ES2662876T3 - Dispositivo de distribución - Google Patents

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ES2662876T3 ES14750628.1T ES14750628T ES2662876T3 ES 2662876 T3 ES2662876 T3 ES 2662876T3 ES 14750628 T ES14750628 T ES 14750628T ES 2662876 T3 ES2662876 T3 ES 2662876T3
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Abstract

Un dispositivo de distribución (8) para distribuir metal líquido en un sistema de fundición vertical, el dispositivo de distribución que comprende un cuerpo (9) hecho de un material cerámico refractario y una capa de aislamiento térmico (36) ubicada debajo del cuerpo, el cuerpo que incluye una base ( 12) y una pared periférica (14) que juntas proporcionan un canal (10) para contener y distribuir metal líquido, al menos un canal de flujo (24) en la pared periférica a través del cual el metal líquido puede fluir hacia o desde el dispositivo de distribución, al menos un orificio de alimentación (26) en la base a través del cual puede fluir metal líquido desde el dispositivo de distribución durante una operación de fundición; caracterizado por una cavidad (30) en la base, en donde la capa de aislamiento térmico (36) se ubica dentro de la cavidad (30), y en donde el material cerámico refractario del cuerpo (9) tiene una primera conductividad térmica y la capa de aislamiento térmico (36) tiene un grosor en el intervalo de 3-25 mm y se hace de un material de aislamiento que tiene una segunda conductividad térmica que es menor que la primera conductividad térmica y menor que 0,1 W/mK.

Description

imagen1
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de distribución
5 La presente invención se refiere a un dispositivo de distribución para el uso con un sistema de fundición vertical y en particular,peronoexclusivamente, parael usoconunsistema defundiciónpor enfriamientodirecto. Lainvencióntambién se refiere a unamesa defundición que incluye una pluralidad de dispositivos de distribución, y a un sistema defundición por enfriamiento directo.
La fundición por enfriamiento directo(DC) es un ejemplo de un proceso defundición vertical semicontinuo, el cual se usa para la fabricación de palanquillas cilíndricas a partir de metales no ferrosos tales como aluminio y aleaciones de estos. Un ejemplo de un aparato de fundición demetal por enfriamiento directo sedescribe, por ejemplo, en el documento US 4 598 763. Los procesos defundición DC también pueden usarse para lafabricación delingotes demetal.
15 UnaparatodefundiciónDCincluyetípicamenteunapluralidaddemoldesenfriadosporagua,cadaunoquetieneunpaso vertical de extremo abierto a través del cual fluye el metal líquido. A medida que el metal fundido pasa a través de los moldes enfriados por agua, se enfría y provoca que se congele la región periférica del metal. El molde generalmente es bastante corto (típicamente de 75-150 mm) y a medida que el metal emerge del extremo inferior del molde, se enfría además mediante chorros de agua que provocan que el resto del metal se congele, formando de esta manera una palanquilla cilíndrica. El extremo inferior de la palanquilla se soporta por un cabezal de arranque (o bloque falso), el cual sebaja gradualmente(típicamentea unavelocidad de50-150 mm/min) medianteun arrietehidráulico. El metal líquido se suministra continuamente al molde hasta que el arriete hidráulico alcanza su posición inferior. Típicamente, las palanquillas producidasmediante el proceso de DC tienen un diámetro de 50-500mm y unalongitud de 4-8 metros.
25 Un sistema de fundición DC normalmente tiene una pluralidad de moldes, la cual típicamente permite formar 2-140 palanquillas simultáneamente. Los moldes se soportan por una mesa de fundición de acero y se alimentan con metal fundido a través de un sistema de distribución de metal. Existen dos diseños principales de sistema de fundición DC: en el primer diseño, el flujo de metal se controla mediante un flotador y en el segundo diseño el metal fluye dentro de un molde a través de un dispositivo de alimentación hecho de un material refractario. La presente invención se refiere al segundo diseño, el cual a menudo se denomina sistema de fundición "hot top".
