MX2012004970A - Caldero de vertido para metal fundido. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un aparato de fundición y un método para formar una fundición usando el aparto de fundición, el aparato de fundición comprende un caldero que tiene un interior hueco adaptado para recibir un material derretido ahí; una boquilla en comunicación de fluido con el interior hueco, la boquilla teniendo una primera parte colocada afuera del caldero y una segunda parte colocada dentro del interior hueco; un alimentador de aditivo en comunicación de fluido con el interior hueco del caldero; un conducto de gas en comunicación de fluido con el interior hueco del caldero.

Description

CALDERO DE VERTIDO PARA METAL FUNDIDO CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a un aparato y a un método para llenar un caldero con un material fundido y transferido el material fundido desde el caldero a un molde de fraguado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El vertido de un material fundido tal como un metal, por ejemplo, dentro del molde de fraguado es un proceso significante y variable que influencia la seguridad interna, las condiciones de superficie y las propiedades mecánicas, tal como la resistencia a la tensión, la porosidad, el por ciento de alargamiento y la dureza de un objeto fundido. Muchos diseños diferentes para los calderos de vertido/inmersión existen y son usados en la industria de la fundición. Las fundiciones típicamente usan ya sea un proceso de fundido de matriz de alta presión (HPDC) o un método de fundido de vertido por gravedad. Los calderos son típicamente usados en las fundiciones para transportar cantidades medidas previamente de metal fundido desde un horno de mantenimiento a una máquina de fundido . EL material fundido es entonces vertido desde el caldero adentro de un receptáculo de la máquina de fundido, por ejemplo, en una manga de tiro en el proceso de fundido de matriz de alta presión o en un depósito de vertido en un proceso de fundido de vertido por gravedad. Para los procesos de fundido de producción a gran escala, el caldero está normalmente montado sobre un dispositivo del manejo robótico o mecánico el cual está programado para sumergir el caldero adentro del horno de contención para obtener una cantidad deseada de metal fundido. El dispositivo de manejo robótico entonces transporta el metal a la máquina de fundido y hace un vertido del metal desde el caldero adentro de la máquina de fundido .

Usando los métodos de fundido convencionales, los calderos de fundido y los dispositivos de manejo robóticos puede ser generada una gran cantidad de turbulencia, mientras que se sumerge el caldero en el horno de contención. Para las aleaciones de aluminio, esta turbulencia puede provocar la formación de óxidos, comúnmente mencionados como escoria, u otras impurezas que pueden afectar adversamente la calidad del fundido. Las bombas electromagnéticas se han incrementadamente usado para transferir el metal derretido a un molde de fundición. Dado que tal bomba electromagnética está sumergida en el metal fundido, la turbulencia de superficie y la generación de óxidos asociados con los calderos tradicionales son minimizadas. Sin embargo, las bombas electromagnéticas pueden ser costosas y difíciles de mantener y de reparar. Además, la bomba electromagnética requiere ser activada en todos los momentos para generar un voltaje de bias para minimizar la formación de óxido en la bomba electromagnética y en el sistema de artesa o batea. También, el área de enfriamiento requerido por las bombas electromagnéticas puede crear una variación en la temperatura del metal derretido desde una temperatura de derretido inicial.

Los aditivos pueden ser introducidos en el metal derretido para modificar la microestructura y agregar resistencia al fundido formado del metal derretido. Los aditivos incluyen aquellos tal como aluminio carbón titanio, aluminio titanio, estroncio de aluminio y titanio boro. Los aditivos actúan como agentes nucleantes dentro del metal derretido para controlar la formación de metal derretido durante la solidificación del metal fundido. Los aditivos tal como el boro titanio tienden a evaporarse rápidamente cuando se agregan al caldero calentado . Por tanto, los aditivos deben ser agregados estratégicamente al metal fundido para asegurar que el aditivo no se evapore antes del mezclado del metal fundido, y el aditivo debe ser adecuadamente y uniformemente mezclado con el metal fundido. Sin un mezclado adecuado del aditivo o aditivos con el metal fundido, puede ser producido un fundido no deseable.

Sería deseable el proporcionar un caldero de vertido mejorado que se refiera a las desventajas de un caldero de vertido convencional y a las bombas electromagnéticas mientras que se asegura una introducción deseada y mezclado de un aditivo dentro del metal fundido. Por tanto, sería deseable el proporcionar un aparato y un método para llenar con tranquilidad un caldero con metal fundido y un aditivo, y para transferir el metal fundido desde el caldero a un molde de fundido para minimizar la turbulencia en el metal fundido y minimizar los defectos en el objeto fraguado deseado formado por un proceso de moldeado de vertido inclinado.

SÍNTESIS DE LA INVENCIÓN En forma concordante y congruente con la presente invención, se han descubierto un aparato y un método para llenar tranquilamente un caldero con metal derretido y un aditivo, y para transferir el metal derretido desde el caldero al molde de fraguado para minimizar la turbulencia en el metal fundido para minimizar los defectos en el objeto fundido deseado. En una incorporación, un aparato de fundido comprende un caldero que tiene un interior hueco, una boquilla en comunicación de fluido con el interior hueco, la boquilla teniendo una primera parte colocada afuera del caldero y una segunda parte colocada dentro del interior hueco. Un alimentador de aditivo en comunicación con el interior hueco del caldero, y un conducto de gas en comunicación de fluido con el interior hueco del caldero.

En otra incorporación, un aparato de fundido comprende un caldero que tiene una abertura en comunicación de fluido con un interior hueco del mismo y una abertura formada en un fondo del mismo, el caldero está adaptado para recibir un material fundido ahí, una boquilla en comunicación de fluido con el interior hueco, la boquilla teniendo una primera parte colocada afuera del caldero y una segunda parte colocada dentro del interior hueco; una tapa colocada sobre la abertura y formando un sello a prueba de fluido con el mismo; un alimentador de aditivo en comunicación de fluido con el interior hueco del caldero; un conducto de gas en comunicación de fluido con el interior hueco del caldero; y un conjunto de taponar teniendo una varilla de tapón colocada a través de la tapa con una parte de la misma colocada en el interior hueco y un taponador colocado sobre le primer extremo del mismo adaptado para selectivamente tapar la abertura .

