ES2552776T3 - Presa lateral ajustable para un aparato de colada continua - Google Patents

Abstract

Un aparato de colada de metal continua (10) que tiene superficies de colada giratorias alargadas opuestas (22, 24) que forman una cavidad de colada (20) entre ellas, y una presa lateral (46) que comprende una parte alargada aguas arriba (56A) y una parte alargada aguas abajo (56B) que son mutuamente lateralmente pivotantes, y una superficie lateral de metal de contacto lisa (50) que se extiende de forma continua desde un extremo aguas arriba (47) hasta un extremo aguas abajo (49) de la presa lateral (46) y que tiene regiones (50a, 50b) de la misma formada en dicha parte aguas arriba (56A) y dicha parte aguas abajo (56B), donde el pivote mutuo de dicha parte aguas arriba (56A) y dicha parte aguas abajo (56B) de la presa lateral (46) permite que dichas regiones (50a, 50b) de la superficie lateral de metal de contacto lisa (50) se mueva fuera de la alineación coplanaria mutua, caracterizado por que la presa lateral (46) comprende además al menos un punto de anclaje (70) que está configurado para impedir que la presa lateral (46) sea arrastrada en una dirección de colada por las superficies de colada giratorias (22, 24) durante el uso.

Description

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DESCRIPCION

Presa lateral ajustable para un aparato de colada continua Campo tecnico

La presente invencion se refiere a la colada de los artfculos de banda de metal por medio de aparatos de colada de banda continua del tipo que emplean superficies de colada alargadas que se mueven continuamente y presas secundarias que confinan el metal fundido y semisolido a la cavidad de colada formada entre las superficies de colada en movimiento. Mas particularmente, la invencion se refiere a presas laterales en sf mismas, y en particular, pero no exclusivamente, a las destinadas a la fundicion de aluminio y aleaciones del mismo.

Tecnica anterior

Una presa lateral de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 y un aparato de colada de metal continua de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 11 son conocidos a partir del documento JP 61-132243 A.

Artfculos de banda de metal (tales como banda, lingote y placa de metal), particularmente las hechas de aluminio y de aleaciones de aluminio, se producen comunmente en los aparatos de colada de banda continua. En tal aparato, el metal fundido se introduce entre dos superficies de colada en movimiento alargadas (por lo general refrigeradas de forma activa) estrechamente espaciadas que forman una cavidad de colada, y es confinado dentro de la cavidad de colada hasta que el metal se solidifica (al menos lo suficiente como para formar una corteza exterior solida). El artfculo de banda solidificada, que puede ser producido en una longitud indefinida, se expulsa continuamente de la cavidad de colada por las superficies de colada en movimiento. Una forma de tal aparato es una maquina de colada de doble correa donde se enfrentan dos correas se hacen girar continuamente y el metal fundido se introduce por una artesa o inyector en una cavidad de colada delgada o molde formado entre las regiones enfrentadas de las correas. Una alternativa es una maquina de colada de bloque de rotacion donde las superficies de colada estan formadas por bloques que se mueven en torno a caminos fijos y se alinean entre sf dentro de la cavidad de moldeo. En ambos tipos de aparatos, el metal fundido se introduce en un extremo del aparato, es transportado por las correas o bloques se mueven a lo largo de una distancia eficaz para solidificar el metal, y luego la banda solidificada emerge de entre las correas o bloques en el extremo opuesto del aparato.

Con el fin de confinar el metal fundido y semisolido dentro de la cavidad de colada, es decir, para evitar que el metal escape lateralmente desde entre las superficies de colada, es habitual proporcionar presas de metal en cada lado del aparato. Para maquinas de colada de doble correa y de bloques giratorios, presas laterales de este tipo pueden estar formadas por una serie de bloques de metal unidos entre sf para formar una lmea continua o una cadena que se extiende en la direccion de colada en cada lado de la cavidad de colada. Estos bloques, normalmente referidos como bloques de presa laterales, estan atrapados entre y se mueven junto con las superficies de colada y se recirculan de modo que los bloques que emergen de la salida de la cavidad de colada se mueven alrededor de un circuito de guiado y se alimentan de nuevo en la entrada de la cavidad de colada. Los bloques son guiados alrededor de este circuito por medio de una pista de metal, o grna similar, donde los bloques pueden deslizarse en una manera suelta que permite un movimiento limitado entre los bloques, especialmente a medida que avanzan alrededor de las partes de curvas del circuito fuera de la cavidad de colada.

Un problema con presas laterales hechas de bloques de este tipo es que a veces se desea cambiar la convergencia del grosor transversal de las correas, es decir, hacer la cavidad de colada mas delgada en su salida que en su entrada (referida como convergente) con el fin de extraer mas calor del lingote de metal, o alternativamente, para hacer mas gruesa la cavidad de colada en la salida (referida como divergente) con el fin de extraer menos calor del lingote de metal. Un requisito de que las correas tambien conduzcan a los bloques de presa lateral a traves de la cavidad de colada puede limitar el grado en que las correas de colada pueden ser cambiadas de esta manera.

Las correas o bloques de colada extraen calor del metal fundido que pasa a traves de la cavidad de colada, pero el calor se extrae tambien en los laterales de la cavidad donde el metal fundido contacta con los bloques de presa laterales que por lo general estan hechos de un material conductor de calor, tal como hierro fundido o acero dulce. Esta extraccion de calor en los laterales de la cavidad a menudo cambia la microestructura y el grosor del lingote en esas areas, lo que resulta en una desuniformidad no deseable desde el lateral al centro del lingote de metal fundido.