En un sistema típico de fundición hot top, el sistema de distribución de metal incluye una pluralidad de dispositivos de distribución refractarios denominados "alimentadores cruzados" que contienen el metal líquido y lo distribuyen a los moldes a medida que se forman las palanquillas. Los dispositivos de distribución se hacen típicamente de un material
35 refractario de cerámica tal como Insural® 140 hecho por Pyrotek Inc., el cual tiene una baja conductividad térmica con el propósitodeevitar el enfriamientorápido delmetal líquidoantes dequepaseatravésdelosmoldes. Elmaterial cerámico también debe tener buenas propiedades mecánicas. Sin embargo, puede ser difícil obtener un equilibrio ideal de propiedades mecánicas y térmicas, ya que los materiales refractarios que tienen una conductividad térmica muy baja a menudo son mecánicamentedébiles, mientras que losmateriales refractariosmecánicamentefuertes tienden atener una conductividad térmica mucho más alta. Por lo tanto, un material refractario con suficiente resistencia mecánica puede tener una conductividad térmica relativamente alta.
Esto puede provocar una serie de problemas. Primero, durante un período de tiempo extendido (típicamente meses o años), el calor transferido mediante la conducción del metal líquido a través del dispositivo de distribución refractario a la
45 mesa de fundición de acero puede provocar la distorsión de la mesa a través de la fatiga térmica. Típicamente, esto da comoresultado unfenómeno conocido como "coronación", en el cual la mesa adopta unaformaligeramente en forma de cúpula, siendo el centrodelamesamásaltoquesus bordes.Segundo, lapérdidadecalor delmetal líquidoamedida que fluye alrededor del sistema de distribución puede dar lugar a diferencias de temperatura en diferentes partes del sistema de distribución, siendo el metal más cálido cerca del punto de alimentación de metal y más frío en partes del sistema de distribuciónqueestánmásalejadas del puntodealimentación. Esto puede causar problemas con el proceso defundición ya que el metal que emerge de las partes "calientes" del sistema de distribución se congelará más lentamente que el metal delas partes "frías" del sistema, haciendo difícil de esta manera adaptar la velocidad del arriete hidráulico ala tasa de congelación del metal.
55 Marthinusen J O y otros: "Insural insulating materials, launder design and the use of tempcal thermal modelling", Procedimientos del taller internacional sobre tecnologías de procesamiento de fundición de aluminio, 1 de octubre de 1998, XP002423254 describe un modelo de temperatura para predecir el rendimiento de los sistemas de lavado y los factores que afectan el rendimiento del lavado.
El documento US 2004/206473 A1 describe un sistema de distribución de metal para la producción simultánea de una pluralidad de palanquillas redondas a partir demetal fundido.
Es unobjetodelainvenciónproporcionar undispositivodedistribuciónquemitigaunoomásdelosproblemas anteriores.
65 De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un dispositivo de distribución para distribuir metal líquido en un sistema de fundición vertical, el dispositivo de distribución que comprende un cuerpo hecho de un material cerámico refractario y una capa de aislamiento térmico situada debajo del cuerpo, el cuerpo que incluye una base y una pared periférica que juntas proporcionan un canal para contener y distribuir metal líquido, al menos un canal de flujo (24) en la pared periférica a través del cual el metal líquido puede fluir hacia o desde el dispositivo de distribución, al menos un orificio de alimentación (26) en la base a través del cual puede fluir metal líquido desde el dispositivo de distribución
imagen2
5 durante una operación de fundición, y una cavidad en la base, en donde la capa de aislamiento térmico se ubica dentro de la cavidad, y en donde el material cerámico refractario del cuerpo tiene una primera conductividad térmica y la capa de aislamiento térmico tiene un grosor en el intervalo de 3-25mm y se hace de un material de aislamiento que tiene una segunda conductividadtérmica que es menor quela primeraconductividad térmica ymenor que 0,1W/mK.
La capa de aislamiento térmico ayuda a reducir la conducción de calor desde el metal líquido a través del dispositivo de distribución dentro de lamesa desoporte. Esto ayuda a reducir la fatiga térmica en la mesa de soporte. La conductividad térmica reducida del dispositivo de distribución también ayuda a reducir la velocidad ala cual se pierde el calor del metal líquido, reduciendo de esta manera los gradientes de temperatura dentro del metal líquido y mejorando la calidad y consistencia delas palanquillas metálicas formadasmediante el sistema de fundición.