En otra incorporación un método de transferencia del material fundido a un molde de fraguado comprende los pasos de bajar un caldero teniendo un interior hueco adentro de una fuente de material fundido y una abertura que facilita el flujo adentro del interior hueco; llenar el interior del caldero con el material fundido a través de la abertura; introducir un gas inerte dentro de una parte de una boquilla; remover el caldero de la fuente del material fundido; hacer que la boquilla haga contacto con el molde de fundición; y presurizar el interior hueco con un gas inerte para hacer que el material fundido fluya adentro del molde de fundición.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las anteriores así como otras ventajas de la presente invención se harán fácilmente evidentes para aquellos expertos en el arte de la siguiente descripción detallada de una incorporación preferida cunado se considera a la luz de los dibujos acompañantes en los cuales: La Figura 1 es una vista elevada en sección transversal de un aparato de fraguado de acuerdo a una incorporación de la invención; La Figura 2 es una vista elevada en sección transversal del aparato de fundición de la Figura 1 y de un pozo de sumergido de un horno de contención, el aparato de fundición es girado y bajado dentro del pozo de sumergido para una operación de llenado; La Figura 3 es una vista elevada en sección transversal del aparato de fundición y del pozo de inmersión de la Figura 2 con el aparato de fundido llenado con un metal derretido mediante la operación de llenado y dentro del pozo de inmersión; La Figura 4 es una vista elevada en sección transversal del aparato de fundición de la Figura 3 removido del pozo de inmersión; La Figura 5 es una vista elevada en sección transversal del aparato de fundición de la Figura 4 en comunicación de fluido con el molde de fundición; La Figura 6 es una vista elevada en sección transversal de un aparato de fundición de acuerdo a otra incorporación de la invención; La Figura 7 es una vista elevada en sección transversal de un aparato de fundición de acuerdo a otra incorporación de la invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS INCORPORACIONES La siguiente descripción detallada y los dibujos anexos describen e ilustran varias incorporaciones de ejemplo de la invención. La descripción de los dibujos sirve para habilitar a una persona con experiencia en el arte para hacer y usar la invención y no se intentan para limitar el alcance de la invención en ninguna manera. Con respecto a los métodos descritos, los pasos presentados son de ejemplo naturaleza, y por tanto el orden de los pasos no es necesario o crítico.

La Figura 1 muestra un aparato de fundición 10 de acuerdo a una incorporación de la invención. El aparato de fundición 10 incluye un caldero 12 adaptado para recibir un metal derretido 14 (mostrado en las Figuras 2-5) ahí, una boquilla 16 que proporciona comunicación de fluido con el interior hueco 20 del caldero 12, y una tapa 18 que forma un sello esencialmente a prueba de fluido entre el interior 20 y la atmósfera. Se entiende que el material derretido 14 puede ser cualquier material derretido tal como metal, por ejemplo, acero, aluminio y aleaciones de los mismos, o un material polimérico como se desee.

El caldero 12 es un caldero llenado en forma tranquila teniendo un recolector de escoria 22 colocado sobre el exterior del mismo. Como se usó aquí, el término "caldero de llenado tranquilo" se define como un caldero adaptado para recibir un material derretido ahí con una cantidad minimizada de turbulencia, de agitación y de doblado del material derretido 14. El caldero 12 tiene una forma de sección transversal esencialmente circular, pero el caldero 12 puede tener cualquier forma en sección transversal tal como una rectangular, triangular, ovoide y similar, por ejemplo. El caldero 12 puede ser formado de cualquier material refractario convencional tal como de cerámica o de metal, por ejemplo, como se desee. El desescoriador de escoria 22 es una criba adaptada para desnatar el material sólido de un material líquido. El desescoriador de escoria 22 puede ser un material sólido que incluye una pluralidad de aberturas a través de las cuales el material fundido 14 se deja pasar, o el desescoriador de escoria 22 puede ser una malla. El desescoriador de escoria 22 está típicamente colocado en el mismo lado del caldero 12, como la boquilla 16 a un lado de un fondo 24 del caldero 12. Sin embargo, el desescoriador de escoria 22 puede estar colocado en cualquier parte sobre el caldero 12 como se desee. El desescoriador de escoria 22 puede ser formado de cualquier número de materiales no metálicos adaptado para soportar la temperatura elevada de los metales fundidos, tal como el grafito o carburo de silicio, por ejemplo. Una abertura 26 puede ser formada en la parte superior 28 del caldero 12 proporciona comunicación de fluido con el interior 20 del mismo. La abertura 26 puede tener cualquier tamaño y forma como se desee. En la incorporación mostrada, la tapa 18 forma un sello a prueba de fluido con una parte de dicho caldero 12 formando la abertura 26. El sello a prueba de fluido puede ser formado mediante el soldar la tapa 18 al caldero 12, con un adhesivo y similar, por ejemplo. Alternativamente, la tapa 18 puede ser formada integralmente con el caldero, o el caldero 12 puede ser formado de tal manera que ninguna tapa 18 es requerida .

La boquilla 16 es un conjunto hueco que proporciona comunicación de fluido con el interior 20 del caldero 12. La boquilla 16 está colocada a través de una pared lateral del caldero 12 a un lado de la abertura 26. La boquilla 16 incluye una primera parte 30 que se extiende hacia fuera desde el caldero 12 a un exterior del mismo y una segunda parte 32 se extiende adentro del interior 20 del caldero 12. La primera parte 30 incluye una abertura 31 que facilita el flujo a través de la boquilla 16. La segunda parte 32 incluye una abertura 33 que facilita el flujo a través de la boquilla 16. La primera parte 30 tiene un diámetro interior más grande que un diámetro interior de la segunda parte 32, pero las partes 30 y 32 pueden tener el mismo diámetro interior o la segunda parte 32 puede tener un diámetro interior más grande que un diámetro interior de la primera parte 30, como se desee. La segunda parte 32 está formada a un ángulo con respecto a la primera parte 30. La segunda parte 32 termina a un lado del fondo 24 del interior 20 del caldero 12 para minimizar una caída del material fundido 14 durante un llenado del caldero 12, facilitando por tanto un llenado tranquilo del mismo. Como se mostró, la boquilla 16 tiene una sección transversal circular, pero la boquilla 16 puede tener cualquier forma en sección transversal como se desee. La boquilla 16 está formada de un material refractario tal como de cerámica o de un metal, tal como se desee.

