PT2098314E

PT2098314E - Method and apparatus for producing metallic casting moulds using the lost wax casting method

Info

Publication number: PT2098314E
Application number: PT08004045T
Authority: PT
Inventors: Helmut Rodehueser; Ulrich Steinruecken; Hans-Peter Nicolai; Dietmar Henneke
Original assignee: Tital Gmbh
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2012-10-04
Also published as: EP2098314B1; EP2098314A1; PL2098314T3; ES2393415T3

Description

DESCRIÇÃO "PROCESSO E DISPOSITIVO PARA A PRODUÇÃO DE CORPOS FUNDIDOS METÁLICOS DE ACORDO COM O PROCESSO DE FUNDIÇÃO DE PRECISÃO" A presente invenção refere-se a um processo de acordo com a reivindicação 1, bem como a um dispositivo de acordo com a reivindicação 6, para a produção de corpos fundidos metálicos de acordo com o processo de fundição de precisão, em particular de corpos fundidos de alumínio ou de ligas contendo alumínio. Os aperfeiçoamentos vantajosos encontram-se indicados nas reivindicações dependentes.METHOD AND METHOD FOR PRODUCING METALLIC CASTINGS IN ACCORDANCE WITH THE PRECISION CASING PROCESS " The present invention relates to a process according to claim 1, as well as to a device according to claim 6, for the production of metal cast bodies according to the precision casting process, in particular of cast bodies aluminum or aluminum-containing alloys. Advantageous improvements are set forth in the dependent claims.

Os processos para a produção de corpos fundidos metálicos de acordo com o processo de fundição de precisão são conhecidos a partir do estado da técnica. Para a produção de corpos fundidos por meio do processo de fundição de precisão é geralmente fabricado um modelo de cera do objecto a fundir, o qual em seguida é envolvido por uma casca cerâmica. Isto pode por exemplo ser efectuado através da imersão do modelo de cera em engobes cerâmicos adequados. Neste caso podem também ser aplicados sucessivamente engobes diferentes. Em seguida, o modelo de cera é removido por fusão e o molde cerâmico é cozido. Por este meio obtém-se um molde de fundição poroso, no qual podem ser vazadas massas fundidas metálicas. Após a solidificação da massa fundida metálica, o molde de fundição é destruído e o corpo fundido pode ser retirado. 0 processo anteriormente descrito possibilita também a produção de corpos fundidos complexos. 1Processes for the production of metallic cast bodies according to the precision casting process are known from the prior art. For the production of cast bodies by means of the precision casting process, a wax model of the object to be melted is generally manufactured, which is then surrounded by a ceramic shell. This can for example be effected by immersing the wax model in suitable ceramic slugs. In this case, different engobes may also be applied successively. The wax model is then melt removed and the ceramic mold is baked. By this means a porous casting mold is obtained in which molten metal masses can be cast. After solidification of the metallic melt, the casting mold is destroyed and the cast body can be withdrawn. The process described above also enables the production of complex fused bodies. 1

Uma desvantagem da técnica de fundição descrita é o facto de os moldes de fundição cerâmicos produzidos possuírem uma má condutibilidade térmica e, assim, contribuírem para um tempo de solidificação relativamente longo e não controlado da massa fundida de metal no molde de fundição. Através de solidificação e arrefecimento lentos origina-se no entanto, em função do metal a ser fundido, uma estrutura com grãos relativamente grossos, a qual pode conduzir a propriedades mecânicas reduzidas.A disadvantage of the described casting technique is that the ceramic casting molds produced have poor thermal conductivity and thus contribute to a relatively long and uncontrolled solidification time of the metal melt in the casting mold. However, due to slow solidification and cooling, a structure with relatively coarse grains, which can lead to reduced mechanical properties, is produced as a function of the metal to be melted.

Para melhorar a condutibilidade térmica reduzida dos moldes de fundição cerâmicos propõe-se, com o documento DE 3629079, a incorporação, nos moldes de fundição cerâmicos, de peças inseridas em forma de bolsa, as quais são enchidas com granalha de aço enquanto meio de refrigeração, antes do enchimento da massa fundida de metal. Neste caso, a granalha de aço providencia uma melhor evacuação de calor para fora do molde de fundição, devido à sua boa condutibilidade térmica e à sua elevada capacidade térmica. O documento EP 1076118 A revela um processo, bem como um dispositivo para a produção de corpos fundidos com solidificação direccional. Neste caso está previsto rebaixar o corpo fundido num banho de refrigeração, de modo a se obter uma solidificação direccional. A parte do molde de fundição que se encontra por cima do banho de refrigeração é neste caso temperada com uma câmara de aquecimento que apresenta elementos eléctricos de aquecimento.In order to improve the reduced thermal conductivity of the ceramic casting molds it is proposed with DE 3629079 the incorporation in the ceramic casting molds of pouch-shaped inserts which are filled with steel shot as a cooling medium , before filling the molten metal. In this case, the steel shot provides a better evacuation of heat out of the casting mold, due to its good thermal conductivity and its high thermal capacity. EP 1076118 A discloses a process, as well as a device for the production of fused bodies with directional solidification. In this case, it is provided to lower the molten body into a cooling bath in order to obtain a directional solidification. The part of the casting mold which lies above the cooling bath is in this case tempered with a heating chamber which has electric heating elements.