15 El uso de una capa de aislamiento térmico también permite opcionalmente seleccionar una gama más amplia de materiales parael cuerpodel dispositivodedistribución, queincluye, por ejemplomaterialesquetienen unaconductividad térmica más alta pero una resistencia más alta u otras características mecánicas mejoradas. La capa de aislamiento térmicoasegura que latasadepérdidadecalor del dispositivo dedistribuciónpermanezca baja, aúncuando el cuerpose hace a partir de un material que tiene una conductividad térmica más alta. El uso de un material con propiedades mecánicas mejoradas permite que el dispositivo de distribución sea más ligero y/o más resistente, o que tenga una vida útil extendida.
Ventajosamente, la segunda conductividad térmica es menor que el 50 %, preferentemente menor que el 20 %, y con 25 mayorpreferenciamenorqueel10%delaprimeraconductividadtérmica.
Ventajosamente, la segunda conductividad térmica es menor que 0,05W/mK.
El dispositivo de distribución comprende preferentemente un alimentador cruzado o cualquier otra pieza refractaria asociada con la mesa de fundición que conecta los alimentadores cruzados, por ejemplo un canal de entrada, un canal de crucifijo o un codo.
Ventajosamente, la primera conductividad térmica está en el intervalo de 0,25-1,0 W/mK, preferentemente de 0,25-0,5 W/mK.
35 Ventajosamente, la capa de aislamiento térmico se hace de un material de aislamiento seleccionado de un intervalo que comprende material de tablero microporoso, un tablero de fibra formado al vacío o prensado, un papel refractario o un material refractariomoldeable.
Ventajosamente, el cuerpo del dispositivo de distribución incluye un canal de flujo de entrada en una primera parte de la pared periféricaa través del cual puede fluirmetal líquido dentrodel dispositivo dedistribución, uncanal deflujo desalida en una segunda parte dela pared periférica a través del cual puede fluir metal líquido del dispositivo de distribución, y un canal de flujo principal que se extiende desde el canal de flujo de entrada hasta el canal de flujo de salida y a través del cual el metal líquido puede fluir a través del dispositivo de distribución desde el canal de flujo de entrada hasta el canal
45 de flujo de salida, en donde el canal incluye además al menos un canal de bifurcación que se extiende en una dirección sustancialmenteperpendicular desdeel canal deflujoprincipal, dicho canal debifurcaciónqueincluyealmenosun orificio de alimentación en la base de este.
Ventajosamente, el cuerpo del dispositivo de distribución se configura de manera que una pluralidad de dispositivos de distribución puede disponerse en una serie de manera que el canal de salida de un dispositivo de distribución se alinee con y se conecte herméticamente al canal de entrada de un dispositivo de distribución adyacente.
Ventajosamente, la capa de aislamiento térmico comprende una almohadilla preformada.
55 Ventajosamente,lacapadeaislamientotérmicotieneungrosorenelintervalode5-15mm,conmayorpreferenciade812 mm.
Ventajosamente, la cavidad tiene una profundidad igual o mayor que el grosor de la capa de aislamiento térmico. Ventajosamente, el cuerpo incluye un borde periférico que se extiende alrededor de la periferia de la cavidad en la base del cuerpo. Ventajosamente, el bordeperiféricotiene un ancho en el intervalo de 5-25mm, preferentemente de 8-15mm.
Ventajosamente, la capa de aislamiento térmico cubre al menos el 50 %, preferentemente al menos el 70 % del área de la base.
65 Ventajosamente, el dispositivo de distribución incluye al menos un orificio de alimentación que se extiende a través de la base del cuerpo y la capa de aislamiento térmico.
imagen3
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un conjunto de mesa de fundición para un sistema de fundición vertical, la mesa de fundición que incluye una mesa de soporte y una pluralidad de dispositivos de distribución montados en la mesa de soporte, al menos uno de dicha pluralidad de dispositivos de distribución que comprende un
5 dispositivodedistribucióndeacuerdoconcualquieradelasdeclaracionesanterioresdelainvenciónqueincluyeuncuerpo y una capa de aislamientotérmico, en donde la capa se coloca entrela base del cuerpo y lamesa de soporte.
Ventajosamente, la mesa de soporte incluye uno o más componentes de guía para guiar el metal líquido desde el dispositivo de distribución hasta uno o más sitios de fundición, que incluyen uno o más componentes seleccionados de un intervalo que incluye un dedal, una placa de transición y un anillo de fundición tubular.