La tapadera 18 forma un sello esencialmente a prueba de fluido entre el interior 20 de la caldera 12 y la atmósfera, e incluye un conducto de gas 34 que proporciona comunicación de fluido con el interior 20, un alimentador de aditivo 36 que proporciona comunicación con el interior 20, y un sensor de presión 39 en comunicación con el interior 20. Como se mostró, la tapa 18 está formada de acero inoxidable, pero la tapa 18 puede ser formada de cualquier material elástico adaptado para soportar las temperaturas elevadas de un metal fundido. El conducto de gas 34 y el alimentador de aditivo 36 cada uno incluyen una parte colocada a través de y formando un sello a prueba de fluido esencialmente con la tapa 18. El conducto de gas 34 incluye unos medios para regular el flujo 38 tal como una válvula, por ejemplo, desde una fuente de gas (no mostrada) al interior 20 del caldero 12. El alimentador de aditivo 36 incluye unos medios para regular la comunicación 40 tal como una válvula, por ejemplo, desde una fuente de un aditivo (no mostrada) al interior 20 del caldero 12. La fuente de un aditivo puede ser un individual introduciendo una cantidad deseada de un aditivo (no mostrado) al interior 20 o un alimentador de aditivo, tal como un alimentador de varilla de aleaciones KB vendido por KB Alloys, Inc., Pensilvania, Estados Unidos de América. Se entiende que el alimentador de aditivo 36 puede ser un alimentador de aditivo montado directamente al aparato 10 más bien que un conducto y medios para regular la comunicación con un alimentador de aditivo. El aditivo agregado al interior 20 puede ser aluminio de carbón titanio, aluminio titanio, aluminio estroncio o titanio boro, por ejemplo, como se desee. El conducto de gas 34 y el alimentador de aditivo 36 pueden ser formados del mismo material o de materiales diferentes tal como de acero inoxidable o un material de cerámica, por ejemplo, como se desee. El sensor de presión 39 está adaptado para detectar la presión de los fluidos gaseosos dentro del interior 20 del aparato 10. El sensor de presión 39 puede estar en comunicación eléctrica con una computadora o controlador u otro dispositivo adaptado para recibir lecturas de presión desde el mismo e interpretarlas para la retroalimentación y control de perfil de presurización de fluidos .

Las Figuras 2-5 ilustran las varias posiciones del aparato de fundido 10 durante el uso. El aparato de fundición 10 es transportado y/o rotado por un dispositivo de manejo robótico (no mostrado) como se conoce en el arte. El dispositivo de manejo robótico coloca el aparato de fundición 10 cerca de la fuente del aditivo con el alimentador de aditivo 36 en comunicación con el mismo. Los medios para regular la comunicación 40 se abren y una cantidad deseada de aditivo desde la fuente del aditivo es introducida a través del alimentador de aditivo 36 hasta el interior del aparato de fundición 10. Una vez que la cantidad deseada de aditivo ha sido introducida, los medios para regular la comunicación 40 son cerrados y el aparato de fundición 10 es transportado a un pozo de inmersión 42 de un horno (no mostrado) para el llenado. Para militar en contra de la oxidación del aditivo antes del mezclado con el material fundido 14, el aditivo es introducido adentro del caldero 12 justo antes del llenado del mismo con el material derretido 1 .

Para llenar el aparato de fundición 10 con el material derretido 14, el aparato de fundición 10 es descendido sobre el pozo de inmersión 42 hasta que por lo menos una parte del desescoriador de escoria 22 está sumergida en el material derretido 14. Una vez que la parte del desescoriador de escoria está sumergida en el material de derretido 14 , el aparato de fundición 10 se hace que se mueva en un plano paralelo al plano de una superficie superior del material de derretido 14 para hacer que el desescoriador de escoria 22 desnate la superficie superior del material fundido 14 para remover la escoria desde el mismo. Mediante la remoción de la escoria desde la superficie superior del material derretido 14, el aparato de fundición 10 puede ser descendido adentro del material derretido 14 en un área del pozo de inmersión 42 esencialmente libre de escoria. Como se mostró en la Figura 2, el aparato de fundición 10 es bajado adentro del material fundido 14 y es girado hasta que por lo menos una parte de la primera parte 30 de la boquilla 16 es sumergida en el material derretido 14. El aparato d fundición 10 es bajado dentro del material derretido 14 hasta que una zona de contacto 44 colocada sobre un exterior del caldero 12 es contactado por el material derretido 14. Una vez que el material derretido 14 hace contacto con la sonsa de contacto 44, un circuito es puesto a tierra el cual hace que el dispositivo de manejo robótico detenga e41 descenso del aparato de fundición 10, Una vez que la parte de la boquilla 16 es bajada adentro del material de derretido 14, el material derretido 14 fluirá desde el pozo de inmersión 42 a través de la abertura 31 de la primera parte 30 de la boquilla 16 a través de la segunda parte 32 de la boquilla 16, desde la abertura 33, y adentro del interior 20 del caldero. Dado que la segunda parte 32 de la boquilla 16 termina a un lado del fondo 24 del caldero, la caída del material fundido 14 es minimizada, y el llenado del caldero 12 es realizado en forma tranquila.