La patente de Estados Unidos n.° 4.869.310 concedida a Yanagi et al. el 26 de septiembre, 1989 describe un aparato de colada de doble correa que tiene presas laterales proporcionadas por bloques de presa laterales moviles como se explico anteriormente. Para la comparacion con los bloques de presa laterales moviles, sin embargo, esta patente tambien muestra el uso de presas laterales fijas en las figuras 7 y 8 de la patente. Estas presas laterales fijas se extienden por toda la longitud de la cavidad de colada y se dice que son responsables de causar gripados cuando se solidifica el metal. Ademas, se dice que un cambio en la anchura de la pieza de fundicion no es posible cuando se emplean dichas presas laterales fijas.

Existe por tanto una necesidad de abordar los problemas mencionados anteriormente.

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Descripcion de la invencion

De acuerdo con una realizacion de la invencion, se proporciona una presa lateral para un aparato de colada de metal continua que tiene superficies de colada alargadas opuestas que forman una cavidad de colada entre las mismas. La presa lateral comprende una parte alargada aguas arriba y una parte alargada aguas abajo que son mutuamente lateralmente pivotantes, y una superficie lateral de contacto lisa con el metal que se extiende continuamente desde un extremo aguas arriba hasta un extremo aguas abajo de la presa lateral. La superficie lateral tiene regiones de la misma formadas en la parte aguas arriba y la parte aguas abajo, donde el pivotamiento mutuo de la parte aguas arriba y la parte aguas abajo de la presa lateral permite que las regiones de la superficie lateral lisa en contacto con el metal se muevan hacia fuera de la alineacion coplanaria mutua.

La presa lateral comprende ademas al menos un punto de anclaje (que puede ser una retencion para un perno, una region para la aplicacion de adhesivo, un soporte de fijacion, o similar) que esta configurado para evitar que las presas laterales sean arrastradas en la direccion de colada por las superficies de colada durante el uso.

La superficie continua lisa es preferiblemente una superficie exterior de una banda alargada de material refractario flexible que se extiende continuamente desde el extremo aguas arriba hasta el extremo aguas abajo de la presa lateral, y la banda esta hecha preferiblemente de un material que tiene un coeficiente de friccion con el metal fundido de tal manera que el metal no se acumula en la superficie cuando el metal se solidifica durante la colada. Por ejemplo, la banda alargada puede estar hecha de una composicion de grafito flexible. Preferiblemente, la banda alargada sobresale (por ejemplo, por una distancia de hasta aproximadamente 1 mm) del resto de las partes aguas arriba y aguas abajo de la presa lateral en las superficies de las mismas que, en uso, estan configuradas para enfrentar las superficies de colada del aparato de fundicion continua. Idealmente, el resto de las superficies de la presa lateral que, en uso, estan configuradas para hacer frente a las superficies de colada, tienen un recubrimiento de un material resistente al desgaste de baja friccion refractario (por ejemplo, un nitruro de metal, tal como nitruro de boro).

La presa lateral puede tener una capa de material aislante del calor (por ejemplo, un pison plano aislante refractario) adyacente a la banda flexible alargada. Esto reduce la perdida de calor del metal que se echa en el tejido de la presa lateral. La presa lateral tambien puede tener un elemento de soporte alargado hecho de material ngido (preferiblemente un metal tal como el acero) a lo largo de un lado de las partes aguas arriba y/o aguas abajo opuestas a la superficie lateral en contacto con el metal de la presa lateral.

El al menos un punto de anclaje esta situado preferiblemente adyacente al extremo aguas arriba para la fijacion ngida de la presa lateral a un elemento del aparato de colada de metal continua.

La presa lateral tiene preferiblemente una bisagra que actua entre las partes aguas arriba y aguas abajo de la misma, la bisagra permitiendo y guiando el giro mutuo de las partes aguas arriba y aguas abajo. La bisagra puede ser una bisagra de tipo puerta hecha del material del elemento de soporte, o simplemente puede ser una banda de material flexible adherida o unida de otro modo a cada parte de la presa lateral.

La presa lateral tiene preferiblemente una longitud desde el extremo aguas arriba hasta el extremo aguas abajo que esta configurado para ser menor que la longitud de una cavidad de colada de un aparato de colada continua con el que se utiliza la presa lateral, pero mayor que la extension aguas abajo del metal fundido y fundido semisolido en el aparato. Por consiguiente, la presa lateral simplemente cubre la distancia sobre la cual el metal puede tener fugas o fluir desde la cavidad de colada.

De acuerdo con otra realizacion de la invencion, se proporciona un aparato de colada de metal continua que comprende superficies de colada giratorias opuestas que forman una cavidad de colada entremedio, una entrada de metal para la introduccion de metal fundido en la cavidad, y dos planchas laterales para confinar el metal fundido a la cavidad de colada. Al menos una de las dos planchas laterales (y preferiblemente ambas) comprende una parte alargada aguas arriba y una parte alargada aguas abajo que son mutuamente lateralmente pivotantes, y una superficie lateral lisa que contacta con el metal que se extiende continuamente desde un extremo aguas arriba hasta un extremo aguas debajo de la presa lateral y que tienen regiones de las mismas formadas en la parte aguas arriba y la parte aguas abajo, con lo cual el pivote mutuo de la parte de aguas arriba y la parte aguas abajo de la presa lateral permite a las regiones de la superficie lateral lisa en contacto con el metal ser movidas fuera de la alineacion coplanaria mutua. Al menos una de dichas dos presas laterales tiene un punto de anclaje impidiendo que dicha al menos una presa lateral sea arrastrada en una direccion de colada por dicha superficies de colada giratorias durante el uso.