Otro aspecto de la invención se refiere a un sistema de fundición de palanquilla por enfriamiento directo que incluye un ensamblemesa defundición dede acuerdo con cualquiera de las declaraciones delainvención anteriores, y un conjunto de arriete que soporta una o más palanquillas demetal fundidas por el sistema.
15 Ventajosamente, la mesa de soporte incluye uno o más componentes de guía para guiar el metal líquido desde el dispositivo de distribución hasta uno o más sitios de fundición, que incluyen uno o más componentes seleccionados de un intervalo que incluye un dedal, una placa de transición y un anillo de fundición tubular.
Cada unadelasmodalidades preferidasexpuestas anteriormentepuedecombinarseconotras característicasventajosas tal como se expone en las declaraciones dela invención anteriores.
Ciertasmodalidadesdelainvenciónsedescribiránahoraamaneradeejemploconreferenciaalosdibujosacompañantes, en donde:
25 LaFigura1esunavistaenplantadeunamesadefundiciónparaunsistemadefundiciónDC; LaFigura2esunavistaisométricadeundispositivodedistribucióndeacuerdoconunaprimeramodalidaddelainvención; La Figura 3 es una vista lateral del dispositivo de distribución; La Figura 4 es una vista en planta quemuestra el ladoinferior del dispositivo de distribución; La Figura 5 es una vista posterior del dispositivo de distribución; La Figura 6 es una vista en planta quemuestra el lado superior del dispositivo de distribución; La Figura 7 es una vista en sección sobre lalínea CC de la Figura 6; La Figura 8 es una vista en sección de un conjunto demesa de fundición que incluye un dispositivo de distribución, y La Figura 9 es una vista en sección de un conjunto de mesa de fundición que incluye un dispositivo de distribución de acuerdo con una segundamodalidad de la invención.
35 La mesa de fundición 2 mostrada en la Figura 1 comprende una mesa de soporte de acero rectangular 4 y un sistema distribuidor 6 que comprende una pluralidad de dispositivos de distribución refractarios 8, los cuales juntos definen un canal abierto 10 para contener y distribuir metal líquido a una pluralidad de sitios de fundición debajo de la mesa 4. Esta mesadefundición 2particular representa unamodalidad preferida delainvención, lacual es adecuada para el uso en un sistema defundición por enfriamiento directo (DC) parafabricar palanquillas cilíndricas partir demetales noferrosostales como aluminio y aleaciones de estos. Sin embargo, debe entenderse que la invención descrita en la presente también es aplicable a otros sistemas defundición vertical, queincluyen sistemas de fundición DC parafundir lingotes demetal.
Un dispositivodedistribución8deacuerdocon unamodalidaddelainvenciónsemuestraen las Figuras2-7.El dispositivo
45 dedistribución8incluyeuncuerporefractario9,elcualsehacedeunmaterialcerámicorefractarioeincluyeunabase12 y unapared periférica14queseextiendehaciaarribadesdela base12. Labase 12ylapared periférica14juntasdefinen unaseccióndel canalabierto10. Laparedperiférica14,lacual puedeser continuaodiscontinua, comprendedosparedes de extremo cortas 16 y dos paredes laterales más largas 18. Cada pared lateral 18 incluye una sección central 20 y dos secciones de extremo 22. Las partes más interiores de las secciones de extremo 22 se curvan hacia afuera y la sección central 20 se destaca de esta manera más allá del plano de las secciones de extremo 22. Un canal 24 en forma de U se forma en la sección central 20, el cual se extiende hacia abajo desde el borde superior de la pared periférica 14 a través de aproximadamente dos tercios de la altura del dispositivo de distribución.
Cuando una pluralidad de dispositivos de distribución 8 semontan juntos en una mesa de fundición como semuestra en
55 laFigura1,laseccióncentral20decadaparedlateral18colindaconlaseccióncentraldelaparedlateraldeundispositivo dedistribuciónadyacenteylos canales enformadeU24formadosenlasparedes adyacentesealineanentresíformando el canal abierto 10 que permite al metal líquido fluir entre los dispositivos de distribución 8.
Seproporcionan dosorificios circulares dealimentación 26en labase12 del cuerporefractario9. En uso, el metal líquido puede fluir través de estos orificios 26 hasta los sitios de fundición definidos por la mesa 2, para formar palanquillas. Aunque en esta modalidad el dispositivo de distribución 8 tiene dos orificios de alimentación 26, alternativamente puede tener más omenos de dos orificios de alimentación.