Una vez que el caldero 12 del aparato de fundición 10 está llenado con una cantidad derretido 14, el aparato de fundición es girado a una posición erecta con la tapa 18 esencialmente paralela a la superficie superior del material fundido 14, como se muestra mejor en la Figura 3. Un conducto 46 es entonces colocado en contacto y la comunicación de fluido con la primera parte 30 de la boquilla 16. El conducto 46 está en comunicación de fluido con una fuente de un gas inerte 50 e incluye unos medios para regular el flujo 48 tal como una válvula. El gas inerte puede ser N2, por ejemplo. El contacto entre la primera parte 30 y el conductor es esencialmente a prueba de fluido. Una vez que la primera parte 30 y el conducto 46 están en comunicación de fluido, los medios para regular el flujo 48 se abren y la parte de la boquilla 16 no llenada con el material de derretido 14 es llenada con un gas inerte 52 desde la fuente 50. El gas inerte 52 puede diluir el aire (u otro gas) en la boquilla 16, o el gas inerte 52 puede desplazar al aire del cual es selectivamente ventilado desde la boquilla 16. Una vez que la boquilla 16 es llenada con una cantidad deseada del gas inerte 52, los medios para regular el flujo 58 son cerrados. Mediante el llenar la boquilla 16 con un gas inerte 52 después de que el aparato 10 es llenado con el material derretido 14, la oxidación del material derretido 14 es minimizada. Una vez que los medios para regular el flujo 48 son cerrados, el contacto entre el conducto 46 y la primera parte 30 se rompe, y la abertura 31 de la boquilla 16 es sellada con una cubierta 54 para militar en contra del escape del gas inerte 52 desde la misma como se mostró en la Figura 4. La cubierta 54 puede estar envinagrada, de otra manera conectada al aparato de fundición 10 o puede ser formada separadamente del aparato de fundición 10 como se desee. La cubierta 54 puede ser un tapón u otro dispositivo de recubrimiento o como se desee. El aparato de fundición 10 entonces es removido del pozo de inmersión 42 y el material derretido 14 por el dispositivo de manejo robotico. Alternativamente a usar la cubierta 54, el conducto 46 puede permanecer en contacto a prueba de fluido con la boquilla 16 durante el transporte del aparato de fundición 10 desde el pozo de inmersión 42. Después del llenado, el aparato de fundición 10 es transportado por el dispositivo de manejo robótico a un molde de fundición 56, como se muestra mejor en la Figura 5. La cubierta 54 es removida del aparato 31 de la boquilla 16 y la boquilla 16 es conectada en forma sellada al molde de fundición 56 con la abertura 31 en comunicación de fluido con una abertura (no mostrada) formada en el molde de fundición 56. Una vez que el aparato de fundición 10 y el molde de fundición 56 son conectados, los medios para regular el flujo 38 son abiertos y el gas inerte 58 se hace que fluya al interior 20 para presurizar el caldero 12. Como se indicó por las flechas 60, la presión en el interior 20 provoca una caída de presión sobre el material derretido 14 y hace que dicho material derretido 14 fluya a través de la abertura 33, a través de la boquilla 16 y desde la abertura 31 adentro del molde de fundición 56. Una vez que el molde de fundición 56 es llenado al nivel deseado, los medios para regular el flujo 38 son cerrados para detener el flujo del gas inerte 58 adentro del interior 20. Con base en la medición de presión de fluido desde el sensor de presión 39 y un flujo deseado de material derretido 14 a través de la boquilla 16, el flujo del gas inerte 58 adentro del interior puede ser aumentado, disminuido o detenido como se desee. El dispositivo de manejo robótico entonces mueve el aparato de fundición 10 hacia fuera del molde de fundición 56. El aparato de fundición 10 puede ser probado con un gas inerte antes de volver a llenar el aparato de fundición 10 con el material derretido 1 .

La Figura 6 muestra un aparato de fundición 610 de acuerdo a otra incorporación de la invención. La incorporación de la Figura 9 es similar a la del aparato de fundición 10 de la Figura 1 excepto como se describe aquí abajo. La estructura repetida de la Figura 1, en la Figura 6 incluye los mismos números de referencia con un 6 delantero (6XX) .

El aparato de fundición 610 incluye un caldero 612 adaptado para recibir el material fundido 614 y, una boquilla 616 que proporciona comunicación de fluido con el interior hueco 620 del caldero 612, una tapa 618 que forma un sello esencialmente a prueba de fluido entre el interior 620 y la atmósfera, y a un conjunto detenedor 62. Se entiende que el material fundido 614 puede ser cualquier material derretido tal como un metal, por ejemplo, acero, aluminio y aleaciones de aluminio de los mismos o un material polimérico como se desee.

El caldero 612 es un caldero llenado con quietud teniendo un desescoriador de escoria 622 colocado sobre el exterior del mismo. El caldero 612 tiene una forma en sección transversal esencialmente rectangular, pero el caldero 612 puede tener cualquier forma en sección transversal tal como la triangular, la circular, la de óvalo y similares. Por ejemplo, el caldero 612 puede ser formado de cualquier material refractario convencional tal como de cerámica o de metal, como se desee. El desescoriador de escoria 622 es una criba adaptada para desnatar el material sólido desde un material líquido. El desescoriador de escoria 622 puede ser un material sólido incluyendo una pluralidad de aberturas a través de las cuales se deja pasar el material derretido 614, o el desescoriador de escoria 622 puede ser una malla. El desescoriador de escoria 622 está típicamente colocado sobre el lado opuesto del caldero 612 y desde la boquilla 616 a un lado de un fondo 624 del caldero 612. El desescoriador de escoria 622 puede ser colocado en cualquier parte sobre el caldero 612 como se desee. Sin embargo, el desescoriador de escoria 622 puede ser formado de cualquier número de materiales no metálicos adaptados para soportar la temperatura elevada de los metales fundidos tal como el grafito y carburo de silicio, por ejemplo. Una abertura 626 formada en la parte superior 628 del caldero 612 proporciona comunicación de fluido con el interior 620 del mismo. La abertura 626 puede tener cualquier tamaño y forma como se desee. En la incorporación mostrada, la tapa 618 forma un sello a prueba de fluido con una parte del caldero 612 formando la abertura 626. El sello a prueba de fluido puede ser formado por soldar en la tapa 618 al caldero 612, con un adhesivo y similar, por ejemplo. Alternativamente, la tapa 618 puede ser formada integralmente con el caldero 612, o el caldero 612 puede ser formado en una manera tal que no se requiere ninguna tapa 618.

