IT9022469A1 - Fondello mobile per apparecchiature di colata in verticale di leghe leggere, particolarmente di alluminio e sue leghe - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un fondello mobile autocentrante e traslabile in direzione verticale, utilizzato per il sostegno dei formati solidificati prodotti con le apparecchiature di colata verticale di leghe leggere in genere e di alluminio e sue leghe in particolare.

Le attuali tecniche di colata verticale di leghe leggere e di alluminio e sue leghe, e in particolare quelle di colata sotto battente, prevedono, come è noto, un ugello alimentatore in metallo liquido, in materiale refrattario, comunicante inferiormente con un distributore a forma di tappo cilindrico a forte concavità interna, pure in materiale refrattario termicamente isolante, e superiormente con un condotto alimentante il metallo liquido proveniente da un forno fusorio. Detto distributore è posto superiormente ad un corpo anulare metallico, generalmente noto come collaretto cristallizzatore, al cui interno è posto orizzontalmente un fondello mobile verticalmente atto a sostenere e allontanare il formato metallico [billetta) risultante dalla solidificazione. Ritorno al collaretto, al fondello e al formato in fase di estrazione è prevista una circolazione di acqua di raffreddamento, mentre tra detto collaretto e il bordo periferico inferiore di detto distributore a tappo, cioè nella zona anulare ove ha inizio la fase di solidificazione, è previsto normalmente un anello lubrificante in grafite alimentato con quantità dosate, per gravità o tramite mezzi meccanici, di un liquido lubrificante prelevato da un apposito serbatoio. La funzione dell’anello lubrificante è quella di favorire il distacco del metallo dal collaretto, in fase di solidificazione.

E' anche noto che detto anello lubrificante e il collaretto devono conservare la propria integrità durante le corse alternate del fondello e per assicurare questa condizione è necessario che il fondello stesso sia strutturato e guidato nelle sue corse alternate, in modo da risultare sempre perfettamente centrato rispetto al collaretto; infatti, eventuali errori di centratura del fondello dovuti a deformazioni per effetto del riscaldamento a contatto col metallo liquido o a imperfezioni nelle guide dello stelo che aziona il fondello possono causare danni al collaretto, all’anello lubrificante e anche alterare le condizioni di distribuzione dell'acqua di raffreddamento.

Sussistono poi seri problemi connessi con la stabilità di ancoraggio del formato, in fase di solidificazione, al fondello sottostante, con i tempi e le condizioni di raffreddamento del fondello con le deformazioni e/o ossidazioni che il fondello stesso può subire durante le sue permanenze in acqua di raffreddamento; tutte queste condizioni operative influiscono in modo pressoché determinante sulla stabilità di funzionamento nel tempo della colata e sulla qualità dei manufatti solidificati ottenuti.

Scopo del presente trovato è quello di realizzare un fondello mobile per apparecchiatura di colata verticale tradizionale o sottobattente di leghe leggere in generale e di alluminio e sue leghe in particolare, strutturato e dimensionato in modo da ovviare agli inconvenienti presentati dai fondelli mobili tradizionali e in grado di consentire un corretto raffreddamento del metallo nella zona di solidificazione, uno stabile ancoraggio del formato in fase di solidificazione alla parte superiore del fondello e tale da risultare perfettamente centrato rispetto al collaretto cristallizzatore e relativo anello lubrificante, se presente, eliminando così ogni pericolo di danni al collaretto e all'anello lubrificante stessi.

Altro scopo del trovato è quello di realizzare un fondello mobile facilmente e rapidamente accoppiabile sul supporto traslabile verticalmente e utilizzabile sulle apparecchiature di colata in verticale sia sotto battente che tradizionali a galleggiante, senza richiedere sostanziali modifiche strutturali alle apparecchiature stesse.