La base 12 del cuerpo refractario 9 incluye en su superficie inferior una cavidad poco profunda 30 que se extiende sobre
65 toda el área de la base 12, aparte de un borde periférico 32 que sigue la forma de la pared periférica 14 y dos porciones debasecirculares34queseextienden alrededor delos orificios dealimentacióncirculares 26. Enesteejemplo,lacavidad 30 tiene una profundidad de aproximadamente 10 mm. Más generalmente, la cavidad 30 tiene una profundidad de 3-25 mm, preferentemente de 5-15 mm y con mayor preferencia de 8-12 mm. El borde periférico 32 y las porciones de base circulares 34 tienen cada una un ancho de aproximadamente 10 mm, más generalmente de 5-20 mm, preferentemente de 8-15 mm.
imagen4
5 La cavidad 30 acomoda una almohadilla de aislamiento térmico 36 que se hace de un material con una conductividad térmica muy baja. En esta modalidad la capa comprende una almohadilla 36 de material de aislamiento térmico que se formaparaajustarsedentrodelacavidad30enlabase12delcuerporefractario9,conuna pequeña holgura(por ejemplo, aproximadamente de 1,0 mm) entre el borde de la almohadilla y la superficie interna de la región periférica 32. La almohadilla 36 tiene un grosor de aproximadamente 10 mm. Más generalmente, el grosor de la almohadilla es aproximadamente de 3-25 mm, preferentemente de 5-15 mm y con mayor preferencia de 8-12 mm. El grosor de la almohadilla de aislamiento térmico 36 es preferentemente igual o ligeramente menor (por ejemplo, 0,0-0,2 mm menor) quela profundidaddelacavidad30, demanera quela almohadillanosecomprimeentreel cuerporefractario9ylamesa
4. Opcionalmente, la almohadilla 36 puede unirse al lado inferior del cuerpo refractario 9 por medio de un adhesivo 15 adecuado.
La provisióndela almohadilladeaislamientotérmico 36dentro dela cavidad 30reduceen granmedidalaconducción de calor desdeel metal líquidoatravésdel dispositivo dedistribución8 dentro delamesadesoportedeacero 4. Estoayuda areducirlafatigatérmicaenlamesa desoportedeacero.Laconductividadtérmicareducidadeldispositivodedistribución 8 también reduce la velocidad a la cual se pierde el calor del metal líquido, reduciendo de esta manera los gradientes de temperatura dentro del metal líquido y mejorando la calidad y consistencia de las palanquillas metálicas formadas por el sistema de fundición DC.
La almohadilla térmica 36 se hace preferentemente de un material de aislamiento térmico que tiene una conductividad 25 térmicaqueessignificativamentemenorquelaconductividadtérmicadelmaterialcerámicoqueformaelcuerporefractario
9. Enotras palabras, elmaterialrefractariodelcuerpotieneuna primera conductividadtérmicayelmaterial deaislamiento de la almohadilla de aislamiento térmico tiene una segunda conductividad térmica que es menor que la primera conductividad térmica. Preferentemente, la segunda conductividadtérmica es menor que el 50%, conmayor preferencia menor que el 20 %, y aún con mayor preferencia menor que el 10 % de la primera conductividad térmica. Como un ejemplo, la almohadilla de aislamiento térmico 36 puede hacerse a partir un material de placa microporoso tal como Promalight®-320hechopor Promat UKLtd, el cualtieneunaconductividadtérmicaa800ºCde0,036W/mK. Típicamente, cuando la conductividad térmica del material cerámico forma el cuerpo refractario 9 es de aproximadamente 0,5 W/mK, la almohadilla térmica puede hacerse de un material quetenga una conductividad térmica inferior a 0,05W/mK (es decir, aproximadamente el 10 % dela conductividad térmica del material refractario queforma el cuerpo 9.
35 Puede usarse cualquier material de aislamiento térmico adecuado para la capa de aislamiento térmico 36, y esta capa puedeconsistir en una almohadilla preformada queserecibedentro delacavidad 30 ola capa puede formarsedentro de la cavidad 30, por ejemplofundiendo una capa adecuada dematerial refractariomoldeable dentro dela cavidad. Algunos ejemplos demateriales adecuados para la capa de aislamiento térmico 36 se describen a continuación.