La boquilla 616 es un conducto hueco que proporciona comunicación de fluido con el interior 620 del caldero 612 colocada a través de la tapa 618. La boquilla 616 incluye una primera parte 630 que se extiende hacia fuera desde el caldero 612 a un exterior del mismo, y una segunda parte 632 que se extiende adentro del interior 620 del caldero 612. La primera parte 630 incluye una abertura 631 formando una salida de la boquilla 616. La segunda parte 632 incluye una abertura 633 que forma una entrada para la boquilla 616. La primera parte 630 tiene un diámetro interior más grande que un diámetro interior de la segunda parte 632, pero las partes 630 y 632 pueden tener el mismo diámetro interior y la segunda parte 632 puede tener un diámetro más grande interior que el de la primera parte 630 como se desee. La segunda parte 632 es esencialmente lineal y esta esencialmente paralela a un eje longitudinal del caldero 612, pero la segunda parte 632 puede estar a un ángulo con respecto a la primera parte 630 como se desee. La segunda parte 632 termina a un lado del fondo 624 del interior 620 del caldero 612. Como se mostró, la boquilla 616 tiene una sección transversal circular, pero la boquilla 616 puede tener cualquier forma en sección transversal como se desee. La boquilla 616 está formada de un material refractario tal como de cerámica o de metal, por ejemplo, como se desee.

La tapa 618 forma un sello esencialmente a prueba de fluido entre el interior 620 y la atmósfera incluye un conducto de gas 634 que proporciona una comunicación de fluido con el interior 620, un alimentador de aditivo 636 que proporciona comunicación con el interior 620, y un sensor de presión 639 en comunicación con el interior 620. En la incorporación mostrada, la tapa 618 es formada de acero inoxidable, pero la tapa 618 puede ser formada de cualquier material flexible adaptado para soportar las temperaturas elevadas de un metal fundido. El conducto de gas 634 y el alimentador de aditivo 636 cada uno incluyen una parte colocada a través de ir formando un sello esencialmente a prueba de fluido con la tapa 618. El conducto de gas 634 incluye unos medios para regular el flujo 638 tal como una válvula, por ejemplo, desde una fuente de gas (no mostrada) al interior 620 del caldero 612. El alimentador de aditivo 636 incluye unos medios para regular la comunicación 640 por una válvula, por ejemplo, desde una fuente de un aditivo (no mostrado) hasta el interior 620 de dicho caldero 612. La fuente de un aditivo puede ser un individuo introduciendo una cantidad deseada de un aditivo (no mostrado) al interior 620, o un alimentador de aditivo, tal como un alimentador de varilla de aleaciones KB vendido por KB Alloys, Inc. de Reading, Pensilvania, Estados Unidos de América. Se entiende que el alimentador de aditivos 636 puede ser un alimentador de aditivo montado directamente en el aparato 610. El aditivo agregado en el interior 620 puede ser de titanio carbón aluminio, de titanio aluminio, aluminio estroncio o de titanio boro, etc. como se desee. El conducto de gas 634 y el alimentador de aditivo 636 pueden ser formados del mismo material o de diferentes materiales tal como de acero inoxidable o de cerámica, por ejemplo, como se desee. El sensor de presión 639 está adaptado para detectar la presión de los fluidos gaseosos dentro del interior 620 del aparato 610. El sensor de presión 639 puede estar en comunicación eléctrica con una computadora para controlar u otro dispositivo adaptado para recibir e interpretar las lecturas de presión desde el mismo para la retroalimentación y control del perfil de presurización de fluido.

El conjunto taponador 62 incluye una varilla taponadora 63 teniendo un taponador 64 formado en un primer extremo del mismo y conectado y accionado por un accionador 66 en un segundo extremo del mismo. El accionador 66 está colocado sobre la tapa 618. La varilla de taponador 63 forma un sello esencialmente a prueba de fluido con la tapa 618. El taponador 64 forma un sello a prueba de fluido con una abertura 68 formada en el fondo 624 del caldero 612 cuando se asienta ahí, como se mostró en la Figura 6. La varilla taponadora 63 y el taponador 64 pueden ser formados del mismo material o de materiales diferentes tal como de cerámica o de otro material refractario, por ejemplo, como se desee. La varilla taponadora 63 y el taponador 64 pueden ser formados separadamente o pueden ser formados integralmente como se desee .

En el uso, el aparato de fundición 610 es transportado por un dispositivo de manejo robótico (no mostrado) como se conoce en el arte. El dispositivo de manejo robótico coloca el aparato de fundición 610 cerca de la fuente del aditivo con el alimentador de aditivos 636 en comunicación con el mismo. Los medios para regular la comunicación 640 son abiertos y una cantidad deseada de aditivo desde la fuente del aditivo es introducida a través del alimentador de aditivo 636 hasta el interior del aparato de fundición 610. Una vez que la cantidad deseada de aditivos se ha introducido, los medios para regular la comunicación 640 son cerrados y el aparato de fundición 610 es transportado al pozo de inmersión (no mostrado) de un horno (no mostrado) para el llenado. Para militar en contra de la oxidación del aditivo antes del mezclado con el material derretido 614, el aditivo es introducido adentro del caldero 612 justo antes del llenado del mismo con el material derretido 614.

Para llenar el aparato de fundición 610 con el material derretido 614, el aparato de fundición 610 es descendido sobre el pozo de inmersión hasta que por lo menos una parte del desescoriador de escoria 622 es sumergida en el material derretido 614. Una vez que la parte del desescoriador de escoria 622 está sumergida en el material derretido 614, el aparato de fundición se hace que se mueva en un plano paralelo al plano de la superficie superior del material derretido 614 para hacer que el desescoriador de escoria 622 desnate la superficie superior del material derretido 614 para remover la escoria desde el mismo. Mediante el remover la escoria desde la superficie superior del material fundido 614, el aparato de fundición 610 puede ser descendido adentro del material de fundido 614 en el área del pozo de inmersión esencialmente libre de escoria. El aparato de fundición 610 es descendido adentro del material derretido 614 hasta que una sonda de contacto 644 colocada sobre el exterior del caldero 612 es contactada por el material derretido 614. Una vez que el material derretido 614 hace contacto con la sonda de contacto 644, un circuito es bajado el cual hace que el dispositivo de manejo robótico detenga el descenso del aparato de fundición 610. Una vez que la sonda de contacto 644 detiene el descenso del aparato de fundición 610, el accionador 66 del conjunto operador 62 hace que la varilla taponadora 63 se mueva hacia la parte superior 628 para desasentar el taponador 64 de la abertura 68, rompiendo por tanto el sello a prueba de fluido entre el taponador 64 y la abertura 68 y permitiendo al material derretido 614 el llenar el caldero 612. Mediante el llenar el caldero 612 desde el fondo 624, la caída del material derretido 614 es minimizada y el llenado del caldero 612 es tranquilo.