En el aparato de colada, las superficies de colada son preferiblemente superficies de un par de correas de colada giratorias opuestas o, alternativamente, superficies de una serie de bloques de colada giratorias. La entrada de metal es preferiblemente un inyector de metal fundido que tiene una boquilla que se proyecta entre las superficies de colada opuestas, y en donde al menos una de los presas laterales esta unida a la boquilla, ya sea a la superficie exterior de la boquilla o la superficie interna de la misma.

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En el aparato de colada, la parte aguas arriba y aguas abajo de la presa lateral estan dispuestas preferiblemente en un angulo convergente, o un angulo divergente, y lo mas preferiblemente el ultimo, con relacion a una direccion de colada del metal. Este angulo es preferiblemente de 10° o menos.

Otro ejemplo de realizacion proporciona un aparato de colada de metal continua que comprende superficies de colada opuestas giratorias que forman una cavidad de colada entremedio, una entrada de metal para la introduccion de metal fundido en la cavidad, y dos presas laterales para confinar el metal fundido a la cavidad de colada, donde al menos una de las dos presas laterales comprende una banda flexible alargada de material refractario de baja friccion que es resistente al ataque de metal fundido, teniendo la banda alargada flexible un lado de contacto con el metal y un lado opuesto, un bloque alargado de material aislante del calor en contacto con el lado opuesto de la banda alargada flexible, teniendo el bloque alargado una superficie alejada de la banda alargada flexible y un elemento de soporte de material ngido en contacto con la superficie alejada del bloque alargado, donde la banda alargada flexible, el bloque alargado y el elemento de soporte se ajustan entre las superficies de fundicion opuestas adyacentes a la entrada de metal del mismo en contacto con ambas de las superficies de colada opuestas.

Mientras que los ejemplos de realizacion son particularmente adecuados para el uso con, o la fundicion de, aluminio o aleaciones de aluminio, tambien es posible colar otros metales de la misma manera, por ejemplo, cobre, plomo y zinc, e incluso de magnesio y acero.

Breve descripcion de los dibujos

Ejemplos de realizacion de la invencion se describen en detalle en la siguiente con referencia a los dibujos que se acompanan, en los cuales:

La figura 1 es una vista en planta desde arriba de un aparato de colada de doble correa con la correa superior retirada para mostrar las presas laterales de acuerdo con una realizacion ejemplar;

La figura 2 es una vista lateral simplificada de un aparato de colada de doble correa que muestra una presa lateral del tipo ilustrado en la figura 1;

La figura 3 es una vista en perspectiva de una presa lateral, mostrada de forma aislada, de acuerdo con una realizacion ejemplar;

La figura 4 es una seccion transversal vertical transversal de la presa lateral de la figura 3 tomada entre un extremo aguas arriba y uno aguas debajo de la misma;

La figura 5 es una vista en planta desde arriba similar a la de la figura 1, pero que ilustra una disposicion alternativa para el posicionamiento de presas laterales de acuerdo con otra realizacion ejemplar; y La figura 6 (que aparece en la misma hoja de dibujos que la figura 4) es una seccion transversal vertical de la maquina de colada mostrada en la figura 5 (pero con el metal fundido omitido) que muestra solo la region alrededor de la punta de la boquilla 18 y una parte inmediatamente adyacente de la cavidad de colada.

Mejores modos de llevar a cabo la invencion

Las realizaciones ejemplares de esta invencion que se describen a continuacion se dirigen en particular para uso con ruedas de doble correa, por ejemplo, del tipo descrito en la patente de Estados Unidos n.° 4.061.178 concedida a Sivilotti et al. El 6 de diciembre, 1977 (cuya descripcion se incorpora aqrn por referencia). Sin embargo, otros ejemplos de realizacion se pueden usar con ruedas de otros tipos, por ejemplo, ruedas de bloques que giran. Las ruedas de doble correa tienen una correa flexible superior y una correa inferior flexible que gira alrededor de rodillos y/o grnas estacionarias. Las correas se enfrentan entre sf en una parte de su longitud para formar una cavidad de colada delgada o molde que tiene una entrada y una salida. El metal fundido se alimenta en la entrada y un lingote de metal fundido emerge de la salida. Pulverizadores de agua de enfriamiento se dirigen sobre las superficies interiores de las correas en la region de la cavidad de colada con el fin de enfriar el metal. El metal fundido puede introducirse en la cavidad de colada por medio de una artesa, pero es mas habitual para proporcionar un inyector que se proyecta parcialmente dentro de la cavidad de colada entre las correas en la entrada. Realizaciones ejemplares se pueden usar mas preferiblemente con un tipo de inyector de metal que tiene una boquilla flexible como se describe en la patente de Estados Unidos n.° 5.671.800 concedida a Sulzer et al. el 30 de septiembre, 1997 (cuya descripcion se incorpora aqrn por referencia).

La figura 1 de los dibujos adjuntos es una vista en planta superior de un aparato de colada de doble correa 10 con una correa superior retirada que ilustra una operacion de colada en curso. La figura 2 es una vista lateral esquematica simplificada del mismo aparato con correas giratorias de colada 11 y 12 que se muestran en su lugar. La correa inferior 12 es visible en la figura 1 y gira alrededor de ejes 14 y 16 en la direccion de la flecha A (la direccion de colada). Del mismo modo, la correa superior (no visible en la figura 1) gira en el sentido opuesto alrededor de los ejes 14' y 16'. El metal fundido 42 (por ejemplo una aleacion de aluminio) se introduce en el aparato en una entrada aguas arriba tal como se representa por la flecha B y pasa a traves de un inyector de metal fundido 18 en una cavidad de colada 20 formada entre las superficies opuestas alargadas 22 y 24 (ver la figura 2) de la correa superior 11 y la correa inferior 12. El metal fundido se transporta en la direccion de la flecha A por las correas giratorias y con el tiempo se solidifica para formar un artfculo de banda 26 en la forma de un lingote de fundicion de longitud indefinida que emerge desde el aparato en una salida 28, donde las correas 11, 12 cambian de direccion, ya

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que circulan por sus rutas definidas. En el caso de muchos metales (en particular aleaciones de aluminio), el metal se convierte en semisolido, mientras que se transforma de totalmente fundido al estado completamente solido. En consecuencia, el metal en la cavidad de colada tiene una region fundida 30, una region semisolida 32 y una region totalmente solida 34 a medida que avanza desde el inyector 18 a la salida 28. La region semisolida 32 es algo curvada como se muestra ya que el calor tiende a ser extrafdo mas lentamente en el centro de la plancha colada que en los lados.