La capadeaislamientotérmico 36cubrepreferentementealmenosel 50%(conmayor preferenciaalmenosel 70%)del área de la base 12 del cuerpo refractario 9, excluyendo el área de los orificios de alimentación 26. En este ejemplo, la capa comprende una almohadilla que cubre aproximadamente el 70 % del área de la base 12: es decir, la totalidad de la base aparte del área ocupada por el borde periférico 32 y las dos porciones de base circulares 34. En algunas
45 circunstancias, una almohadilla más pequeña puede ser suficiente. Por ejemplo, una plataforma que cubre solo la región central dela base 12 entre los orificios de alimentación 26 puede ser suficiente.
La conductividad térmica reducida proporcionada por la almohadilla de aislamiento térmico 36 permite elegir un material cerámico para el cuerpo refractario 9 del dispositivo de distribución 8 que tiene una alta resistencia mecánica así como también una conductividad térmica relativamente baja. Por ejemplo, el cuerpo 9 del dispositivo de distribución puede hacerse a partir deInsural® 140 hecho por Pyrotek Inc., el cual tiene una resistencia al aplastamiento en frío de 20 MPa, un módulo de ruptura a temperatura ambiente de 4.5 MPa y una conductividad térmica a una temperatura de 686C de 0.47W/mK.Elmaterialtambiénes altamenteresistentealagrietamientocon ciclostérmicos.Porsupuesto,tambiénpuede usarse cualquier otro material adecuado, que incluye por ejemplo Pyroform HP hecho por Rex Roto Inc. Típicamente, el
55 material cerámico tendrá una conductividad térmica en el intervalo de 0,25-0,5 W/mK, aunque los materiales con una conductividad térmica más alta también pueden usarse en ciertas circunstancias, particularmente si se usa una almohadillamás gruesa en una cavidadmás profunda.
En uso, el dispositivo de distribución 8 se monta sobre la mesa de soporte 4 como se muestra en la Figura 8, con la almohadilla de aislamiento térmico 36 ubicada dentro dela cavidad 30 en la base 12 del cuerpo refractario 9. Unalámina de papel cerámico 38 se posiciona entre el dispositivo de distribución 8 y la superficie superior de la mesa de soporte 4. Pueden proporcionarse componentes refractarios adicionales del sistema de fundición para guiar el flujo de aluminio líquido desde el dispositivo de distribución 8 a través de la mesa 4 durante la formación de una palanquilla. Estos componentes refractarios pueden incluir, por ejemplo un manguito cilíndrico (o "dedal" o "imbornal") 40 que se ajusta
65 dentro del orificio de alimentación circular 26 y se extiende a través de la base del cuerpo refractario 9 y el grosor de la mesa 4, unaplaca detransición circular (o "anillosuperior") 42 quese extiende radialmente hacia fuera desde el extremo inferior del dedal 40más abajodela superficieinferior dela mesa4, y unanillo defundicióndegrafito cilíndricotubular (o "molde de fundición") 44 que se extiende hacia abajo desde la periferia exterior de la placa de transición 42. Estos componentes son todos convencionales y pueden ser, por ejemplo como se describió en el documento US 4 598 763.
imagen5
5 La almohadilla de aislamiento térmico 36 ubicada entre el cuerpo refractario 9 del dispositivo de distribución 8 y la superficiesuperior de lamesa desoporte 4 reducela velocidad ala cual se conduce el calor desde el aluminiolíquido en el dispositivo de distribución 8 hasta la mesa de soporte 4, ayudando de esta manera a mantener la temperatura del aluminio líquido en el dispositivo de distribución y evitar un calentamiento excesivo de la mesa 4. La calidad del aluminio fundido puede mejorarse y hacersemás predecible, y puede evitarse el daño a la mesa provocado por un calentamiento
10 excesivo.