Com o documento EP 0571703 propõe-se a imersão do molde de fundição cerâmico poroso num banho de meio de refrigeração após o enchimento da massa fundida metálica, banho esse que apresenta um líquido de refrigeração que penetra gradualmente na parede 2 cerâmica porosa do molde de fundição e cuja temperatura de ebulição é inferior à temperatura de vazamento da massa fundida de metal. Neste caso, o molde de fundição, começando numa extremidade, é continuamente imerso no meio de refrigeração e, com efeito, de tal modo que a frente de solidificação que se forma como interface entre a massa fundida e o metal já solidificado e a zona de penetração, na qual a parede do molde de fundição está atravessada pelo liquido de refrigeração ao longo da sua largura, se deslocam no essencial na direcção da superfície livre da massa fundida, e de tal modo que a velocidade de imersão do molde de fundição no líquido de refrigeração é seleccionada de modo a que, observado segundo a direcção de movimento da frente de solidificação, a zona de penetração do líquido de refrigeração segue a frente de solidificação. Neste caso pode também estar previsto que o molde de fundição e, por conseguinte, também a massa fundida introduzida no molde de fundição sejam aquecidas por cima do nível do líquido de refrigeração por meio de um aquecimento por resistência eléctrica, de modo a manter a massa fundida de metal introduzida líquida por cima do nível do líquido de refrigeração. Neste caso é no entanto necessário que a instalação seja lavada com sobrepressão por meio de um gás de protecção, de modo a impedir reacções do líquido de refrigeração utilizado com o oxigénio atmosférico. Este facto pressupõe um recipiente correspondentemente fechado. 0 processo conhecido a partir do estado da técnica apresenta no entanto desvantagens, de tal modo que no caso do aquecimento por resistência eléctrica utilizado que se baseia em radiação, o nível de temperatura desejado para manter a massa fundida de metal líquida de forma segura por cima do nível do líquido de refrigeração pode apenas ser dificilmente mantido ou até não é alcançado quando as dimensões da instalação ultrapassam uma medida limite crítica ou 3 quando a geometria em cacho é constituída de tal modo que se originam zonas interiores sem radiação, portanto tais zonas do molde de fundição que estão protegidas por outras zonas do molde de fundição do calor de radiação emitido pelo aquecimento por resistência eléctrica. Por este meio existe uma limitação nítida do processo no que diz respeito ao tamanho das peças de fundição de precisão a serem fundidas, bem como à sua geometria. Para além disso, a insuflação de gás de protecção provoca um efeito de arrefecimento adicional.With EP 0571703 it is proposed to immerse the porous ceramic casting mold in a cooling medium bath after the filling of the metallic melt, which bath has a cooling liquid that gradually penetrates the porous ceramic wall of the casting mold and whose boiling temperature is lower than the cast melt temperature of the metal. In this case, the casting mold, starting at one end, is continuously immersed in the cooling medium and, in effect, such that the solidification front which forms the interface between the molten mass and the already solidified metal and the zone of penetration in which the wall of the casting mold is traversed by the cooling liquid along its width essentially moves towards the free surface of the melt and in such a way that the rate of immersion of the casting mold in the liquid is selected such that, according to the direction of movement of the solidification front, the penetration zone of the coolant follows the solidification front. In this case it may also be provided that the casting mold and hence also the melt introduced into the casting mold are heated above the level of the coolant by means of electric resistance heating in order to maintain the mass molten metal introduced above the level of the coolant. In this case, however, it is necessary for the plant to be overpressured by means of a shielding gas in order to prevent reactions of the cooling liquid used with atmospheric oxygen. This assumes a correspondingly closed container. The process known from the prior art presents disadvantages, however, in such a way that in the case of the electric resistance heating which is based on radiation, the desired temperature level to keep the liquid metal melt safely above of the level of the coolant can only be difficult to maintain or even not achieved when the dimensions of the installation exceed a critical limit measure or 3 when the bundled geometry is constituted in such a way as to give rise to interior zones without radiation, casting molds which are protected by other zones of the casting mold from the radiation heat emitted by the electric resistance heating. Thereby, there is a clear limitation of the process with respect to the size of the precision castings to be cast as well as to their geometry. In addition, insufflation of shielding gas causes an additional cooling effect.

Por este motivo, o objectivo da presente invenção é o de colocar à disposição um processo, bem como um dispositivo, com o qual as desvantagens conhecidas a partir do estado da técnica, aquando da produção de corpos fundidos metálicos de acordo com o processo de fundição de precisão, são superadas, em particular, no que diz respeito ao tamanho, bem como à geometria das peças fundidas.For this reason, the aim of the present invention is to provide a process, as well as a device, with which the disadvantages known from the state of the art, when producing metallic bodies according to the casting process are exceeded in particular with regard to the size and geometry of the castings.