El inyector 18 tiene un canal de metal de transporte 36 formado entre las paredes superior e inferior 38, 39 (solo la pared superior 38 es visible en la figura 1, pero ambos son visibles en la figura 6) mantenido separado por paredes laterales 40 representadas por lmeas quebradas en la figura 1. El metal fundido 42 desemboca en la cavidad de colada entre las correas a traves de una abertura del extremo o la boquilla 44 en el extremo aguas abajo del inyector 18, y el metal fundido se limita lateralmente entre un par de presas laterales estacionarias 46 hasta que este completamente solido y auto-portante. Debido a que las paredes laterales 40 del inyector 18 tienen anchura lateral sustancial, el metal fundido inicialmente fluye lateralmente (asf como hacia delante) para ponerse en contacto con las presas laterales 46 a medida que emerge desde la boquilla 44 como se muestra en 48.

Una de las presas laterales 46 se muestra separada en la figura 3. La presa lateral tiene un extremo aguas arriba 47 y un extremo aguas abajo 49, y una superficie de contacto con el metal ininterrumpida lisa 50 que se extiende continuamente entre los extremos de aguas arriba y aguas abajo de la presa lateral. La otra cara lateral de la presa lateral tiene una superficie exterior opuesta 52. La superficie metalica de contacto 50 esta formada por una superficie exterior de una banda alargada flexible 54 hecha de un material flexible, preferiblemente de baja friccion refractaria que es capaz de resistir el ataque por el metal fundido y se resiste a la acumulacion de metal solidificado durante la colada. El material es preferiblemente una composicion de grafito flexible, por ejemplo, un material vendido bajo la marca Grafoil® por American Seal and Packing (una division de Steadman & Associates, Inc.) del condado de Orange, California, EE.UU. Sin embargo, otros materiales que tienen propiedades no humectantes, no reactivas, de baja transferencia de calor, de baja friccion y alta resistencia al desgaste y pueden emplearse, por ejemplo, materiales compuestos carbono-carbono, tablero refractario que tiene un revestimiento de nitruro de boro, y nitruro de boro solido. La banda 54 esta respaldada por un bloque alargado 56 de material de aislamiento termico, por ejemplo, tablero refractario. Este puede ser el mismo tipo de material del que esta hecho el inyector 18, o de un material diferente, por ejemplo, el material disponible de Carborundum of Canada Ltd. como producto No. 972-H hoja refractaria. Este es un fieltro de fibras refractarias que tipicamente comprende aproximadamente proporciones iguales de sflice y alumina y que contiene generalmente alguna forma de rigidizador, por ejemplo, sflice coloidal, tales como Nalcoag® 64029. El bloque alargado 56 esta formado en dos partes, es decir, una parte de aguas arriba 56A y una parte aguas abajo 56B. Por lo tanto, tambien se forma el bloque de presa lateral en dos partes a excepcion de la banda 54 que se extiende sin interrupcion y de puentes de union entre las dos partes 56A y 56B del bloque subyacente 56. La superficie metalica de contacto 50 por lo tanto tiene una region aguas arriba 50A formada en la parte 56A del bloque alargado 56 y una region aguas abajo 50B formada en la parte 56B del bloque alargado. El bloque 56 esta a su vez respaldado por un elemento de soporte ngido 58 hecho, por ejemplo, de acero u otro metal, y tambien se forma en dos partes 58A y 58B unidas por una bisagra de eje vertical 60. La bisagra 60 permite a las partes aguas arriba y aguas abajo del bloque 56 ser mutuamente giratorias de manera que las regiones de aguas arriba y aguas abajo de la superficie metalica de contacto 50 pueden moverse fuera de la alineacion coplanaria mutua que tienen cuando la presa lateral es perfectamente recta. Este pivotamiento se acomoda por las superficies oblicuas formadas en los extremos interiores 61 y 62 de las partes 56A y 56B del bloque aislante 56 que juntos crean una abertura en forma de V 64, y tambien por la naturaleza flexible de la banda 54 que permite la flexion de este elemento en la region de la abertura 64. La banda flexible, el bloque aislante y el elemento de soporte estan unidos firmemente entre sf, por ejemplo, por sujetadores mecanicos (no mostrado). Tales elementos de fijacion se unen preferiblemente la banda flexible 54 con una cierta cantidad de juego longitudinal en relacion con el bloque aislante adyacente 56 (ya sea en la region 56A o la region 56B o ambas) de modo que parte 46B de la presa lateral puede girar en sentido horario (en referencia a la figura 3) sin causar que la banda flexible se estire en la abertura 64 (dado que el pivotamiento en esta direccion no pueden ser acomodados solo por la flexion, como puede ser para pivotar en el sentido contrario a las agujas del reloj).