En la Figura 9 se muestra un dispositivo de distribución 8 de acuerdo con una segunda modalidad de la invención. Este dispositivodedistribuciónes similar alaprimeramodalidadmostradaen lasFiguras 1-8ydescritaanteriormente, excepto queel bordeperiférico 32 ylas dos porciones debasecircular 34 delaprimeramodalidadsehan omitido yla almohadilla 15 deaislamientotérmico36sehaextendidoparacubrirtodaeláreadelabase12delcuerporefractario9.Porlotanto,en estamodalidadel cuerporefractario9notieneunacavidadyel ladoinferior delabase 12es plano. La base12del cuerpo refractario 9 es sin embargo más delgada que la base de un dispositivo de distribución convencional, para acomodar el grosor de la almohadilla 36 sin aumentar la altura total del dispositivo de distribución 8. Por ejemplo, el grosor de la base 12 puede reducirseen 3-25mm, preferentementeen 5-15mm yconmayor preferencia en 8-12mm, en comparación con
20 un dispositivo de distribución convencional. Resultados dela prueba
Con el propósito de demostrar la efectividad de la invención, se llevó a cabo una prueba para comparar la conductividad térmica de un nuevo dispositivo de distribución de acuerdo con la invención con la de un dispositivo de distribución 25 convencional.Encadacaso,elcuerpodeldispositivodedistribuciónsehizoconelmismomaterialrefractariomoldeable (en este caso, un material patentado llamado Pyrotek X-75.1) y con el mismo diseño, excepto que el dispositivo de distribución convencional tenía un grosor base de 50 mm, mientras que el nuevo dispositivo de distribución tenía una cavidad de 10 mm de profundidad formado en la base, dejando un grosor de base de 40 mm. Alternativamente, podría haberseusadounmaterialrefractariocomercialmentedisponibletal comoInsural®140. Secolocóen lacavidad unacapa
30 deaislamientotérmicoquecomprendeunaalmohadilladematerialdeaislamientoPromalight® -320microporosoconun grosor de aproximadamente 10mm.
La conductividad térmica de ambos dispositivos de distribución semidió en un intervalo de temperaturasmediante el uso de un método de prueba de acuerdo con la Propuesta 142 de ASTM C-8. Losresultados se exponen a continuación.
35
1.
Dispositivo de distribución convencional
2.
Nuevo dispositivo de distribución (ejemplo 1)
Tabla de cálculo de conductividades térmicas Tabla de cálculo de conductividades térmicas
imagen6
imagen7
imagen8
5 Como puede verse a partir de los resultados expuestos anteriormente, la conductividad térmica del dispositivo de distribución a una temperatura de la cara caliente de aproximadamente 800K se reduce desde 0,640 W/mK para el dispositivo de distribución convencional hasta 0,120 W/mK para el nuevo dispositivo de distribución. La conductividad térmica para el nuevo dispositivo de distribución es por lo tanto menor que el 20 % que la del dispositivo de distribución convencional. Por lo tanto, la pérdida de calor del aluminio líquido en el nuevo dispositivo de distribución se reducirá
10 considerablemente.
Varias modificaciones del dispositivo de distribución descritas anteriormente son por supuesto posibles. Por ejemplo, puede usarse cualquier material de aislamiento térmico adecuado para la capa de aislamiento térmico 36, que incluye, por ejemplo una placa de aislamiento microporosa tal comoPromalight® -320, un tablero de fibra formado o prensado al
15 vacío tal como cartulina común Pyrotek® U1 o un papel refractario tal como papel Insulfrax®. Todos estos materiales pueden usarseparafabricar unaalmohadillapreformadaquedespués puede ubicarseen lacavidad30oubicarsedebajo del dispositivodedistribución.Alternativamente,puedeusarseunmaterialrefractariomoldeabletalcomoPyrotek®Wollite 30ST-1 para formar una capa de aislamiento térmico moldeada fundiendo el material directamente dentro de la cavidad
30.
20 El cuerpo del dispositivo de distribución también puede hacerse de diversos materiales refractarios que incluyen, por ejemplo Insural® 140 hecho por Pyrotek Inc. o Pyroform® HP hecho por Rex Roto Inc. Los materiales con una conductividad térmica mas alta también pueden usarse en ciertas circunstancias, particularmente si se proporciona una capa de aislamiento más gruesa debajo del dispositivo de distribución.