Una vez que el caldero 612 del aparato de fundido 610 es llenado con una cantidad deseada de material derretido 614, el accionador 66 hace que la varilla de taponador 63 se mueva hacia el fondo 624 para asentar el taponador 64 en la abertura 68, creando por tanto un sello a prueba de fluido entre los mismos. Un conducto 646 es entonces colocado en contacto y en comunicación de fluido con la abertura 631 de la primera parte 630 de la boquilla 616. El conducto 646 está en comunicación de fluido con una fuente de un gas inerte 650 e incluye unos medios para regular el flujo 648 tal como una válvula, por ejemplo. El gas inerte puede ser por ejemplo N2. El contacto entre la primera parte 630 y el conducto 646 es esencialmente a prueba de fluido. Una vez que la primera parte 630 y el conducto 646 están en comunicación de fluido, los medios para regular el flujo 648 son abiertos y la parte de la boquilla 616 no llenada con el material derretido 614 es llenada con un gas inerte 652 desde la fuente 650. El gas inerte 652 puede diluir el aire (u otro gas) en la boquilla 616, o el gas inerte 652 puede desplazar el aire el cual es selectivamente ventilado desde la boquilla 616. Una vez que la boquilla 616 es llenada con una cantidad deseada del gas inerte 652, los medios para regular el flujo 648 son cerrados. Mediante el llenar la boquilla 616 con el gas inerte 652 después de que el aparato 610 es llenado con el material derretido 614, la oxidación del material derretido 614 es minimizada. Una vez que los medios para regular el flujo 648 son cerrados, el contacto entre el conducto 646 y la primera porción 630 es roto y la abertura 631 de la boquilla 616 es sellada con una cubierta (no mostrada) para militar en contra del escape del gas inerte 652 desde el mismo. La cubierta puede estar conectada abisagradamente o de otra manera al aparato de fundición 610 o puede ser formada separadamente del aparato de fundición 610 como se desee. La cubierta puede ser un tapón u otro dispositivo para tapar como se desee. El aparato de fundición 610 es entonces removido de la pared de sumergido y el material derretido 614 mediante el dispositivo de manejo robótico. Alternativamente al uso de la cubierta el conducto 646 puede permanecer en contacto a prueba de fluido con la boquilla 616 durante el transporte del aparato de fundición 610 desde el pozo de inmersión.

Después del llenado, el aparato de fundición 610 es transportado por el dispositivo de manejo robótico a un molde de fundición (no mostrado) . La cubierta es removida de la abertura 631 de la boquilla 616 y de la boquilla 616 es conectado selladamente al molde de fundición con la abertura 631 en comunicación de fluido con una abertura (no mostrada) formada en el molde de fundición. Una vez que el aparato de fundición 610 y el molde de fundición están conectados, los medios para regular el flujo 638 son abiertos y un gas inerte 658 se hace que fluya adentro del interior 620 para presurizar el caldero 612. Como se indicó por las flechas 660, la presión en el interior 620 provoca una presión hacia abajo sobre el material de derretido 614 y hace que dicho material derretido 614 fluya a través de la abertura 633, a través de la boquilla 616 y desde la abertura 631 dentro del molde de fundición. Una vez que el molde de fundición es llenado a un nivel deseado, los medios para regular el flujo 638 son cerrados para detener el flujo de gas inerte de 658 adentro del interior 620. Con base en la medición de presión de fluido desde el sensor de presión 639 y un flujo deseado del material derretido 614 a través de la boquilla 616, el flujo de gas inerte 658 dentro del interior puede ser aumentado, disminuido, o detenido, o como se desee. El dispositivo de manejo robótico entonces mueve el aparato de fundición 610 hacia fuera del molde de fundición. El aparato de fundición 610 puede ser otorgado con un gas inerte antes de volver a llenar dicho aparato de fundición 610 con el material derretido 614.

La Figura 7 muestra un aparato de fundición 710 de acuerdo con otra incorporación de la invención. La incorporación de la Figura 7 es similar a la abertura de fundición 610 de la Figura 6 excepto como se describe de aquí abajo. La estructura repetida de la Figura 6, en la Figura 7 incluye los mismos números de referencia con un 7 inicial (7XXX) .

El aparato de fundición 710 incluye un caldero 712 adaptado para recibir un material de derretido 714 ahí, una boquilla 716 que proporciona comunicación de fluido con un interior 720 del caldero 712, una tapa 718 que forma esencialmente un sello a prueba de fluido entre el interior 720 del caldero 712 y la atmósfera, y una varilla taponadora 763. Se entiende que el material derretido 714 puede ser cualquier material derretido tal como metal, por ejemplo, acero, aluminio y aleaciones de los mismos, o un material polimérico como se desee.