Las presas laterales 46 permanecen estacionarias en el aparato de colada y la propiedad de baja friccion de la banda flexible alargada 54 resiste cualquier tendencia del metal en movimiento a pegarse o atascarse contra la presa lateral 46 medida que se solidifica y se lleva hacia delante por las correas. La banda alargada 54 esta dimensionada para ponerse en contacto con ambas de las correas de colada y la naturaleza flexible de la banda le permite dar forma a la correa y para formar un buen sello contra el derrame de metal fundido. Las propiedades de baja friccion de la banda reducen la resistencia de friccion de las correas a medida que avanzan sobre la presa lateral. Para facilitar la formacion del sello, la banda puede estar de pie sobresaliendo del resto de las superficies superior e inferior 66 y 68 de la presa lateral en una pequena cantidad (por ejemplo, hasta aproximadamente 1 mm). Esto se muestra en la figura 4 de los dibujos, que es una seccion vertical transversal a traves de la presa lateral a medio camino entre sus extremos de aguas arriba y aguas abajo. La banda flexible 54 tiene extremos superior e inferior 54C y 54D que sobresalen por una distancia "X" en el resto de la superficie superior 66 y la superficie inferior 68. Con el fin de reducir aun mas la resistencia de rozamiento sobre la presa lateral de las correas, el resto de las superficies superior e inferior 66 y 68 de la presa lateral puede estar recubierta con un material de baja friccion (no mostrado) tal como un nitruro de metal (por ejemplo, boro nitruro).

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Cabe mencionar aqu que, aunque la descripcion anterior se refiere a la formacion de un buen sellado entre la banda 54 y las correas de colada (que se prefiere), de hecho puede haber un hueco de hasta aproximadamente 1 mm entre la banda 54 (o la parte mas alta de las superficies 66, 68) y las superficies adyacentes de las correas de colada sin perdida de metal. Esto es debido a que el metal fundido tiene un grado de tension superficial que crea un menisco que une los huecos hasta aproximadamente 1 mm sin penetracion a traves de dichos huecos. Por lo tanto, el contacto directo y firme entre la presa lateral y las superficies metalicas no es esencial. La provision de un hueco de esta manera hace que sea posible, por ejemplo, acomodar una convergencia de las correas de colada entre la entrada y la salida. Es decir, la presa lateral 46 no puede tocar bastante las correas de colada en la region de la boquilla 44, pero puede tocar suavemente las correas adyacentes al extremo aguas abajo 49, debido a la convergencia de las correas. La flexibilidad de la banda 54 puede acomodar a una mayor convergencia de la correa porque las piezas que sobresalen se pueden comprimir, disminuyendo asf la distancia X. Si debe acomodarse aun mas convergencia de las correas, la presa lateral 46 puede hacerse a disminuir en altura desde el extremo de aguas arriba 47 al extremo aguas abajo 49. Por el contrario, puede ser deseable en algunos casos disponer la cavidad de colada para divergir en la direccion de colada, y esto correspondientemente se puede acomodar al proporcionar una ligera separacion entre la pared lateral y las correas en el extremo de aguas abajo, y/o haciendo disminuir la pared lateral en altura desde los extremos aguas arriba hasta aguas abajo.

La banda flexible alargada 54 y el bloque aislante 56 se hacen preferiblemente de material aislante de calor y, por lo tanto, tienen baja masa termica y baja conductividad termica (mucho menor que el metal de bloques de presa laterales convencionales) de modo que muy poco calor se extrae del lingote de metal en los lados lo que permite que el metal se enfne uniformemente en toda la anchura del lingote para proporcionar una microestructura solida y grosor mas uniformes. Ademas, la propiedad aislante de calor significa que el metal no tiende a congelarse sobre la capa flexible alargada 54 cuando poco calor se retira a traves de esta capa. Cualquier metal que se congela directamente sobre la banda flexible es facilmente llevado por el resto de la placa movil debido a las propiedades de baja friccion de la banda. Por lo tanto, de metal solido no tiende a acumularse en las presas laterales fijas.

El elemento de soporte ngido 58 sirve para proteger y apoyar a los otros elementos de la presa lateral dado que estas otras partes pueden ser bastante delicadas y se danan facilmente. Este elemento 58 tambien forma una base solida que permite que la presa lateral sea anclada ngidamente en su lugar en el aparato de colada y, debido a su capacidad relativamente alta de calentamiento, sirve para congelar y contener metal fundido en el caso de fallo del resto de la presa lateral.

En la realizacion de las figuras 1 y 2, las presas laterales 46 estan ancladas a las paredes laterales del inyector de metal fundido 18, por ejemplo, por medio de pernos 70 (figura 2) o por otros medios. Orificios para los tornillos pueden ser pre-perforados en la presa lateral para proporcionar puntos de anclaje u otros medios de fijacion pueden ser proporcionados. Esta fijacion evita que las presas laterales se muevan en la direccion de colada por el contacto con las correas de colada giratorias. Las presas laterales se extienden preferiblemente desde el inyector 18 a una posicion justo aguas abajo de los puntos donde el lingote de metal se vuelve completamente solido en los bordes laterales del lingote (es decir, justo mas alla de la lmea solida 72 de la figura 1). Las presas laterales se pueden hacer para extenderse aun mas a lo largo de la cavidad de colada, si se desea, pero no hay ninguna ventaja en hacerlo debido a que el metal solido no requiere confinamiento lateral adicional mas alla de la lmea solida 72 y presas laterales de mayor longitud meramente generan mas friccion con las correas y son mas caras de fabricar. Ademas, como se apreciara a partir de las observaciones anteriores con respecto a la convergencia y divergencia de la cavidad, una ventaja de la realizacion ilustrada es que la terminacion de las presas laterales cortas de la final de la cavidad de colada hace que sea posible variar la profundidad (es decir, el grosor transversal) de la cavidad de colada hacia la salida 28 mas ampliamente sin la interferencia de las presas secundarias. Esto hace que sea posible variar la eliminacion del calor del lingote de metal para mayor o menor enfriamiento por las correas de colada enfriadas. Por ejemplo, moviendo el extremo aguas abajo de la correa de colada superior 11 como se muestra por la flecha C en la figura 2, la cavidad de colada se puede hacer a converger hacia la salida 28. Mayores cantidades de tal variacion pueden ser acomodadas en la realizacion ilustrada que en un aparato de colada convencional, ya que (a) la terminacion de la presa lateral corta de la salida de la cavidad permite una mayor variacion del angulo entre las superficies de colada superior e inferior, y (b) pequenas variaciones en la altura de la superficie de colada incluso en posiciones en las que la presa lateral esta presente pueden ser acomodadas debido a la posibilidad de proporcionar un pequeno espacio y tambien debido a la naturaleza flexible y compresible de la banda alargada 54 que se extiende ligeramente hacia arriba desde la superficie superior 66 del resto de la presa lateral 46, como se explico anteriormente.