25

Claims (12)

  1. imagen1
    Reivindicaciones
    1. Un dispositivo de distribución (8) para distribuir metal líquido en un sistema de fundición vertical, el dispositivo de distribución que comprende un cuerpo (9) hecho de un material cerámico refractario y una capa de aislamiento
    5 térmico(36)ubicadadebajodelcuerpo,elcuerpoqueincluyeunabase(12)yunaparedperiférica(14)quejuntas proporcionan un canal (10) para contener y distribuir metal líquido, al menos un canal de flujo (24) en la pared periférica a través del cual el metal líquido puede fluir hacia o desde el dispositivo de distribución, al menos un orificiodealimentación(26) enlabaseatravés delcual puedefluirmetallíquidodesdeel dispositivodedistribución duranteunaoperacióndefundición;caracterizadoporunacavidad(30)enlabase,en dondelacapadeaislamiento térmico(36) seubicadentrodela cavidad(30), yen dondeelmaterial cerámicorefractariodel cuerpo(9) tieneuna primera conductividad térmica y la capa de aislamiento térmico (36) tiene un grosor en el intervalo de 3-25 mm y se hace de un material de aislamiento que tiene una segunda conductividad térmica que es menor que la primera conductividad térmica ymenor que 0,1W/mK.
    15 2. Un dispositivo de distribución de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la segunda conductividad térmica es menor queel 50%,preferentementemenor queel 20 %, ycon mayor preferenciamenor queel 10%delaprimera conductividad térmica.
  2. 3.
    Un dispositivo de distribución de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde la segunda conductividad térmica es menor que 0,05W/mK.
  3. 4.
    Un dispositivo de distribución de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera conductividad térmica está en el intervalo de 0,25-1,0W/mK, preferentemente de 0,25-0,5W/mK.
    25 5. Un dispositivo de distribución de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa de aislamiento térmico (36) se hace de un material de tablero microporoso, un tablero de fibra formado al vacío o prensado, un papel refractario o unmaterial refractariomoldeable.
  4. 6.
    Un dispositivo de distribución de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa de aislamientotérmico (36) comprende una almohadilla preformada.
  5. 7.
    Un dispositivo de distribución de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa de aislamientotérmico (36) tiene un grosor en el intervalo de 5-15 mm, conmayor preferencia de 8-12 mm.
    35 8. Un dispositivo de distribución de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la cavidad (30) tiene una profundidad igual omayor que el grosor de la capa de aislamiento térmico.
  6. 9.
    Un dispositivo de distribución de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el cuerpo (9) incluye un borde periférico(32) que se extiende alrededor dela periferia de la cavidad en la base del cuerpo.
  7. 10.
    Un dispositivo de distribución de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el borde periférico (32) tiene un ancho en el intervalo de 5-25mm, preferentemente de 8-15 mm.
  8. 11. Un dispositivo de distribución de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa de 45 aislamientotérmico(36)cubrealmenosel50%,preferentementealmenosel70%deláreadelabase.
  9. 12.
    Un dispositivo de distribución de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho al menosunorificiodealimentación(26) queseextiendea través delabasedel cuerpotambiénseextiendea través de la capa de aislamiento térmico.
  10. 13.
    Un conjunto de mesa de fundición para un sistema de fundición vertical, que incluye una mesa de soporte (4) y una pluralidad de dispositivos de distribución (8) montados en la mesa de soporte y dispuestos en una serie de maneraqueel canal desalidadeundispositivodedistribución sealinea con yseconectaherméticamenteal canal de entrada de un dispositivo de distribución adyacente, al menos uno de dicha pluralidad de dispositivos de
    55 distribución que comprende un dispositivo de distribución de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que incluye un cuerpo (9) y una capa de aislamiento térmico (36), en donde la capa de aislamiento térmico se posiciona entrela base del cuerpo yla mesa de soporte.
  11. 14. Un conjunto de mesa de fundición de acuerdo con la reivindicación 13, en donde la mesa de soporte incluye uno
    o más componentes de guía para guiar el metal líquido desde el dispositivo de distribución hasta uno omás sitios de fundición, que incluye uno o más componentes seleccionados de un intervalo que incluye un dedal, una placa de transición y un anillo de fundición tubular.
  12. 15. Unsistemadefundicióndepalanquillaporenfriamientodirectoqueincluyeunconjuntodemesadefundiciónde
    65 acuerdoconlareivindicación13olareivindicación14,yunconjuntodearrietequesoportaunaomás palanquillas demetal fundidas por el sistema.
    8
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