No que diz respeito ao processo, este objectivo é solucionado através de um processo para a produção de um corpo fundido metálico de acordo com o processo de fundição de precisão, sendo que o metal a ser fundido ou a liga a ser fundida é vazado num molde de fundição cerâmico com paredes porosas e, para o arrefecimento e solidificação da massa fundida, o molde de fundição, começando numa extremidade, é continuamente imerso num meio de refrigeração de tal modo que a frente de solidificação que se forma como interface entre a massa fundida e o metal já solidificado segue o nível do meio de refrigeração, que é caracterizado por a zona do molde de fundição que ainda se situa por cima do nível do meio de refrigeração ser aquecida, por meio de um gás de transferência 4 térmica, até a uma temperatura superior à temperatura de solidus do metal a ser fundido ou da liga. 0 gás de transferência térmica a ser utilizado neste caso contém um gás exotermicamente oxidável, bem como oxigénio. Os gases exotermicamente oxidáveis são por exemplo hidrogénio, hidrocarbonetos gasosos como metano, etano, propano, butano, etileno, acetileno, ou também monóxido de carbono, bem como misturas dos mesmos.With respect to the process, this object is solved by a process for producing a metal casting according to the precision casting process, wherein the metal to be cast or the alloy to be cast is cast into a mold and for cooling and solidification of the melt, the casting mold starting at one end is continuously immersed in a cooling medium such that the solidification front forming the interface between the melt and the already solidified metal follows the level of the cooling medium which is characterized in that the zone of the casting mold which is still above the level of the cooling medium is heated by means of a thermal transfer gas a temperature higher than the solidus temperature of the metal to be melted or the alloy. The heat transfer gas to be used in this case contains an exothermically oxidizable gas as well as oxygen. Exothermally oxidizable gases are for example hydrogen, gaseous hydrocarbons such as methane, ethane, propane, butane, ethylene, acetylene, or also carbon monoxide, as well as mixtures thereof.

Adicionalmente, o gás de transferência térmica pode conter outros gases, como por exemplo gases nobres, hidrocarbonetos halogenados, amoníaco, azoto, dióxido de carbono, halogenetos de enxofre ou misturas dos mesmos. Neste caso, os outros gases contidos no gás de aquecimento podem servir como gases inertes ou de protecção, de modo a impedir uma difusão de hidrogénio na massa fundida de metal, ou seja no corpo fundido. 0 gás exotermicamente oxidável contido no gás de transferência térmica é oxidado directamente no interior de uma manta de aquecimento, facto pelo qual a zona do molde de fundição que se situa por cima do nível do líquido de refrigeração é aquecida.Additionally, the heat transfer gas may contain other gases, such as noble gases, halogenated hydrocarbons, ammonia, nitrogen, carbon dioxide, sulfur halides or mixtures thereof. In this case the other gases contained in the heating gas may serve as inert or protective gases in order to prevent diffusion of hydrogen into the molten metal, i.e. in the molten body. The exothermically oxidizable gas contained in the heat transfer gas is oxidized directly within a heating mantle, whereby the zone of the casting mold which is above the level of the coolant is heated.

De acordo com a invenção está previsto que, após a oxidação exotérmica do gás exotermicamente oxidável contido no gás de transferência térmica, o gás de transferência térmica seja evacuado para fora da manta de aquecimento, juntamente com os componentes do meio de refrigeração eventualmente evaporados, e conduzido para uma pós-combustão. Neste caso pode estar previsto que os gases de combustão que se originam a partir da pós-combustão sejam conduzidos para um permutador de calor que pré- 5 aquece pelo menos uma parte do gás de transferência térmica a ser conduzido a frio para a manta de aquecimento. Por este meio, o aproveitamento do teor energético do gás exotermicamente oxidável é maximizado, facto pelo qual se reduz a necessidade de gás exotermicamente oxidável no gás de transferência térmica.According to the invention it is provided that, after the exothermic oxidation of the exothermically oxidizable gas contained in the heat transfer gas, the heat transfer gas is evacuated out of the heating mantle together with the components of the cooling medium which may be evaporated, and conducted for post-combustion. In this case it may be provided that the flue gases originating from the afterburning are conducted to a heat exchanger which preheats at least a part of the heat transfer gas to be coldly fed to the heating mantle . By this means, the utilization of the energy content of the exothermically oxidizable gas is maximized, which reduces the need for exothermically oxidizable gas in the heat transfer gas.