La distancia a lo largo de la cavidad de colada que requiere que las presas laterales 46 se extiendan mas alla del inyector 18 depende de la longitud de la region 30 de metal fundido y la region 32 de metal semisolido (denominado, en combinacion, como el "deposito" de metal fundido). Esto, a su vez, depende de las caractensticas de la aleacion a fundir, la velocidad de colada y el grosor del lingote que esta siendo colado. La Tabla 1 a continuacion proporciona los rangos tfpicos y preferidos para las aleaciones de aluminio comunes.

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Tabla 1

Intervalo de trabajo Intervalo preferido Mas preferido

Grosor del lingote (mm)

5-100 8-25

Velocidad de fundicion (m/min)

0,5-20 2-10

% Saliente a lo largo de la cavidad

5-100 20-75 35-75

Como se ha senalado anteriormente, las presas laterales 46 estan provistas cada una con una bisagra 60 que permite la articulacion entre una parte aguas arriba 46A de la presa lateral y una parte de aguas abajo 46B. Las partes aguas arriba 46A estan bien sujetas a los lados (normalmente paralelas) del inyector 18 y por tanto son paralelas y se extienden en la direccion de colada sin divergencia o convergencia hacia los lados. Sin embargo, las partes de aguas abajo 46B se puede girar alrededor de la bisagra 60 como se muestra por las flechas D en la figura 1. Por lo tanto, es posible dar cabida a cualquier desalineacion de la parte de aguas arriba y/o hacer la cavidad de colada ligeramente convergente o ligeramente divergente. El angulo de las partes aguas abajo de las presas laterales en relacion con la direccion de colada (flecha A) no debe hacerse preferentemente demasiado convergente o el lingote solidificado en movimiento se apoyara demasiado firmemente contra la banda flexible 54 y posiblemente lo dane. Por otra parte, el angulo debena preferiblemente no hacerse demasiado divergente o el metal fundido puede escapar de la cavidad de colada por fugas entre la banda flexible 54 y el lingote a lo largo de la direccion de colada. Sin embargo, el angulo se puede hacer optimo para acomodar el flujo de metal. Por ejemplo, normalmente se encontro que un ligero ensanchamiento hacia el exterior (divergencia) reduce la friccion sobre la banda flexible del lingote en solidificacion, particularmente alrededor de la region semisolida 32. En general, el rango de trabajo de movimiento de la parte inferior 46B de la presa lateral es de 10° o menos (es decir, 5° o menos a cada lado de la direccion de colada). En la practica, un rango de hasta 2-3° a cada lado de la direccion de colada es habitual lo cual, para una presa lateral de longitud normal, puede significar un movimiento del extremo de aguas abajo 49 de aproximadamente hasta 2 -5 mm a cada lado de la direccion de colada. Por ejemplo, para un presa lateral que tiene una parte aguas abajo de 0,5 m de longitud, una rotacion de 3 mm en el extremo de aguas abajo 49 corresponde a un angulo (a partir de la lmea recta direccion de la colada) de 0,34°, y por un parte de aguas abajo en 0,25 m de longitud, 3 mm de movimiento corresponde a un angulo de 0,5°. La bisagra 60 puede estar situada en cualquier punto entre la boquilla 18 y el extremo de la region fundida 30 en el lado del lingote, pero normalmente se coloca sobre parte o a mitad de camino, como se muestra en las figuras 1 y 4.

El angulo de la parte de aguas abajo 46B de la presa lateral 46 con relacion a la direccion de colada se puede establecer antes de que la colada comience o se puede ajustar durante la colada cuando se observe el efecto del ajuste o la necesidad del mismo (por ejemplo, fugas de metal fundido alrededor del lingote). Las caractensticas de baja friccion de la banda alargada 54 y el recubrimiento de baja friccion (si los hay) proporcionadas en el resto de las superficies superior e inferior 66, 68 de la presa lateral permiten que la parte aguas abajo sea movida cuando el aparato de fundicion esta en funcionamiento. Esto se puede hacer de una manera precisa por medio de varillas 80 unidas a los elementos de soporte 58 cerca de los extremos aguas abajo de las mismas. Las varillas se mueven axialmente precisamente hacia delante o atras por cantidades deseadas ya sea manualmente o por motores electricos o hidraulicos/neumaticos 82 (que pueden estar bajo control por ordenador).

