizado porque el extremo frontal conformado de manera especial se conforma por medio de uno de entre los procesos de fusión, mecanizado, laminado o forja.
13. 13. Un lingote (20, 20') de acuerdo con la Reivindicación 8, caracterizado porque la dimensión "\Delta" está comprendida entre aproximadamente unos 1,275 cm. y 6,375 cm.
14. 14. Un lingote (20, 20') de acuerdo con la Reivindicación 8, caracterizado porque el metal es uno seleccionado entre el grupo que consiste en aluminio, aleaciones de aluminio, acero y titanio.
15. 15. Un lingote (20, 20') de acuerdo con la Reivindicación 8, caracterizado porque el metal es el aluminio o una aleación de aluminio seleccionado entre el grupo que consiste en una aleación de la serie 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000 y 8000, según ha sido designada por la Asociación del Aluminio.
16. 16. Un lingote (20, 20') de acuerdo con la Reivindicación 8, caracterizado porque el metal es una aleación de la serie 1000 según ha sido designada por la Asociación del Aluminio.
17. 17. Un lingote (20, 20') de acuerdo con la Reivindicación 8, caracterizado porque el metal es una aleación de la serie 2000 según ha sido designada por la Asociación del Aluminio.
18. 18. Un lingote (20, 20') de acuerdo con la Reivindicación 8, caracterizado porque el metal es una aleación de la serie 3000 según ha sido designada por la Asociación del Aluminio.
19. 19. Un lingote (20, 20') de acuerdo con la Reivindicación 8, caracterizado porque el metal es una aleación de la serie 5000 según ha sido designada por la Asociación del Aluminio.
20. 20. Un lingote (20, 20') de acuerdo con la Reivindicación 8, en forma de una chapa y que tiene un sección transversal rectangular para su laminado hasta convertirlo en unos productos finales de chapas o láminas.
21. 21. Un lingote (20, 20') de acuerdo con la Reivindicación 20, caracterizado porque el metal es una de las aleaciones de la serie 2000 ó 7000 según ha sido designada por la Asociación del Aluminio para su uso como componente estructura aerospacial.
22. 22. Un lingote (20, 20') de acuerdo con la Reivindicación 8, caracterizado porque el metal es una aleación de la serie 6000 según ha sido designada por la Asociación del Aluminio.
23. 23. Un bloque de fusión inferior (40, 60) para su uso en la fusión de un lingote metálico (20. 20') para proporcionar un extremo de tope (22) conformado de manera especial al lingote metálico fundido para minimizar las conformaciones de lengüeta y solapamiento durante el laminado subsiguiente, incluyendo dicho chapa inferior (40, 60) una forma generalmente rectangular en una vista en planta, definida por unas paredes laterales, unas paredes extremas y un suelo, caracterizado porque dicho suelo tiene una región central elevada (44) la cual se ahusa hacia abajo en unos extremos opuestos (42) separados transversalmente adyacentes a las paredes terminales para perfilar unas regiones finales, discretas, rebajadas que se extienden hacia abajo y separadas de manera transversalmente opuesta al chapa inferior, y porque la región central elevada (44) y las regiones finales rebajadas (42) del suelo de la chapa inferior (40, 60) tienen unas superficies ahusadas en las porciones laterales opuestas cuando se observan en una vista en alzado lateral de borde estrecho para proporcionar unas superficies laterales de borde ahusadas las cuales entrecruzan el suelo y las paredes laterales de la chapa inferior.
24. 24. Una chapa inferior (40, 60) de acuerdo con la Reivindicación 23, caracterizado porque la región central elevada (44), las regiones terminales rebajadas (42) y las superficies ahusadas de la chapa inferior están definidas por, y están unidas por medio de unas superficies sustancialmente planas para adoptar una forma facetada.
25. 25. Una chapa inferior (40, 60) de acuerdo con la Reivindicación 23, caracterizado porque la región central elevada (44), las regiones terminales rebajadas (42) y las superficies laterales de borde ahusadas de la chapa inferior están definidas por y están unidas por medio de unas superficies sustancialmente curvas o redondeadas para adoptar una forma parecida a un hueso de perro.
26. 26. Una chapa inferior (40, 60) de acuerdo con la Reivindicación 23, el cual está conformado de un metal seleccionado entre el grupo que comprende el acero y el aluminio.
27. 27. Una chapa inferior (40, 60) de acuerdo con la Reivindicación 23, caracterizado porque una distancia vertical entre un punto más alto de la región central elevada (44) y un punto más bajo de las regiones terminales rebajadas (42) está definida por un valor (''\Delta_{bb}), y porque el valor (''\Delta_{bb}) es aproximadamente unos 2,55 cm. a 6,375 cm mayor que un valor (''\Delta) deseado, y porque el valor (''\Delta_{i}) está definido como una distancia entre el punto más bajo de una región intermedia rebajada (26, 26') y un punto más alto de una porción terminal de tamaño alargado (24, 24') del lingote fundido, conformadas, respectivamente, por la porción central elevada (44) y las regiones terminales rebajadas (42) de la chapa inferior (40, 60).
28. 28. Una chapa inferior (40, 60) de acuerdo con la Reivindicación 23, caracterizado porque las regiones finales rebajadas (42) están conformadas en las paredes terminales transversales con una dimensión que es aproximadamente a unos 1,275 cm. a 5,1 cm. mayor que una dimensión del lingote fundido deseada para acomodarse al encogimiento del metal debido al abarquillamiento del extremo de tope que se produce durante la solidificación del lingote.
29. 29. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 1, que incluye la etapa de despuntar la chapa laminado usando una cizalla conformada de manera especial para proporcionar un extremo cizallado en un extremo y teniendo un extremo final de la chapa laminado una forma cuando se visualiza en una vista en planta, que tiene una porción central intermedia rebajada y unas porciones terminales de tamaño aumentado, que se extienden hacia fuera.