Questi ed altri scopi ancora, che meglio saranno evidenziati dalla descrizione che segue, vengono raggiunti da un fondello mobile per apparecchiature di colata in verticale di leghe leggere in genere, il quale fondello è costituito, secondo il presente trovato, da un corpo discoidale in metallo presentante superiormente un diametro adatto a consentire La sua traslazione, in posizione orizzontale, entro il collaretto-cristallizzatore e, inferiormente, un diametro maggiore atto a consentire al corpo discoidale di rimanere guidato, coassialmente al collaretto, tra elementi di centratura verticali, angolarmente disposti e collegati a detto collaretto, la base di detto corpo discoidale costituente il fondello essendo associata ad un supporto a superficie piana tramite mezzi di accoppiamento atti a consentire al corpo discoidale di subire soltanto spostamenti orizzontali limitati e in tutte le direzioni rispetto al supporto, così da consentire al fondello stesso, ad ogni risalita del supporto, di autocentrarsi rispetto a detti elementi di centratura e poi di inserirsi nel collarettocristallizzatore già perfettamente centrato rispetto a quest 'ultimo.

Detto corpo discoidale è preferibilmente costituito da da una coppia di piastre discoidali concentricamente sovrapposte e fra loro ancorate tramite viti o simili, entrambe realizzate in materiale a conducibilità termica differenziata, la piastra discoidale superiore presentando almeno parte della sua superficie cilindrica esterna di diametro tale da consentire la sua traslazione, in posizione orizzontale, entro il collaretto cristallizzatore, mentre la piastra discoidale sottostante presenta un diametro maggiore atto a consentire ad entrambe le piastre sovrapposte di rimanere guidate, coassialmente a detto collaretto, tra detti elementi di centratura verticali, il piano di base di detta coppia di piastre essendo ancorata amovibilmente a detto supporto a superficie piana, traslabile verticalmente, in modo da effettuare l'estrusione del formato solidificato.

Più particolarmente, detta piastra discoidale superiore, a contatto con il metallo liquido, è realizzata in acciaio, ghisa, alluminio o leghe metalliche, cioè con materiali aventi una elevata conduttività termica per facilitare il trasferimento del calore verso il bordo della piastra perifericamente raffreddata, mentre detta piastra sottostante, solidale al supporto traslabile, è realizzata in acciaio antiabrasivo o in altri metalli ant iabrasivi, a conducibilità termica minore di quella della piastra superiore, per impedire un troppo rapido raffreddamento del formato in fase di iniziale solidificazione.

Detti mezzi di accoppiamento sono costituiti da perni periferici orizzontali, sostanzialmente tre perni fra loro a 120 , atti ad accoppiare con gioco un bordo anulare sporgente inferiormente dal fondello entro una scanalatura anulare esterna ricavata nel supporto, il gioco fra bordo anulare e scanalatura consentendo al fondello i richiesti spostamenti e rotazioni orizzontali rispetto al supporto.

Inoltre, per consentire a detto corpo discoidale di traslare orizzontalmente sul supporto per portarsi in posizione centrata rispetto al collaretto, le estremità libere inferiori di detti elementi di centratura sono realizzate smussate diagonalmente in modo da costituire un invito all'ingresso del corpo discoidale fra gli elementi di centratura e così evitare eventuali impuntature contro le estremità degli elementi di centratura stessi.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente travato appariranno più chiaramente dalla seguente dettagliata descrizione di alcune sue forme reaiizzative , fatta con riferimento alle allegate tavole di disegno, date a solo titolo indicativo e non limitativo, nelle quali:

la figura 1 mostra, schematicamente e in sezione assiale-diametrale , una apparecchiatura di colata sottobattente incorporante un fondello realizzato secondo il trovato, mentre

le figure 2 e 3 mostrano, pure in sezione assialediametrale, l'apparecchiatura di figura 1 con fondello sagomato superiormente in modo diverso per migliorare l'ancoraggio al fondo del formato in via di solidificazione .