Na própria pós-combustão, os resíduos ainda não totalmente oxidados do gás exotermicamente oxidável no gás de transferência térmica são queimados juntamente com os componentes do meio de refrigeração eventualmente evaporados, de modo a impedir uma descarga de gás ainda não oxidado ou de componentes do meio de refrigeração. Os gases de combustão da pós-combustão podem ser conduzidos para uma limpeza de gases de combustão adequada, após o aproveitamento térmico do teor energético no permutador de calor.At the post-combustion stage, the still not fully oxidized residues of the exothermally oxidizable gas in the thermal transfer gas are burned together with the components of the cooling medium which may be evaporated, in order to prevent the discharge of un-oxidized gas or components of the medium of refrigeration. The afterburning flue gases may be conducted for proper flue gas cleaning after the thermal utilization of the energy content in the heat exchanger.

De acordo com a invenção pode estar previsto que a temperatura no interior da manta de aquecimento seja determinada e utilizada como variável de regulação para o teor do gás exotermicamente oxidável no gás de transferência térmica ou também para o teor de outros gases no gás de transferência térmica.According to the invention it may be provided that the temperature inside the heating mantle is determined and used as a control variable for the content of exothermically oxidizable gas in the heat transfer gas or also for the content of other gases in the heat transfer gas .

Numa configuração do processo de acordo com a invenção, o gás exotermicamente oxidável é queimado por meio de queimadores no interior da manta de aquecimento durante uma oxidação directa. Numa outra configuração da invenção, uma manta de aquecimento apresenta pelo menos dois queimadores, ou níveis de queimadores, dispostos uns por cima dos outros. Os queimadores individuais podem ser controlados de forma separada uns dos outros e podem ser temporizados em função do estado de funcionamento da manta de aquecimento. Para além disso, a 6 relação de combustão (lambda) dos queimadores individuais pode ser ajustada de forma diferente. Numa outra configuração do processo de acordo com a invenção, a relação de combustão lambda de um nível de queimadores inferior é < 1,0, sendo os queimadores portanto operados com uma relação de gás/oxigénio subestequiométrica, enquanto que a relação de combustão lambda do nível de queimadores superior é > 1,0, sendo os queimadores portanto operados com uma relação de gás/oxigénio supraestequiométrica.In one embodiment of the process according to the invention, the exothermically oxidizable gas is burned by means of burners inside the heating mantle during a direct oxidation. In another embodiment of the invention, a heating mantle has at least two burners, or levels of burners, disposed one above the other. The individual burners can be controlled separately from one another and can be timed depending on the operating condition of the heating mantle. In addition, the combustion ratio (lambda) of the individual burners can be adjusted differently. In another embodiment of the process according to the invention, the lambda combustion ratio of a lower burner level is < 1.0, the burners being therefore operated at a sub-stoichiometric gas / oxygen ratio, while the combustion ratio lambda of the upper burner level is > 1.0, the burners being therefore operated at a supra-stoichiometric gas / oxygen ratio.

Através de uma configuração deste género do processo de acordo com a invenção pode prescindir-se de uma pós-combustão dos gases de combustão evacuados para fora da manta de aquecimento, uma vez que, por um lado, a superfície do meio de refrigeração que entra eventualmente em contacto com a manta de aquecimento não é oxidada devido à relação de gás/oxigénio subestequiométrica e, por outro lado, os componentes do banho de meio de refrigeração oxidáveis que evaporam, na zona do nível de queimadores superior operado com uma relação de gás/oxigénio supraestequiométrica, são oxidados directamente durante uma combustão.By such a configuration of the process according to the invention there may be a pre-combustion of the flue gases evacuated out of the heating mantle, since on the one hand the surface of the cooling medium entering possibly in contact with the heating mantle, is not oxidized due to the sub-stoichiometric gas / oxygen ratio and, on the other hand, the evaporable oxidizing medium bath components in the region of the upper burner level operated with a gas ratio / supra-stoichiometric oxygen, are oxidized directly during a combustion.

No caso da configuração anteriormente descrita do processo de acordo com a invenção pode também estar previsto que os gases de combustão evacuados para fora da manta de aquecimento sejam conduzidos, visando um aproveitamento térmico adicional, para um permutador de calor, para o pré-aquecimento do gás de transferência térmica.In the case of the previously described configuration of the process according to the invention it may also be provided that the flue gases evacuated out of the heating mantle are conducted for further heat recovery to a heat exchanger for preheating the thermal transfer gas.

De acordo com a invenção está previsto que a composição do meio de refrigeração seja selecionada de tal modo que é excluído o risco de descargas ou de deflagrações. 7According to the invention it is provided that the composition of the cooling medium is selected in such a way that the risk of discharges or deflagrations is excluded. 7

No que diz respeito ao dispositivo, o objectivo subjacente à invenção é solucionado através de uma manta de aquecimento para a execução de um processo de acordo com a invenção, a qual apresenta um revestimento exterior, uma camada de isolamento, queimadores e pelo menos uma saída, sendo que os queimadores queimam um qás de transferência térmica contendo um qás exotermicamente oxidável e os qases de combustão que se oriqinam neste caso podem ser evacuados através da saída, que é pelo menos uma, sendo que os queimadores no interior da manta de aquecimento se encontram dispostos de tal modo que é assegurada uma distribuição de calor, no essencial uniforme, no interior da manta de aquecimento.With regard to the device, the object underlying the invention is solved by means of a heating blanket for carrying out a method according to the invention, which has an outer coating, an insulation layer, burners and at least one outlet , wherein the burners burn a heat transfer qas holding an exothermically oxidizable qas and the combustion qas which are in this case can be evacuated through the outlet, which is at least one, the burners inside the heating mantle being are arranged in such a way that essentially uniform heat distribution is ensured within the heating mantle.

