MXPA06008236A - Sistema de soporte de lingote para calentamiento por induccion. - Google Patents

Abstract

Se provee un aparato y un procedimiento para soportar un lingote dentro de una bobina de induccion mientras que el lingote esta siendo calentado por induccion electrica; dos o mas rieles de un material ceramico resistente al calor proporcionan una superficie curvilinea en la cual el lingote puede deslizarse dentro y fuera de la bobina, y asentarse en la misma durante el proceso de calentamiento; se puede proveer un medio de ajuste de posicion de riel para mover los rieles para acomodar lingotes de varios tamanos.

Description

SISTEMA DE SOPORTE DE LINGOTE PARA CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama el beneficio de la solicitud provisional de E.U.A No. 60/578,132, presentada el 21 de enero del 2004, incorporada por este medio en la presente por referencia en su totalidad.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un sistema de soporte de lingote, para soportar un lingote, mientras se calienta éste por inducción eléctrica.

ANTECEDENTE DE LA INVENCIÓN Un lingote compuesto por material eléctricamente conductor se puede calentar por inducción eléctrica. Se coloca un lingote dentro de una bobina solenoide y una corriente CA suministrada a la bobina establece un campo magnético que penetra el lingote. El campo induce corriente parásita en el lingote que calienta el lingote. Generalmente, hay tres métodos para colocar el lingote dentro de la bobina. En el primer método, se asienta la bobina en un receptáculo que se coloca dentro de la bobina. El receptáculo puede ser una estructura abierta en forma de barca, formada de un material no magnético tal como cero inoxidable. En el segundo método, se empuja el lingote hacia dentro de la bobina mediante un sistema mecánico apropiado y se asienta sobre miembros de soporte de lingote. En el tercer método, se soporta el lingote externamente, mientras se calienta inductivamente una porción (tal como el centro o un extremo); este método no es aplicable al soporte de lingote, cuando la longitud de lingote es más corta que la bobina. En todos los métodos, un material aislante térmico rodea generalmente el lingote dentro de la bobina, para ayudar a la retención del calor inducido. Este material aislante térmico adopta generalmente la forma de un cilindro abierto, formado de un material refractario adecuado. Los sistemas de soporte de lingote que se conocen comprenden dos o más varillas enfriadas en agua, dispuestas longitudinalmente a lo largo de la pared interior del material aislante térmico. Las varillas están compuestas de material magnético tal como acero inoxidable. Se empuja el lingote hacia dentro de la bobina y se asienta sobre las varillas. Se requiere enfriar, ya que se puede transferir una cantidad significante de calor inducidos en los lingotes, por conducción en las varillas. Además, las varillas pueden ser eléctricamente conductoras y experimentar cierto calentamiento inducido desde el campo magnético generado. Con el tiempo, el material de varilla se desgasta y porciones de los conductos internos de enfriamiento dejan escapar agua, la cual puede causar cortos circuitos eléctricos en la bobina de inducción. Además, la necesidad de hacer conexiones de agua a las varillas inhibe la reubicación de las varillas para acomodar mejor lingotes de tamaños variables. Por lo tanto, existe la necesidad de un sistema de soporte de lingote que no requiera sistemas de agua u otros enfriamientos internos y se pueda ajusfar fácilmente para manejar varios tamaños de lingotes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un aspecto, la presente invención es un aparato y un método para soportar un lingote dentro de una bobina de inducción. El sistema de soporte de lingote comprende dos o más rieles que tienen una superficie curvilínea sobre la cual se asienta el lingote en la bobina. En algunos ejemplos de la invención, los rieles están dispuestos longitudinalmente dentro de un elemento aislante térmico. En algunos ejemplos de la invención los rieles están formados de un material cerámico resistente al calor y son individualmente ajustables alrededor del elemento aislante térmico para acomodar lingotes de dimensiones variables. Se exponen otros aspectos de la invención en esta memoria descriptiva.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Con el propósito de ilustrar la invención, se muestra en los dibujos una forma que se prefiere actualmente; entendiéndose, sin embargo, que esta invención no está limitada a las disposiciones e instrumentaciones precisas mostradas. La figura 1a es una vista vertical lateral de un ejemplo del sistema de soporte de lingote de la presente invención, en que los elementos de ajuste de cada riel de soporte son independientes uno de otro. La figura 1 b es una vista en sección transversal a través de la línea A-A en la figura 1a. La figura 2a es una vista vertical lateral de otro ejemplo del sistema de soporte de lingote de la presente invención, en que los elementos de ajuste de cada riel de soporte utilizan elementos comunes. La figura 2b es una vista en sección transversal a través de la línea B-B en la figura 2a. La figura 3 es una vista vertical lateral de otro ejemplo del sistema de soporte de lingote de la presente invención, en que los rieles de soporte proveen suficiente superficies curvilíneas de asentamiento de lingote para tamaños variables de lingotes, sin ajuste de los rieles de soporte. La figura 4a es una vista vertical lateral de otro ejemplo del sistema de soporte de lingote de la presente invención, en que el sistema de soporte sirve también de estructura aislante térmica.