La boquilla 716 es un conducto hueco que proporciona la comunicación de fluido con el interior 720 del caldero 712 colocado a través de la tapa 718. La boquilla 716 incluye una primera parte 730 que se extiende hacia fuera desde el caldero 712 a un exterior del mismo y una segunda parte 732 que se extiende adentro del interior 720 del caldero 712. La primera parte 730 incluye una abertura 731 que proporciona comunicación a la boquilla 716. La segunda parte 732 incluye una abertura 733 que proporciona comunicación de fluido a través de la boquilla 716. La primera parte 730 tiene un diámetro interior más grande que un diámetro interior de la segunda parte 732, pero las partes 730 y 732 pueden tener el mismo diámetro interior o la segunda parte 732 puede tener un diámetro interior más grande que la primera parte 730 como se desee. Un alimentador de aditivos 736 está en comunicación de fluido con la primera parte 730. Por lo menos una parte del alimentador de aditivo 736 está colocado a través de y forma un sello a prueba de fluido con la primera parte 730. El alimentador de aditivo 736 es un alimentador de aditivo, tal como un alimentador de varilla de aleaciones KB vendido por KB vendido por KB Alloys, Inc. de Reading, Pensilvania, Estados Unidos de América. El alimentador de aditivo 736 puede incluir una válvula y otros medios para regular la comunicación con la boquilla 716 como se desee. La segunda porción 732 es esencialmente lineal y está esencialmente paralela al eje longitudinal del caldero 712, pero la segunda parte 732 puede estar a un ángulo con respecto al eje longitudinal como se desee. La segunda parte 732 termina a un lado de un fondo 724 del interior 720 del caldero 712. La boquilla 716 tiene una sección transversal circular, pero la boquilla 716 puede tener cualquier forma en sección transversal como se desee. La boquilla 716 está formada de un material refractario tal como de cerámica o de un metal, por ejemplo, como se desee. 7 En el uso, el aparato de fundición 710 es transportado por un dispositivo de manejo robótico (no mostrado) como se indica en el arte. Para llegar al aparato de fundición 710 con el material derretido 714, el aparato de fundición 710 es bajado sobre el pozo de inmersión de un desescoriador de escoria 722 es sumergida en el material derretido 714. Una vez que la parte del desescoriador de escoria 722 es sumergida en el material de derretido 714, al aparato de fundición 710 se hace que se mueva en un plano paralelo al plano de la superficie superior del material derretido 714 para hacer que el desescoriador de escoria 722 desnate la superficie superior del material derretido 714 para remover la escoria desde el mismo. Mediante la remoción de la escoria de la superficie superior del material derretido 714, el aparato de fundición 710 puede ser bajado adentro del material derretido 714 en un área del pozo de inmersión esencialmente libre de escoria. El aparato de fundición 710 es bajado dentro del material derretido 714 hasta que una sonda de contacto 744 colocada sobre el exterior del caldero 712 es contactada por el material derretido 714. Una vez que el material derretido 714 hace contacto con la sonda de contacto 744, es creado un circuito el cual hace que el dispositivo de manejo robótico detenga el descenso del aparato de fundición 710. Una vez que la sonda de contacto 744 detiene el descenso del aparato de fundición 710, un accionador 766 del conjunto taponador 762 hace que una varilla taponadora 763 de un conjunto taponador 762 se mueva hacia una parte superior 728 del caldero 712 para desasentar un taponador 764 de una abertura 768 forma en el fondo 724 del caldero 712, rompiendo por tanto el sello a prueba de fluido entre el taponador 764 y la abertura 768 permitiendo al material derretido 714 el llenar el caldero 712. Mediante el llenar el caldero 712 desde el fondo 724, la caída de material 714 es minimizada y el llenado del caldero 712 se hace más tranquilo.

Una vez que el caldero 712 del aparato de fundición 710 es llenado con una cantidad deseada de material fundido 714, el accionador 766 hace que la varilla taponadora 763 se mueva hacia el fondo 724 para sentar el taponador 764 3n la abertura 768, creando por tanto un sello a prueba de fluido entre los mismos. Un conducto 746 es entonces colocado en contacto y en comunicación de fluido con la abertura 731 de la primera parte de 730 de la boquilla 716. El conducto 746 esta en comunicación de fluido con una fuente de gas inerte 750 e incluye unos medios para regular el flujo 748, tal como una válvula, por ejemplo, el gas inerte puede ser N2, por ejemplo. El contacto entre la primera parte 730 y el conducto 746 es esencialmente a prueba de fluido. Una vez que la primera parte 730 y el conducto 746 están en comunicación de fluido, los medios para regular el flujo 748 son abiertos y la parte de la boquilla 716 no llenada con el material derretido 714 es llenada con un gas inerte 752 desde la fuente 750. El gas inerte 752 puede diluir el aire (u otro gas) en la boquilla 716, o el gas inerte 752 puede desplazar el aire el cual es ventilado selectivamente desde la boquilla 716. Una vez que la boquilla 716 es llenada con una cantidad deseada de gas inerte, los medios para regular el flujo 748 son cerrados. Mediante el llenar la boquilla 716 con el gas inerte 752 después de que el aparato 710 es llenado con el material derretido 714, la oxidación del material derretido 714 es minimizada. Una vez que los medios para regular el flujo 748 son cerrados, el contacto entre el conducto 746 y la primera parte 730 es roto, y la abertura 731 de la boquilla 716 es sellada con una cubierta (no mostrada) para militar en contra del escape del gas inerte 752 desde la misma. La cubierta puede estar envinagradamente conectada o de otra manera conectada al aparato de fundición 710 o puede estar formada separadamente del aparato de fundición 710 como desee. La cubierta puede ser un tapón u otro dispositivo de tapado como se desea. El aparato de fundición 710 es entonces removido del pozo de inmersión y el material derretido 714 es removido por el dispositivo de manejo robótico. Alternativamente usar la cubierta, el conducto 746 puede permanecer en contacto por medio de fluido con la boquilla 718 durante el transporte del aparato de fundición 710 desde un pozo de inmersión.

Después del llenado, el aparato de fundición 710 es transportado por el dispositivo de manejo robótico a un molde de fraguado (no mostrado) . La cubierta es removida de la abertura 731 de la boquilla 716 y la boquilla 716 es conectada selladamente al molde de fundición con la abertura 731 en comunicación de fluido con una abertura (no mostrada) formada en el molde de fundición. Una vez que el aparato de fundición 710 y el molde de fundición están conectados, son abiertos unos medios para regular el flujo 738 de un conducto de gas 734 y el gas inerte 758 se hace que fluya adentro del interior 720 para presurizar el caldero 712. Un sensor de presión 739 colocado a través de la tapa 718 y en comunicación con el interior 720 mide la presión de fluido de un gas inerte 758. La medición de presión de fluido puede ser transmitida a una computadora o a un controlador que otro dispositivo adaptado para decidir e interpretar las lecturas de presión para una retroalimentación de perfil de presurización de fluido y para el control. Como se indicó por las flechas 760, la presión en el interior 720 causa una presión hacia abajo sobre el material derretido 714 y hace que dicho material derretido 714 fluya a través de la abertura 733, a través de la boquilla 716 y desde la abertura 731 adentro del molde de fundición. Con base en la medición de fluido y un flujo deseado de material derretido 714 a través de la boquilla 716, el flujo de gas inerte 758 dentro del interior puede ser aumentado, disminuido o detenido como se desee. Al hacerse que el material derretido 714 fluya adentro del molde de fundición, el aditivo es alimentado a una tasa deseada desde el alimentador de aditivo 736 adentro de la boquilla 716. Mediante introducir el aditivo adentro del material derretido 714 justo antes de la introducción del material derretido 714 adentro del molde de fundición, el mezclado del aditivo con el material derretido 714 se asegura.