Numa configuração da manta de aquecimento de acordo com a invenção, os queimadores encontram-se dispostos em pelo menos dois níveis no interior da manta de aquecimento. Os queimadores podem respectivamente ser controlados individualmente. Neste caso deve entender-se por podem ser controlados individualmente, que tanto os queimadores podem ser ligados e desligados individualmente, como também podem ser controlados no que diz respeito à composição e ao caudal volúmico da mistura de gases que é conduzida para os mesmos.In a configuration of the heating mantle according to the invention, the burners are disposed on at least two levels within the heating mantle. The burners can respectively be individually controlled. In this case it should be understood that they can be individually controlled, that both the burners can be switched on and off individually, as can also be controlled with respect to the composition and the volume flow rate of the gas mixture which is conducted thereto.

Numa outra configuração da manta de aquecimento de acordo com a invenção, a mesma é configurada de tal modo que pode ser integrada num recipiente conhecido a partir do estado da técnica, para a recolha de um meio de refrigeração num processo de fundição de precisão, por exemplo através da integração da manta de aquecimento na tampa de um recipiente deste género. A manta de aquecimento de acordo com a invenção pode apresentar uma zona de pós-combustão, na qual os componentes não queimados do gás exotermicamente oxidável transformado nos queimadores e/ou eventuais outros componentes gasosos do gás de combustão evacuado para fora da manta de aquecimento são submetidos a uma pós-combustão. Neste caso, a zona de pós-combustão pode encontrar-se directamente no interior da manta de aquecimento, ou pode estar prevista uma zona de pós-combustão separada no exterior da manta de aquecimento.In another configuration of the heating mantle according to the invention, it is configured such that it can be integrated into a vessel known from the prior art for the collection of a cooling medium in a precision casting process, by inserting the heating mantle into the lid of such a container. The heating blanket according to the invention may have a post-combustion zone in which the unburnt components of the exothermically oxidizable gas transformed into the burners and / or any other gaseous components of the flue gas evacuated out of the heating mantle are subjected to post-combustion. In this case, the post-combustion zone may be located directly inside the heating mantle, or a separate post-combustion zone may be provided on the outside of the heating mantle.

No interior da manta de aquecimento podem além disso estar previstas entradas de gás, através das quais outros gases, como por exemplo gases inertes ou de protecção, podem ser introduzidos na manta de aquecimento.In the interior of the heating mantle there may also be provided gas inlets through which other gases such as inert or protective gases may be introduced into the heating mantle.

No caso da manta de aquecimento de acordo com a invenção, numa configuração, o gás de combustão pode ser conduzido através de um permutador de calor, para a transferência de pelo menos uma parte da energia térmica contida. 0 calor dissipado pode servir para o pré-aquecimento do ar de combustão necessário nos queimadores, do gás exotermicamente oxidável ou dos outros gases eventualmente conduzidos para a manta de aquecimento através das entradas de gás adicionais. Neste caso não é obrigatoriamente necessário aquecer todo o fluxo de gás, mas antes pode estar prevista uma conduta de derivação para contornar o permutador de calor. No caso de uma configuração deste género, a manta de aquecimento apresenta válvulas de mistura para o ajuste de uma relação entre o gás conduzido através do permutador de calor e o gás frio.In the case of the heating mantle according to the invention, in one embodiment, the flue gas may be conducted through a heat exchanger, for the transfer of at least a part of the contained thermal energy. The dissipated heat may be used for the preheating of the combustion air required in the burners, the exothermically oxidizable gas or the other gases possibly driven to the heating mantle through the additional gas inlets. In this case it is not necessarily necessary to heat the entire gas flow, but rather a bypass conduit may be provided to bypass the heat exchanger. In the case of such a configuration, the heating mantle has mixing valves for adjusting a ratio between the gas conducted through the heat exchanger and the cold gas.

Para além disso, a manta de aquecimento de acordo com a invenção pode apresentar sensores de temperatura para a detecção 9 da temperatura no interior da manta de aquecimento. Os sensores de temperatura podem transmitir um correspondente sinal de medição para um dispositivo de controlo, que controla os queimadores e/ou as válvulas de mistura em função da temperatura determinada na manta de aquecimento, visando a mistura de gás frio e pré-aquecido.In addition, the heating mantle according to the invention may have temperature sensors for detecting the temperature inside the heating mantle. The temperature sensors can transmit a corresponding measuring signal to a control device, which controls the burners and / or the mixing valves as a function of the temperature determined in the heating mantle, for the mixing of preheated and cold gas.