En la disposicion de la figura 1, el metal fundido fluye desde la boquilla 18 lateralmente a las presas laterales 46 en las posiciones 48 mencionadas anteriormente. Esto es necesario ya que la abertura en la boquilla 44 es mas estrecha que la anchura de la cavidad de colada debido al grosor de las paredes interiores 40 del inyector 18. Este movimiento lateral puede dar lugar a corrientes de Foucault en el metal fundido que pueden restringir el flujo suave y que tienen otras consecuencias. Para evitar esto, las presas laterales 46 se pueden colocar parcialmente dentro del inyector como se muestra en la figura 5. En esta realizacion, las partes aguas arriba 46A de las presas laterales estan asociadas a las superficies interiores de las paredes laterales 40, u otras partes internas, del inyector 18 y se extienden preferiblemente por toda la distancia desde la entrada del inyector a la punta de la boquilla 44, proporcionando de ese modo una pared lateral lisa continua que se extiende dentro del inyector y desde alif hacia y a traves de la cavidad de colada, proporcionando de este modo una superficie de contacto de metal lisa continua 50 y la eliminacion de cualquier obstruccion que puede causar corrientes de Foucault o similares. Tal disposicion significa que la anchura de la cavidad de colada coincide exactamente con la anchura de la boquilla 44 de modo que no hay movimiento lateral de metal fundido. Por supuesto, en esta forma de realizacion, la anchura lateral del inyector 18 se debe hacer mas grande que la del inyector de la figura 1 para producir una fundicion de un lingote de la misma anchura. Sin embargo, esto ilustra como los ejemplos de realizacion se pueden utilizar para cambiar el aparato de colada rapidamente para producir lingotes de diferentes anchuras mediante el uso de un solo inyector y el montaje de las planchas laterales, ya sea interna o externamente para diferentes carreras de colada. Alternativamente, los inyectores de diferentes anchos pueden ser sustituidos por otros, y las presas laterales pueden ser montadas exclusivamente externamente en cada inyector, exclusivamente de manera interna en cada inyector o una mezcla de interna y externamente, con el fin de emitir lingotes de diferentes anchos para adaptarse a las demandas comerciales.

En la realizacion de la figura 5, y tal como se representa mas claramente en la figura 6, la altura de la parte de la presa lateral dentro del inyector 18 puede ser menor que la altura de la presa lateral dentro de la cavidad de colada

5

10

15

20

25

30

35

en una cantidad que acomoda el grosor de la pared superior 38 y la pared inferior 39 del inyector. En otras palabras, hay un escalon hacia arriba o hacia abajo 90 en la superficie superior o inferior de la presa lateral 46 en el punto donde la presa lateral sale del inyector de manera que la parte de la presa lateral dentro de la cavidad de colada tiene altura suficiente para acercarse a estrechamente las superficies de colada y evitar la fuga de metal fundido por encima o por debajo de la presa lateral. Dentro del inyector 18, las presas laterales se extienden sustancialmente por completo desde la pared superior 38 a la pared inferior del inyector, como se muestra.

En las realizaciones anteriores, las presas laterales comprenden tres elementos, a saber, la banda flexible 54, el bloque aislante 56 y el elemento de soporte 58. Sin embargo, no siempre es necesario proporcionar a todos estos elementos. La superficie de contacto con el metal de la presa lateral debe ser preferiblemente de o estar revestida con un material que tiene una baja friccion y buena resistencia al calor. Las propiedades de friccion de preferencia deben ser lo suficientemente bajas para evitar la acumulacion de metal solido en la presa lateral y el desgaste que reduce la vida util de la presa lateral. La superficie de contacto con el metal tambien debe ser preferiblemente capaz de flexionarse o doblarse para permitir que la parte aguas abajo de la presa lateral para pivotar lateralmente con respecto a la parte aguas arriba sin causar una rotura que podna resultar en fugas de metal o en acumulacion de metal solido. La presa lateral tambien debe ser preferiblemente de aislamiento termico para reducir el flujo de calor desde el metal fundido a los lados de la cavidad de colada. El grado de aislamiento termico debe ser preferiblemente suficiente para evitar la formacion de defectos microestructurales problematicos en el artfculo de banda colada y variaciones significativas de grosor en todo el artfculo moldeado. Este aislamiento termico puede ser proporcionado por un bloque aislante o por el material de la propia banda flexible (o ambos). El elemento de soporte 58 puede omitirse si los otros elementos son suficientemente estructuralmente ngidos y durables para evitar danos indebidos durante el uso y para permitir la fijacion segura al inyector o a otras partes del aparato. La bisagra 60 puede ser reemplazada por una banda flexible de material unida a los elementos aguas arriba y aguas abajo de la pared lateral, o puede omitirse por completo si el elemento flexible es suficientemente fuerte para evitar que se desgarre o se fracture en la union.

Las realizaciones ilustradas proporcionan presas laterales longitudinalmente fijas pero moldeables (pivotantes) en ambos lados de la cavidad de colada. Esto se prefiere para asegurar que ambos lados del lingote de colada se someten a las mismas condiciones de colada. Sin embargo, si se desea, una de las presas laterales fijas pueden ser no flexibles o, alternativamente, un lado de la cavidad puede estar cerrado por bloques moviles del tipo convencional, aunque entonces los beneficios de la convergencia/divergencia de la cavidad de colada no estanan disponibles porque los bloques moviles deben extenderse necesariamente en toda la longitud de la cavidad de colada.

Tambien hay que tener en cuenta que algunas maquinas de colada no tienen un inyector de metal fundido 18 sino que se alimentan con metal fundido a traves de una artesa de colada (artesa de alimentacion de metal) o disposicion de alimentacion de metal similar sin punta, de estilo de arrastre. En tal caso, la presa lateral estacionaria esta fijada al bastidor rodante o al canal de alimentacion de metal ya que no puede haber ningun anclaje al propio inyector.