La figura 4b es la vista en sección transversal a través de la línea C-C en la figura 4a. La figura 5a es una vista vertical lateral de otro ejemplo del sistema de soporte de lingote de la presente invención, en que los rieles de soporte están dispuestos radialmente alrededor de la abertura para un lingote. La figura 5b es una vista en sección transversal a través de la línea D-D en la figura 5a.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se muestra en la figura 1a y la figura 1 b un ejemplo de sistema de soporte de lingote de la presente invención. El aislante térmico 14 es generalmente de forma cilindrica y se inserta dentro de la bobina solenoide de inducción 12. En este ejemplo no limitativo de la invención, tres rieles 16 están dispuestos longitudinalmente dentro de la pared interior del aislante térmico 14. Cada riel comprende un material resistente al calor, tal como un material cerámico a base de silicio (Si), aluminio (Al), oxígeno y nitrógeno (conocido generalmente como material cerámico "sialon"). Véase la patente de los E.U.A. No. 4,113,503 para un ejemplo en material cerámico sialon. Cada riel es generalmente de forma cilindrica; sin embargo la forma del riel no está limitada a formas cilindricas. En general, el riel está conformado de manera que provea una superficie curvilínea de asentamiento para un lingote. Se provee un orificio en cada extremo de riel. Cada miembro de soporte lateral 18 incluye una espiga apropiadamente conformada para que encaje en el orificio. El miembro de unión 20 puede ser una varilla roscada que resalte en cada extremo a través de un orificio en cada uno de los miembros de soporte laterales, como se muestra para uno de los tres rieles en la figura 1b. Los sujetadores 22 sostienen rígidamente en una masa la estructura de marco de forma rectangular, formada por el riel 16, dos miembros laterales 18 y el miembro de unión 20. En este ejemplo de la invención, se empuja el lingote 90 hacia dentro del cilindro abierto, formado por el aislante térmico 14, para hacer contacto y deslizarse a lo largo de las porciones de las superficies curvilíneas de los tres rieles. Generalmente, la bobina 12 estará mucho más cerca del lingote de lo mostrado esquemáticamente en la figura 1a y la figura 1b. Se pueden extender los miembros laterales 18, de manera que el miembro de unión 20 esté dispuesto a la bobina 12. Alternativamente, se puede reemplazar el miembro de unión 20 por sujetadores independientes, asociados con cada miembro lateral para mantener el riel en el lugar debido. La figura 2a y la figura 2b ilustran otro ejemplo del sistema de soporte de lingote de la presente invención, en que un miembro de unión 24 en forma de arco provee un medio para ajusfar las ubicaciones de los rieles 16a alrededor de la pared interior del aislante térmico. En este ejemplo no limitativo, una abertura en forma de arco en el miembro 24 provee el medio de ajuste. La abertura puede estar apropiadamente dentada o marcada para ajusfar las posiciones alternativas de riel para acomodar lingotes de varios tamaños. Se unen entre sí los miembros laterales 18 para cada riel, como se muestra en la figura 2a, la cual es similar, en este ejemplo, al método usado en la figura 1a, excepto por la inclusión de los miembros de unión 24 en forma de arco. En el ejemplos alternativos de la invención, cada miembro lateral puede tener, en lugar de un orificio a través del cual pase el miembro de unión 20, un poste que pase a través de la abertura en forma de arco en el miembro de unión 24 adyacente, el cual se usa para sujetar el miembro lateral al miembro de unión 24. Por ejemplo, el poste puede estar roscado y sujetado alrededor del miembro de unión 24 con un perno. En este ejemplo particular de la invención, los rieles son generalmente hemisféricos en sección transversal y están modificados con una curvatura de base para conformarse a la curvatura de la pared interior del aislante térmico. La figura 3 ¡lustra otro ejemplo