Para além disso, de acordo com a invenção, podem estar previstos outros dispositivos de medição, como por exemplo uma sonda de lambda para a determinação da composição dos gases de combustão evacuados para fora da manta de aquecimento de acordo com a invenção, a qual está igualmente ligada ao dispositivo de controlo, de modo que os valores de medição determinados por estes dispositivos de medição podem servir como variável de controlo para o controlo dos queimadores e/ou das válvulas de mistura.Furthermore, according to the invention, other measuring devices, such as a lambda probe, can be provided for determining the composition of the flue gases evacuated out of the heating mantle according to the invention, which is also attached to the control device, so that the measured values determined by these measuring devices can serve as control variable for the control of the burners and / or the mixing valves.

Figura 1: mostra um corte transversal através de uma manta de aquecimento de acordo com a invenção.Figure 1: shows a cross-section through a heating mantle according to the invention.

Figura 2: mostra um corte transversal através de uma manta de aquecimento de acordo com a invenção, integrada num recipiente do meio de refrigeração.Figure 2: shows a cross-section through a heating mantle according to the invention, integrated into a container of the cooling medium.

Figura 3: mostra um corte transversal de uma manta de aquecimento de acordo com a invenção, que apresenta uma zona de pós-combustão disposta no exterior da manta de aquecimento, bem como um permutador de calor.Figure 3: shows a cross-section of a heating mantle according to the invention, which shows a post-combustion zone arranged on the outside of the heating mantle, as well as a heat exchanger.

Figura 4: mostra uma manta de aquecimento de acordo com a invenção, em corte transversal, na qual os queimadores 10 se encontram orientados segundo um ângulo gue se desvia da orientação horizontal.Figure 4 shows a heating blanket according to the invention, in cross-section, in which the burners 10 are oriented at an angle which deviates from the horizontal orientation.