Con riferimento a dette figure, il fondello mobile oggetto del presente trovato è utilizzabile, come già detto, su apparecchiature di colata verticale sottobattente cioè su apparecchiature di colata sostanzialmente come quelle schematizzate nelle allegate figure.

L'apparecchiatura illustrata nelle figure è in sostanza costituita da una camera di colata definita da un tappo cilindrico 1, a forte concavità interna 1a, realizzato in materiale refrattario termicamente isolante, il quale è collegato centralmente ad un ugello 2 atto ad alimentare il metallo liquido proveniente dal forno fusorio (non rappresentato), ugello che pure à realizzato in materiale refrattario. Il tappo 1 è posizionato a tenuta su un anello metallico 3, normalmente in alluminio, costituente il collarettocr istailizzatone . Tale collaretto 3 presenta la sua superficie interna cilindrica 3a di altezza molto ridotta al fine di realizzare, in combinazione con detto tappo a forte convessità, le migliori condizioni di processo.

Tra il bordo periferico del tappo 1 e il bordo superiore orizzontale del collaretto 3 è disposto un anello lubrificante 4, in grafite o altro materiale poroso, il quale è continuamente alimentato, con portate prestabilite, con olio lubrificante immesso sotto pressione attraverso un condotto esterno non rappresentato. L'anello lubrificante 4, come è noto, ha la funzione di erogare olio sulla superficie del collaretto al fine di facilitare il distacco del metallo che inizia la solidificazione sostanzialmente nella zona dell’anello lubrificante, secondo un menisco schematizzato a linee tratteggiate in fig.1 ed indicato con 5. All'esterno del collaretto-cristallizzatore è prevista una camera sostanzialmente cilindrica 6 entro la quale viene continuamente immessa acqua di raffreddamento proveniente da una camera di accumulo 7 attraverso aperture 6.

All'interno del collaretto-cristallizzatore 3 è montato un corpo discoidale orizzontale, traslabile verticalmente nei due sensi, che costituisce il fondello di sostegno e allontanamento del formato che si forma per successiva solidificazione del metallo liquido man mano che il fondello si abbassa. In tal modo, si ottiene un formato solido, normalmente chiamato billetta.

Il fondello, come già detto, è strutturato^in modo da risultare automaticamente autocentrante rispetto al collaretto e quindi tale da non danneggiare il collaretto stesso durante le sue corse in salita. Secondo il trovato, il fondello è costituito da un corpo discoidale sostanzialmente a due diametri; il diametro della parte superiore è tale da consentire il suo scorrimento sostanzialmente a tenuta entro il collaretto, mentre il diametro della parte inferiore è maggiore.La parte inferiore è destinata a rimanere guidata tra gli elementi di centratura disposti angolarmente distanziati fra loro, ad esempio in numero di 3 o 4, e sostenuti verticalmente dal collaretto. Le superfici cilindriche dei singoli element i di centratura sono tali da definire una superficie cilindrica perfettamente coassiale a quella del collaretto e di diametro maggiore di quello del collaretto stesso. Detti elementi di centratura presentano le loro estremità libere inferiori smussate diagonalmente in modo da costituire un invito all'ingresso della parte inferiore a diametro maggiore del fondello, senza impuntature, al momento della salita del fondello stesso verso il collaretto.

Il fondello illustrato in figura 1 è costituito da due corpi discoidali 9 e 10, di spessore diverso, concentricamente sovrapposti e fra loro accoppiati stabilmente, in modo amovibile, tramite una pluralità di viti 11. Detti corpi sono in sostanza due piastre sovrapposte aventi le opposte superfici piane circolari e le rispettive superfici cilindriche periferiche diversamente sagomate.

La piastra superiore 9 presenta infatti la sua faccia a contatto col metallo liquido centralmente incavata, come indicato con 9a in figura 1, e il bordo periferico 9b rialzato rispetto alla faccia stessa. Il diametro della superficie cilindrica esterna 9c di detto bordo, limitata allo spessore del bordo stesso, è previsto in modo tale da consentire lo scorrimento, sostanzialmente a tenuta, della piastra 9 sulla superficie cilindrica interna 3a del collaretto 3.