del sistema de soporte de lingote de la presente invención. En este ejemplo, los rieles 16b son dos en número y generalmente semielípticos en sección transversal y están modificados con una curvatura de base para conformarse a la curvatura de la pared interior del cilindro abierto. La superficie de asentamiento de lingote, curvilínea en sección transversal amplia, facilitada por rieles 16b generalmente semielípticos, provee un medio de soporte de lingote que puede acomodar una variedad de tamaños de lingotes (por ejemplo los lingotes 90, 90a y 90b con los perímetros mostrados en la figura 3), se ajusta a las posiciones de los rieles 16b. En este ejemplo, los rieles 16b pueden estar unidos permanentemente al aislante térmico, fundido integralmente con el aislante térmico o incrustado en el aislante térmico. En otros ejemplos de la invención, los rieles 16b pueden estar provistos de miembros de ajuste de posición, como se ilustra en la figura 1 a o la figura 2a. La figura 4a y la figura 4b ilustran otro ejemplo del sistema de soporte de lingote de la presente invención, en que la función del soporte de lingote está provista por un elemento 26 generalmente de forma cilindrica, al cual se inserta un lingote en el extremo de entrada 26a. En este ejemplo, el extremo de entrada está biselado o conformado de otra manera para evitar el atascamiento del lingote contra el extremo del elemento 26, conforme se empuja hacia dentro del elemento. Además, la pared inferior interior del elemento 26 se puede desviar de la forma verdaderamente cilindrica, para proveer mejor superficie de asentamiento para el lingote, como se muestra en la figura 4a. En este ejemplo de la invención, el elemento 26 puede servir tanto de medio para asentar el lingote dentro de la bobina como medio aislante térmico. La figura 5a y la figura 5b ilustran otro ejemplo del sistema de soporte de lingote de la presente invención, en que una pluralidad de rieles 16c está dispuesta radialmente alrededor de la abertura, en la cual se coloca un lingote. En esta disposición de la invención, los rieles 16c pueden estar sujetados alrededor del aislante térmico 14, como se describe anteriormente, o incrustados parcialmente en el aislante térmico, como se muestra en las figuras. Las superficies curvilíneas expuestas de los rieles inferiores proveen una superficie para asentar un lingote y deslizar un lingote a través de la bobina. Las superficies curvilíneas expuestas de los otros rieles proveen un medio para evitar que un lingote se atasque en la pares interior de aislamiento a medida que es empujado a través de la bobina. Por ejemplo, como se puede ver en la Figura 5b, aunque el lingote 90 tiene superficies extremas sustancialmente verticales, el lingote 91 , que empujará al lingote 90 fuera de la bobina a medida que el lingote 91 es empujado dentro de la bobina, tiene una superficie extrema delantera que se curva desde la vertical. En tales situaciones, el extremo delantero del lingote 90 tendrá una tendencia a atascarse contra la pared interior superior del aislamiento térmico. Las superficies curvilíneas expuestas de los rieles 16c que están incrustados en la pared superior, proporcionaran una superficie de fricción inferior sobre la cual el lingote 90 continuará deslizándose fuera de la bobina, en vez de atascarse en la bobina. En los ejemplos anteriores de la invención, el aislamiento térmico con forma cilindrica 14 puede ser reemplazado por cualquier otra estructura adecuada para el montaje de los rieles, o una estructura de montaje, cuando se requiera el montaje del riel dentro de la bobina de inducción. Esto significa que la estructura de montaje del riel puede estar separada del aislamiento térmico si se utiliza. Por lo general el aislamiento térmico comprende un material sustancialmente no magnético. Los ejemplos anteriores no limitan el alcance de la invención descrita. El alcance de la invención descrita está señalado en las siguientes reivindicaciones.