Figura 5: mostra o corte transversal num plano horizontal de uma manta de aquecimento de acordo com a invenção, na qual os queimadores não se encontram dispostos radialmente no centro da manta de aquecimento, mas antes practicamente de forma tangencial segundo um ângulo que se desvia. A figura 1 mostra uma manta 1 de aquecimento de acordo com a invenção para a utilização num processo de fundição de precisão do tipo descrito no inicio. A manta 1 de aquecimento apresenta um revestimento 2 exterior que está provido de uma camada de isolamento refractária no lado interior. 0 revestimento 2 exterior pode ser fabricado a partir de aço ou de outros materiais suficientemente resistentes à temperatura. A camada 3 de isolamento refractária pode por exemplo ser constituída por um revestimento cerâmico ou por um revestimento com argila refractária. A manta 1 de aquecimento de acordo com a invenção apresenta queimadores 4, com os quais pode ser queimado um gás exotermicamente oxidável. Os queimadores 4 podem neste caso encontrar-se dispostos em dois níveis dispostos um por cima do outro. No caso de uma configuração deste género, os queimadores nos diferentes níveis podem ser operados com diferentes relações de combustão lambda. Por este meio é possível criar uma zona de pós-combustão na zona superior da manta de aquecimento, na qual são queimados um gás eventualmente ainda não transformado por oxidação ou os componentes evaporados do meio de refrigeração. Os gases de combustão que se originam no interior da manta de aquecimento são evacuados através de uma saída 6. 11 A figura 2 mostra uma manta de aquecimento de acordo com a invenção, que se encontra disposta no interior de um recipiente 13 do meio de refrigeração. Para este efeito, a manta de aquecimento está integrada na tampa 18 do recipiente do meio de refrigeração. 0 recipiente 13 do meio de refrigeração contém um meio 15 de refrigeração que pode ser introduzido ou evacuado através de uma entrada 14 e de uma saída 16, respectivamente. Para além disso, o recipiente 13 do meio de refrigeração pode apresentar ligações 17 secundárias, através das quais por exemplo o gás de protecção pode ser introduzido no recipiente 13 do meio de refrigeração, ou que podem servir para a ventilação do recipiente 13 do meio de refrigeração. Na configuração representada na figura 2, o nível de líquido do meio 15 de refrigeração no interior do recipiente 13 do meio de refrigeração pode ser de tal modo ajustado através da entrada 14 e da saída 16, que o nível do meio de refrigeração remata com o bordo inferior da manta de aquecimento. A figura 3 mostra uma outra configuração de uma manta 1 de aquecimento de acordo com a invenção, que apresenta, para além dos queimadores 4, entradas 9 de gás, através das quais os gases adicionais, como por exemplo gases inertes ou de protecção podem ser introduzidos na manta de aquecimento. Por cima da saída 6 está prevista uma zona 5 de pós-combustão, à qual se liga um permutador 7 de calor. A mistura de gases conduzida para os queimadores 4 e/ou o gás que pode ser introduzido na manta de aquecimento através das entradas 9 de gás podem ser pré-aquecidos no permutador 7 de calor. A manta 1 de aquecimento de acordo com a invenção, representada na figura 3, apresenta para além disso sensores 20 12 de temperatura, por meio dos quais pode ser determinada a temperatura existente na manta de aquecimento. De um modo vantajoso, vários sensores 20 de temperatura estão previstos em diferentes zonas da manta 1 de aquecimento. Os sensores 20 de temperatura podem ser ligados a um dispositivo de controlo que controla os queimadores 4 e/ou as válvulas de mistura em função da temperatura existente na manta de aquecimento, visando o ajuste da relação do gás pré-aquecido pelo permutador 7 de calor e o gás frio, e/ou as válvulas reguladoras para o controlo da entrada de gás adicional. Por este meio é possível um controlo exacto da temperatura no interior da manta 1 de aquecimento de acordo com a invenção.Figure 5 shows the cross-sectional view in a horizontal plane of a heating mantle according to the invention, in which the burners are not arranged radially in the center of the heating mantle but rather tangentially at a deflecting angle. Figure 1 shows a heating mantle 1 according to the invention for use in a precision casting process of the type described at the beginning. The heating mantle 1 has an outer coating 2 which is provided with a refractory insulation layer on the inner side. The outer coating 2 may be fabricated from steel or other materials sufficiently resistant to temperature. The refractory insulation layer 3 may for example be constituted by a ceramic coating or a coating with refractory clay. The heating mantle 1 according to the invention has burners 4, with which an exothermically oxidizable gas can be burnt. The burners 4 may in this case be disposed on two levels arranged one above the other. In the case of such a configuration, the burners at the different levels can be operated with different lambda combustion ratios. By this means it is possible to create a post-combustion zone in the upper region of the heating mantle, in which a gas which is not yet oxidized or the evaporated components of the cooling medium is burnt. The flue gases originating inside the heating mantle are evacuated through an outlet 6. Figure 2 shows a heating mantle according to the invention, which is disposed inside a container 13 of the cooling medium . For this purpose, the heating mantle is integrated in the lid 18 of the cooling medium vessel. The cooling medium vessel 13 contains a cooling medium 15 that can be introduced or evacuated through an inlet 14 and an outlet 16, respectively. In addition, the container 13 of the cooling medium may have secondary connections, through which, for example, the shielding gas may be introduced into the container 13 of the cooling medium, or which can serve for ventilation of the container 13 of the cooling medium. cooling. In the configuration shown in figure 2, the liquid level of the cooling medium 15 inside the container 13 of the cooling medium can be adjusted so that the level of the cooling medium ends with the inlet 14 and the outlet 16, lower edge of the heating mantle. Figure 3 shows a further configuration of a heating mantle 1 according to the invention, which has, in addition to the burners 4, gas inlets 9, through which additional gases, such as inert or protective gases, can be the heating mantle. A post-combustion zone 5 is provided above the outlet 6 to which a heat exchanger 7 is attached. The gas mixture delivered to the burners 4 and / or the gas that may be introduced into the heating mantle through the gas inlets 9 may be preheated in the heat exchanger 7. The heating mantle 1 according to the invention, shown in figure 3, furthermore has temperature sensors 2012, by means of which the temperature in the heating mantle can be determined. Advantageously, various temperature sensors 20 are provided in different zones of the heating mantle 1. The temperature sensors 20 may be connected to a control device which controls the burners 4 and / or the mixing valves as a function of the temperature in the heating mantle, in order to adjust the ratio of the preheated gas to the heat exchanger 7 and the cold gas, and / or the regulating valves for controlling the additional gas inlet. Accurate control of the temperature inside the heating mantle 1 according to the invention is hereby possible.

Através da configuração de acordo com a invenção de uma manta de aquecimento, o molde de fundição a ser disposto na manta de aquecimento é aquecido uniformemente por meio de um gás de transferência térmica, de modo que também os espaços sem radiação são suficientemente aquecidos. A condução de gases ajustável no interior da manta de aquecimento de acordo com a invenção assegura para além disso, que os componentes do meio de refrigeração que eventualmente evaporizam e que apresentam eventualmente um potencial de reacção em relação ao metal ainda líquido no molde de fundição podem ser evacuados o mais rapidamente possível.By the configuration according to the invention of a heating mantle, the casting mold to be arranged in the heating mantle is heated uniformly by means of a heat transfer gas, so that also the spaces without radiation are sufficiently heated. The adjustable gas conduction inside the heating mantle according to the invention further ensures that the components of the cooling medium which eventually evaporate and which optionally exhibit a reaction potential with respect to the still liquid metal in the casting mold may be evacuated as soon as possible.