La piastra inferiore 10, ad opposte superfici piane, presenta invece un diametro esterno maggiore di quella della piastra 9, ed è destinata a scorrere, in modo guidato, tra elementi di centratura 12 disposti angolarmente distanziati e sostenuti verticalmente e parallelamente fra loro dal* collaretto 3. Detti elementi centratori presentano tratti di superficie cilindrica di uguale raggio di curvatura per cui, nel loro insieme, formano una superficie cilindrica, sia pure interrotta, perfettamente coassiale a quella del col laretta .

Inoltre, per assicurare una perfetta coassialità delle piastre sovrapposte 9 e 10 formanti il fondello mobile, la piastra inferiore 10 presenta perifericamente un gradino anulare 10a alloggiato entro una corrispondente rientranza anulare ricavata perifericamente nella base della piastra superiore 9.

Per assicurare poi la perfetta coassialità del fondello composito 9-10 con il supporto traslabile verticalmente 13, a cui il fondello stesso è collegato rigidamente tramite viti 14, la piastra inferiore 10 presenta un bordo periferico 10b inserito in una corrispondente sede 13a, ricavata perifericamente nel supporto stesso 13. Trasversalmente al bordo 10b della piastra inferiore sono inserite delle viti equidistanziate 15 che, oltre ad irrigidire il collegamento fra piastra 10 e supporto 13, consentono piccoli spostamenti relativi tra piastra e supporto nel piano orizzontale al fine di perfezionare la centratura fra gli stessi.

Sempre secondo il trovato, per migliorare le condizioni del processo di colata, la piastra superiore 9 e realizzata in un materiale metallico (acciaio, ghisa, alluminio o altro metallo) avente una buona conducibilità termica, in grado di favorire il trasferimento del calore del metallo liquido in fase di solidificazione verso i bordi periferici della piastra stessa e del collaretto raffreddati dalla circolazione dell'acqua, con evidenti vantaggi per quanto riguarda la stabilità dell'ancoraggio della piastra superiore 9, e in particolare della sua rientranza 9a, con il formato in fase di solidificazione.

La piastra inferiore 10 è invece realizzata in acciaio, o altro materiale metallico, avente caratteristiche antiabrasive e conducibilità termica inferiore a quella della piastra superiore 9 al fine di impedire un troppo rapido raffreddamento del metallo liquido presente sulla piastra superiore; infatti, un troppo rapido raffreddamento del metallo liquido può comportare l'inconveniente che il fondello non riesca ad ancorarsi in modo sufficientemente stabile al formato e quindi che il fondello non riesca a trascinare il formato stesso; in questo caso, si otterrebbe il bloccaggio del formato nel collaretto e quindi la perdita del formato stesso .

In particolare la combinazione di due piastre di diverse caratteristiche formanti il fondello consente in pratica di realizzare una buona stabilità di funzionamento nel tempo del processo di colata per effetto della riduzione delle deformazioni e/o ossidazioni dovute alla permanenza delle piastre in acqua del fondello.

Infine, per migliorare l'ancoraggio del formato alla superficie superiore della piastra 9, sono risultate particolarmente efficaci, oltre alle cavità 9a di cui alla figura 1, anche un corpo a forma di cupola 9b emergente centralmente dalla piastra 9, come illustrato in figura 2, oppure una cavità semicilindrica o simile 9c, ricavata nel corpo 9 concentricamente alla cupola 9b, come illustrato in figura 3.