Claims (20)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un sistema de soporte para lingote sin un medio de enfriamiento externo para soportar un lingote eléctricamente conductor dentro de una bobina de inducción mientras que el lingote es calentado inductivamente por un campo magnético establecido por el flujo de una corriente CA en la bobina de inducción, el sistema de soporte para lingote comprende por lo menos dos rieles con forma curvilínea que se disponen dentro de la bobina de inducción para el asentamiento del lingote, cada uno de los por lo menos dos rieles con forma curvilínea comprende un material resistente al calor.

2.- El sistema de soporte para lingote de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el material resistente al calor comprende sustancialmente un sialon.

3.- El sistema de soporte para lingote de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque también comprende un medio para ajusfar la posición de por lo menos uno de los por lo menos dos rieles con forma curvilínea, para el asentamiento de lingotes con formas diversas.

4.- El sistema de soporte para lingote de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque también comprende un elemento de montaje insertado dentro de la bobina de inducción, cada uno de los por lo menos dos rieles con forma curvilínea está dispuesto dentro del elemento de montaje.

5.- El sistema de soporte para lingote de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el elemento de montaje es un aislamiento térmico con forma generalmente cilindrica.

6.- El sistema de soporte para lingote de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque también comprende un medio para ajusfar la posición de uno de los por lo menos dos rieles con forma curvilínea alrededor del interior del elemento de montaje.

7.- El sistema de soporte para lingote de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque el medio para ajusfar la posición de por lo menos uno de los por lo menos dos rieles con forma curvilínea comprende un miembro lateral unido a cada extremo del por lo menos uno de los por lo menos dos rieles con forma curvilínea, y un medio de sujeción para sujetar en su lugar al miembro lateral que está unido a cada extremo del por lo menos uno de los por lo menos dos rieles con forma curvilínea.

8.- El sistema de soporte para lingote de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el medio se sujeción comprende una varilla unida en extremos opuestos al extremo del miembro lateral, que está unido a su vez a cada extremo del por lo menos uno de los por lo menos dos rieles con forma curvilínea, la varilla se localiza afuera del elemento de montaje.

9.- El sistema de soporte para lingote de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque también comprende un medio para ajusfar la posición de por lo menos dos de los por lo menos dos rieles con forma curvilínea alrededor del interior el elemento de montaje.

10.- El sistema de soporte para lingote de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el medio para ajusfar la posición de por lo menos dos de los por lo menos dos rieles con forma curvilínea comprende un miembro lateral unido a cada extremo del por lo menos uno de los por los menos dos rieles con forma curvilínea, y un medio de sujeción común para sujetar en su lugar a los miembros laterales de los por lo menos dos de los por lo menos dos rieles con forma curvilínea.

11.- Un sistema de soporte para lingote sin un medio de enfriamiento externo para soportar un lingote eléctricamente conductor dentro de una bobina de inducción, mientras que el lingote es calentado inductivamente por un campo magnético establecido por el flujo de corriente CA en la bobina de inducción, el sistema de de soporte para lingote comprende: un elemento de montaje dispuesto dentro de la bobina de inducción; por lo menos dos rieles con forma curvilínea dispuestos dentro del elemento de montaje para el asentamiento del lingote, cada uno de los por lo menos dos rieles con forma curvilínea comprende un material resistente al calor y se dispone en la superficie interior del aislamiento térmico.

12.- El sistema de soporte para lingote de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque el elemento de montaje es un aislamiento térmico con forma generalmente cilindrica.

13.- El sistema de soporte para lingote de conformidad con la 5 reivindicación 11 , caracterizado además porque el material resistente al calor comprende sustancialmente un sialon.

14.- Un sistema de soporte para lingote sin un medio de enfriamiento externo para soportar un lingote eléctricamente conductor dentro de una bobina de inducción, mientras que el lingote es calentado 0 inductivamente por un campo magnético establecido por el flujo de corriente , CA en la bobina de inducción, el sistema de soporte para lingote comprende un elemento con forma generalmente cilindrica insertado dentro de la bobina de inducción, el elemento con forma generalmente cilindrica comprende sustancialmente un material resistente al calor que tiene un extremo por lo 5 menos parcialmente biselado, por lo menos un extremo para recibir el lingote para asentarlo en la superficie interior del elemento con forma generalmente cilindrica.

15.- El sistema de soporte para lingote de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque el material resistente al calor 0 comprende sustancialmente un sialon.

16.- Un sistema de soporte para lingote sin un medio de enfriamiento externo para soportar un lingote eléctricamente conductor dentro de una bobina de inducción, mientas que el lingote es calentado inductivamente por un campo magnético establecido por el flujo de corriente CA en la bobina de inducción, el sistema de soporte para lingote comprende una pluralidad de rieles con forma curvilínea dispuestos alrededor del interior de la bobina de inducción para formar una trayectoria para deslizar el lingote a través del interior de la pluralidad de rieles con forma curvilínea, la pluralidad de rieles con forma curvilínea comprenden un material resistente al calor.

17.- El sistema de soporte para lingote de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque el material resistente al calor comprende sustancialmente un sialon.

18.- El sistema de soporte para lingote de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque comprende un elemento de montaje dispuesto dentro de la bobina de inducción, la pluralidad de rieles con forma curvilínea están dispuestos alrededor del interior del elemento de montaje.

19.- El sistema de soporte para lingote de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque el elemento de montaje comprende un elemento con forma sustancialmente cilindrica y la pluralidad de rieles con forma curvilínea se disponen alrededor de la superficie interior del elemento con forma sustancialmente cilindrica.

20.- El sistema de soporte para lingote de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque el elemento de montaje comprende un elemento con forma sustancialmente cilindrica y la pluralidad de rieles con forma curvilínea se encuentran por lo menos parcialmente incrustados en la pared interior del elemento con forma sustancialmente cilindrica.