Claims (14)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   65

   REIVINDICACIONES

   1. Un aparato de colada de metal continua (10) que tiene superficies de colada giratorias alargadas opuestas (22, 24) que forman una cavidad de colada (20) entre ellas, y una presa lateral (46) que comprende una parte alargada aguas arriba (56A) y una parte alargada aguas abajo (56B) que son mutuamente lateralmente pivotantes, y una superficie lateral de metal de contacto lisa (50) que se extiende de forma continua desde un extremo aguas arriba (47) hasta un extremo aguas abajo (49) de la presa lateral (46) y que tiene regiones (50a, 50b) de la misma formada en dicha parte aguas arriba (56A) y dicha parte aguas abajo (56b), donde el pivote mutuo de dicha parte aguas arriba (56A) y dicha parte aguas abajo (56B) de la presa lateral (46) permite que dichas regiones (50a, 50b) de la superficie lateral de metal de contacto lisa (50) se mueva fuera de la alineacion coplanaria mutua, caracterizado por que

   la presa lateral (46) comprende ademas al menos un punto de anclaje (70) que esta configurado para impedir que la presa lateral (46) sea arrastrada en una direccion de colada por las superficies de colada giratorias (22, 24) durante el uso.
2. 2. El aparato de colada de metal continua (10) segun la reivindicacion 1, donde dicha superficie continua lisa (50) es una superficie exterior de una banda alargada (54) de material refractario flexible que se extiende de forma continua desde dicho extremo aguas arriba (47) a dicho extremo aguas abajo (49) de la presa lateral (46).
3. 3. El aparato de colada de metal continua (10) segun la reivindicacion 2, donde la banda alargada (54) esta fabricada de una composicion de grafito flexible.
4. 4. El aparato de colada de metal continua (10) segun la reivindicacion 2 o 3, donde dicha banda alargada (54) sobresale de un resto de dichas partes de aguas arriba y aguas abajo (56a, 56b) de la presa lateral (46) en las superficies de las mismos que, en uso, estan configuradas para hacer frente a superficies de colada (22, 24) de un aparato de colada continua (10).
5. 5. El aparato de colada de metal continua (10) segun la reivindicacion 4, donde dichas superficies que, en uso, estan configuradas para enfrentar dichas superficies de colada (22, 24) tienen un recubrimiento de un material resistente al desgaste de baja friccion refractario.
6. 6. El aparato de colada de metal continua (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, que comprende una capa de material aislante termico adyacente a dicha banda flexible alargada (54) opuesta a dicha superficie lateral de contacto con el metal (50).
7. 7. El aparato de colada de metal continua (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que tienen un elemento de soporte alargado (58) de material ngido a lo largo de un lado de dicha parte aguas arriba y/o aguas abajo (56A, 56B) opuestas a dicha superficie lateral de contacto de metal (50).
8. 8. El aparato de colada de metal continua (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde dicho al menos un punto de anclaje (70) esta situado adyacente a dicho extremo aguas arriba (47) para la fijacion ngida a un elemento (18) del aparato de colada de metal continua (10).
9. 9. El aparato de colada de metal continua (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que tiene una bisagra (60) que actua entre dicho tramos anteriores y posteriores (56a, 56b) de la misma, dicha bisagra (60) permitiendo y guiando dicho pivotamiento mutuo de dichas partes aguas arriba y aguas abajo (56A, 56B).
10. 10. El aparato de colada de metal continua (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde una distancia desde dicho extremo aguas arriba (47) a dicho extremo aguas abajo (49) esta configurado para ser menor que una longitud de la cavidad de colada (20) del aparato de colada continua (10), pero mayor que un punto aguas abajo de metal colado fundido y semisolido (30, 32) en dicho aparato de colada continua (10).
11. 11. El aparato de colada de metal continua (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende ademas una entrada de metal (18) para la introduccion de metal fundido (42) dentro de dicha cavidad (20), y dos planchas laterales (46) para confinar el metal fundido (42) a dicha cavidad de colada (20), donde al menos una de dichas dos presas laterales (46) constan de la parte alargada aguas arriba (56A) y la parte alargada aguas abajo (56B) que son mutuamente pivotantes lateralmente.
12. 12. El aparato de colada de metal continua (10) segun la reivindicacion 11, donde ambas de dichas dos presas laterales (46) comprenden cada una parte alargada aguas arriba (56A) y una parte alargada aguas abajo (56B) que son mutuamente lateralmente pivotantes, y una superficie lateral de contacto de metal lisa (50) que se extiende de forma continua desde un extremo aguas arriba (47) a un extremo aguas abajo (49) de la presa lateral (46) y que tienen regiones (50a, 50b) de la misma formada en dicha parte aguas arriba (56A) y dicha parte aguas abajo (56B), donde el pivote mutuo de dicha parte aguas arriba (56A) y dicha parte aguas abajo (56B) de la presa lateral (46) permite a dichas regiones (50a, 50b) de la superficie lateral de contacto de metal lisa (50) ser movidas fuera de la alineacion coplanaria mutua.
13. 13. El aparato de colada de metal continua (10) segun la reivindicacion 11 o 12, donde dicha entrada de metal (18) es un inyector de metal fundido (18) que tiene una boquilla (44) que sobresale entre dichas superficies de colada opuestas (22, 24), y donde dicha por lo menos una de dichas planchas laterales (46) esta unida a dicha boquilla (44) a traves de dicho punto de anclaje (70).

    5
14. 14. El aparato de colada de metal continua (10) segun la reivindicacion 12 o 13, donde dichas partes aguas arriba y aguas abajo (56A, 56B) de dicha al menos una de dichas presas laterales (46) estan dispuestas en un angulo convergente con respecto a una direccion de colada de dicho metal.

    10 15. El aparato de colada de metal continua (10) segun la reivindicacion 12 o 13, donde dichas partes aguas arriba y

    aguas abajo (56A, 56B) de dicha al menos una de dichas presas laterales (46) estan dispuestas en un angulo divergente con respecto a una direccion de colada de dicho metal.