As figuras 4 e 5 mostram outras configurações da manta de aquecimento de acordo com a invenção, nas quais os queimadores 4 se podem encontrar orientados segundo um ângulo de 3 até 10° que se desvia da orientação horizontal. De acordo com a invenção pode igualmente estar previsto dispor os queimadores tangencialmente em relação ao centro da manta. Através de uma configuração deste género da manta de aquecimento de acordo com 13 a invenção obtém-se um fluxo do gás de transferência térmica no interior da manta de aquecimento que contribui para uma distribuição de calor uniforme.Figures 4 and 5 show other configurations of the heating blanket according to the invention, in which the burners 4 can be oriented at an angle of 3 to 10 ° which deviates from the horizontal orientation. According to the invention it may also be provided to dispose the burners tangentially with respect to the center of the blanket. By such a configuration of the heating mantle according to the invention there is obtained a flow of the heat transfer gas inside the heating mantle which contributes to a uniform heat distribution.

Lista dos índices de referência 1 manta de aquecimento 2 revestimento exterior 3 camada de isolamento 4 queimadores 5 pós-combustão 6 saída 7 permutador de calor 9 entradas de gás 13 recipiente 14 entrada 15 meio de refrigeração 16 saída 17 ligação secundária 20 sensores de temperaturaList of reference indices 1 heating mantle 2 outer jacket 3 insulation layer 4 burners 5 post-combustion 6 outlet 7 heat exchanger 9 gas inlets 13 inlet 14 inlet 15 cooling medium 16 outlet 17 secondary connection 20 temperature sensors

Lisboa, 27 de Setembro de 2012 14Lisbon, September 27, 2012 14

Claims

A process for the production of a metal casting according to the precision casting process, wherein the metal to be cast or the alloy to be cast is cast into a ceramic casting mold with porous walls and, for cooling and solidifying the melt, the casting mold starting at one end is continuously immersed in a cooling medium such that the solidification front which forms the interface between the melt and the already solidified metal follows the level of the melting medium characterized in that the zone of the casting mold which is still above the level of the cooling medium is heated by means of a heat transfer gas inside a heating mantle to a temperature above the temperature of solidus of the metal to be fused or the alloy, the heat transfer gas containing oxygen, as well as an exothermically oxidizable gas.

A process according to claim 1, wherein the heat transfer gas contains, as the exothermically oxidizable gas, a gas selected from the group consisting of hydrogen, gaseous hydrocarbons, carbon monoxide or mixtures thereof.

A process according to any one of claims 1 or 2, wherein the heat transfer gas contains at least one other gas in the group consisting of noble gases, halogenated hydrocarbons, ammonia, nitrogen, carbon dioxide, sulfur halides or mixtures of the same. 1

A process according to claim 1, wherein the zone of the casting mold which is still above the level of the cooling medium is heated by means of a heating mantle, in which the exothermically oxidizable gas is exothermically oxidized in the thermal transfer gas.

A process according to claim 4, wherein the gaseous reaction products which originate from the exothermic oxidation are removed from the heating mantle and conducted to a post-combustion.

A heating mantle for carrying out a process according to any one of claims 1 to 5, having an outer coating (2), an insulation layer (3), burners (4) and at least one outlet (6) (4), a heat transfer gas containing an exothermically oxidizable gas can be burned in the burners (4) and the combustion gases originating in this case can be evacuated through the outlet (6), the burners (4) inside of the heating mantle (1) are arranged to provide a uniform heat distribution within the heating mantle and that it has a post-combustion zone (5) for the afterburning of the exhausted combustion gases away from the heating blanket (1).

Heating mantle according to claim 6, wherein the burners (4) are arranged on at least two levels inside the heating mantle (1). 2

Heating mantle according to any one of claims 6 or 7, the burners (4) being individually controllable.

A heating mantle according to any one of claims 6 to 8, wherein the heating mantle is integrated in the lid of a vessel (13) for collecting a cooling medium (15).

A heating mantle according to any one of claims 6 to 9, wherein gas inlets (9) are provided inside the heating mantle, through which an inert gas can be introduced into the heating mantle.

Heating mantle according to any one of claims 6 to 10, having a heat exchanger (7) for transferring at least a part of the thermal energy contained in the flue gases evacuated out of the heating mantle (1) , for the heat transfer gas.

The heating mantle of claim 11, wherein a bypass conduit is provided to bypass the heat exchanger.

Heating mantle according to claim 12, wherein mixing valves are provided, with which the ratio between the heat transfer gas conducted through the heat exchanger (7) and the cold heat transfer gas . 3

Heating mantle according to any one of claims 6 to 13, having temperature sensors (20) for detecting the temperature inside the heating mantle (1).

Heating mantle according to claim 14, wherein the temperature sensors (20) are connected to a control device which controls the burners (4) as well as the mixing valves as a function of the temperature determined by the sensors ( 20) within the heating mantle (1), aiming at adjusting the ratio between the heat transfer gas conducted through the heat exchanger (7) and the cold heat transfer gas. Lisbon, September 27, 2012 4