Oltre a queste varianti strutturali, al trovato come descritto ed illustrato, possono essere apportate ulteriori modifiche e varianti, strutturalmente e funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito di protezione del trovato stesso.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Fondello mobile per apparecchiature di colata verticale tradizionale a galleggiante e sottobattente di leghe leggere in genere e in particolare di alluminio e sue leghe, caratterizzato dal fatto che è costituito da un corpo discoidale in metallo presentante superiormente un diametro adatto a consentire la sua traslazione, in posizione orizzontale, entro il collaretto-cristallizzatore e, inferiormente, un diametro maggiore atto a consentire al corpo discoidale di rimanere guidato, coassialmente al collaretto, tra elementi di centratura verticali, angolarmente disposti e collegati a detto collaretto, la base di detto corpo discoidale costituente il fondello essendo associata ad un supporto a superficie piana tramite mezzi di accoppiamento atti a consentire al corpo discoidale di subire spostamenti orizzontali limitati e in tutte le direzioni rispetto al supporto, così da consentire al fondello stesso, ad ogni risalita del supporto, di autocentrarsi rispetto a detti elementi di centratura e poi di inserirsi nel collaretto-cristallizzatore già perfettamente centrato rispetto a quest'ultimo.
2. 2. Fondello mobile secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che è costituito da una coppia di piastre discoidali concentricamente sovrapposte e fra loro ancorate tramite viti o simili, entrambe realizzate in materiale a conducibilità termica differenziata, la piastra discoidale superiore presentando almeno parte della sua superficie cilindrica esterna di diametro tale da consentire la sua traslazione, in posizione orizzontale, entro il collaretto cristallizzatore, mentre la piastra discoidale sottostante presenta un diametro maggiore atto a consentire ad entrambe le piastre sovrapposte di rimanere guidate, coassialmente a detto collaretto, tra detti elementi di centratura verticali, il piano di base di detta coppia di piastre essendo ancorato amovibilmente a detto supporto a superficie piana, traslabile verticalmente, in modo da effettuare l‘estrusione del formato solidificato.
3. 3. Fondello secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta piastra discoidale superiore, a contatto con il metallo liquido, è realizzata in un materiale metallico ad elevata conduttività termica, per facilitare il trasferimento del calore verso il bordo periferico della piastra stessa sottoposta a raffreddamento in acqua.
4. 4. Fondello secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta piastra sottostante, solidale al supporto verticale traslabile, è reaiizzata in un materiale metallico antiabrasivo, a conducibilità termica minore di quella della piastra superiore, al fine di impedire un troppo rapido raffreddamento del formato in fase di iniziale solidificazione.
5. 5. Fondello secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che la piastra superiore presenta nella superficie a contatto col metallo liquido almeno un mezzo per assicurare l'ancoraggio del formato in fase di solidificazione alla piastra stessa, detto ancoraggio essendo costituito da almeno una cavità o una sporgenza di forma conica o simile, eventualmente circondata da una gola semicilindrica concentrica. 6. Fondello secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che dette piastre concentriche e sovrapposte presentano, rispettivamente, un bordo anulare periferico ed un corrispondente ribassamento anulare, atti a consentire per incastro un perfetto centraggio coassiale delle piastre stesse. 7. Fondello secondo le rivendicazioni 1 ' e 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di accoppiamento fra fondello e supporto sono costituiti da perni orizzontali periferici, preferibilmente tre perni fra loro a 120° , atti ad accoppiare con gioco assiale un bordo anulare del fondello entro una scanalatura anulare ricavata perifericamente al supporto .
6. 6. Fondello secondo le rivendicazioni l e 2, caratterizzato dal fatto che detti elementi di centratura, angolarmente distanziati, presentano la superficie laterale interna arcuata secondo un arco di cerchio di raggio pari a quello della parte inferiore del fondello, mentre le loro estremità libere sono realizzate smussate o inclinate diagonalmente in modo da costituire un invito all'ingresso della parte inferiore di detto fondello. 9. Fondello secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che è utilizzabile su apparecchiature di colata verticale disposte accostate o in batteria per la produzione contemporanea di più formati solidi, i fondelli autocentranti di ogni apparecchiatura essendo collegati a supporti montati su un unico dispositivo di sollevamento-abbassamento.