Una vez que el molde de fundición es llenado a un nivel deseado, los medios para regular el flujo 738 son cerrados para detener el flujo del gas inerte 758 adentro del interior 720. El dispositivo de manejo robótico entonces mueve el aparato de fundición 710 hacia fuera del molde de fundición. El aparato de fundición 710 puede ser purgado con un gas inerte antes de volver a llenar el aparato de fundición 710 con el material derretido 714.

La discusión anterior describe y descubre meramente incorporaciones de ejemplo de la presente invención. Un experto en el arte reconocerá fácilmente de tal discusión y de los dibujos acompañantes y de las cláusulas el que varios cambios, modificaciones y variaciones pueden hacerse sin departir del espíritu y alcance de la invención coOmo se define de aquí en adelante .

Claims (20)

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Un aparato de fundición que comprende: un caldero que tiene un interior hueco: una boquilla en comunicación de fluido con el interior hueco, la boquilla teniendo una primera parte colocada afuera del caldero y una segunda parte colocada dentro del interior hueco; un alimentador de aditivo en comunicación con el interior hueco del caldero; y un conducto de gas en comunicación de fluido con el interior hueco del caldero.

2. El aparato de fundición tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el caldero tiene una abertura en comunicación de fluido con el interior hueco.

3. El aparato de fundición tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque además comprende una tapa colocada sobre la abertura y formando un sello a prueba de fluido entre los mismos.

4. El aparato de fundición tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el alimentador de aditivo está colocado en la tapa.

5. El aparato de fundición tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el alimentador de aditivo está colocado en la boquilla.

6. El aparato de fundición tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el conducto de gas está colocado en la tapa.

7. El aparato de fundición tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque comprende además una zona de contacto colocada sobre el exterior del caldero.

8. El aparato de fundición tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque comprende además un desescoriador de escoria formado sobre un exterior del caldero a un lado del fondo del mismo.

9. El aparato de fundición tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la abertura está formado en un fondo del caldero.

10. El aparato de fundición tal y como se reivindica en la cláusula 9, caracterizado porque comprende un conjunto tamponadora que tiene una varilla taponadora colocada a través de la tapa con una parte del mismo colocado en el interior hueco y un taponador colocado sobre un primer extremo del mismo adaptado para selectivamente tapar la abertura.

11. El aparato de fundición tal y como se reivindica en la cláusula 10, caracterizado además porque comprende un accionador colocado sobre la tapa conectado a un segundo extremo de la varilla taponadora para selectivamente provocar que el taponador tape la abertura.

12. El aparato de fundición tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado además porque comprende un sensor de presión en comunicación con el interior hueco.

13. Un aparato de fundición que comprende: un caldero que tiene una abertura en comunicación de fluido con el interior hueco del mismo y una abertura formada en el fondo del mismo, el caldero está adaptado para recibir un material derretido ahí una boquilla en comunicación de fluido con el interior hueco, la boquilla teniendo una primera parte colocada afuera de la boquilla y una segunda parte colocada dentro del interior hueco. una tapa colocada sobre la abertura y que forma un sello a prueba de fluido con el mismo; un alimentador de aditivo en comunicación de fluido con el interior hueco de la boquilla; un conducto de gas en comunicación de fluido con el interior hueco del caldero; y un conjunto taponador teniendo una varilla taponadora colocada a través de la tapa con una parte de la misma colocada en el interior hueco y un taponador colocado sobre un primer extremo de la misma adaptado para tapar selectivamente la abertur .

14. Un método para transferir un material derretido a un molde de fundición, el método comprende: bajar un caldero teniendo un interior hueco adentro de una fuente de material derretido y una abertura que facilita el flujo adentro del interior hueco; llenar el interior del caldero con material derretido a través de la abertura; introducir un gas inerte adentro de una parte de una boquilla; remover el caldero de la fuente de material derretido ; hacer que la boquilla haga contacto con un molde de fundición; y presurizar el interior hueco con el gas inerte para hacer que el material derretido fluya adentro del molde de fundició .

15. El método tal y como se reivindica en la cláusula 14, caracterizado porque comprende introducir un aditivo al interior hueco antes del paso de llenado.

16. El método tal y como se reivindica en la cláusula 14, caracterizado además porque comprende introducir un aditivo al material derretido a través de la boquilla durante la presurización del interior hueco con el gas inerte para hacer que el material derretido fluya adentro del molde de fundición.

17. El método tal y como se reivindica en la cláusula 14, caracterizado además porque comprende el bajar el caldero dentro del material derretido hasta que una parte del desescoriador de escoria colocado sobre el exterior del caldero sea sumergida ahí y desnate una superficie del material derretido con el desescoriador de escoria mediante el mover el caldero a través de la superficie del material derretido.

18. El método tal y como se reivindica en la cláusula 17, caracterizado además porque comprende el hacer girar el caldero hasta que una parte de la boquilla colocada sobre un exterior del caldero sea sumergida en el material derretido para facilitar el paso de llenado.

19. El método tal y como se reivindica en la cláusula 14, caracterizado además porque comprende el accionar un conjunto taponador para desasentar un taponador formador de un sello a prueba de fluido con una abertura formada en un fondo del caldero para facilitar el paso de llenado.

20. El método tal y como se reivindica en la cláusula 14, caracterizado además porque comprende purgar el caldero con un gas inerte. R E S U M E N Se proporciona un aparato de fundición y un método para formar una fundición usando el aparto de fundición, el aparato de fundición comprende un caldero que tiene un interior hueco adaptado para recibir un material derretido ahí; una boquilla en comunicación de fluido con el interior hueco, la boquilla teniendo una primera parte colocada afuera del caldero y una segunda parte colocada dentro del interior hueco un alimentador de aditivo en comunicación de fluido con el interior hueco del caldero; un conducto de gas en comunicación de fluido con el interior hueco del caldero.