PT83360B

PT83360B - Processo e aparelho de vazamento continuo

Info

Publication number: PT83360B
Application number: PT83360A
Authority: PT
Original assignee: Olsson Ag Erik
Priority date: 1985-09-13
Filing date: 1986-09-11
Publication date: 1993-01-29
Also published as: ATE71864T1; NO871949L; DE3683635D1; PT83360A; SU1695822A3; ZA866963B; SE8504252D0; AU587867B2; NO871949D0; DK241487D0; ES2001785A6; AU6374786A; FI872097A; CN86106731A; DK241487A; EP0237558B1; HUT43518A; EP0237558A1; FI872097A0; SE8504252L

Description

O presente invento refere-se a um processo de vazamento contínuo, com um molde horizontal ou inclinado e ao tratamento subsequen te do produto vazado extraído do molde, assim como a um aparelho para efectuar o processo. 0 objectivo do invento consiste em melhorar a fiabilidade do processo de vazamento, a qualidade do produto vazado e o seu acabamento superficial assim como permitir um avanço mais sua ve a ritmos de produção mais elevados do que os possíveis, com os pro cessos de vazamento horizontais até agora conhecidos.

De acordo com os processos de vazamento contínuo horizontal convencionais, o molde está rigidamente ligado e vedado ao recipiente a partir do qual se abastece o metal fundido, que pode ser constituído por uma caixa de vazamento ou um forno, que a seguir será designado genericamente por caixa de vazamento. Entre esta e o molde existem meios de ligação como um tubo de vazamento ou tubeira de vazamento que também fica vedada em relação ao molde. Este último não pode, portanto, mover-se livremente em relação â caixa de vazamento e ao tubo ou tubeira de vazamento, resultando daí que não são possíveis muitas das funções consideradas absolutamente necessárias numa sequen cia de vazamento fiável em instalações de vazamento contínuo em moldes verticais. Entre estas funções pode mencionar-se a oscilação do molde, mais concretamente o movimento vertical alternativo do molde. Este movimento tem um curso pequeno, de apenas 5 a 20 mm, no sentido da extracção do produto vazado, com um retorno rápido à posição supe rior. Este movimento é designado frequentemente por curso de desmol. dagem. Dá-se normalmente ao molde um movimento um tanto mais rápido que o do produto vazado, no sentido da extracção sendo este movimento frequentemente conhecido por desmoldagem negativa visto que o movimento relativo que se verifica contraria a tendencia do metal fun dido para aderir às paredes do molde. Dado que existe atrito entre a casca do produto vazado em solidificação rápida e as paredes do a»l de quaisquer fissuras transversais provocadas por tensões, são compr^ midas durante o curso de desmoldagem, soldando-se então essas fissuras.

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A parte do molde mais carregada tcrmicamente ê exposta durante o eur so dc desmoldagera, e se bem que por apenas ue curto intervalo^ tempo, mas durante o tempo suficiente para permitir uma lubrificação efectira e uma certa recuperação térmica dessa parte do molde. Num molde vertical as partículas de escória que acompanham o metal fundido conseguem subir à superfície deste, onde são removidas ou compostas por meio do chamado ”pó de vazamento” (fundente) se este for utilizado.

Em contacto com a superfície do metal fundido a escória e c pó fundem e escorrem para baixo em direcção ao menisco formado entre o metal fundido e a parede do molde. As partículas de escória que não conseguem flutuar ate à superfície distribuem-se de forma mais ou menos uniforme por toda a secção do produto vazado vertical.

Tal não se passa no vazamento horizontal segundo os processos utilizados até agora. As partículas de escória flutuam e vão reunir -se na parte de cima do produto vazado. A junta rígida e vedante cn tre o molde e a caixa de vazamento ou c seu tubo ou tubeira Ae vaza mento não permitem nem que o molde faça as oscilações anteriormente referidas, nem que se faça a lubrificação das paredes do moldo com as vantagens que daí adviriam. Existe ainda grande risco de a casca, frágil, do produto vazado ea solidificação seja arrancada, uma vez que o metal, fundido ao solidificar tem tendência a aderir ao tubo ou tubeira de vazamento ou à parede do molde em resultado da falta de agen te lubrificante ou revestimento anti-fricção.

A extracção por passos do produto vazado tem sido utilizada como forma de combater as deficiências e desvantagens do vazamento horizontal acima mencionadas. Durante- o período estacionário dá-se, à casca em solidificação no molde, tempo suficiente para aumentar de espessura e resistência sem a submeter a tensêes de traeção de modo, portanto, a que a mesma consiga resistir melhor a essas tensões duran te o passo de extracção do produto vazado. Para assegurar que & casca rompa sempre no mesmo ponto, e na extremidade de entrada do molde, introduz-se na união entre o tubo dc- vazamento e o molde uma peça de signada normalmente por bloco de fractura. G bloco tem normalmente

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uma secção dc passagem inferior â do snclde, em parte para reduzir a transferência de calor neste ponto e em parte para fixar a posição da secção mais fraca do metal em solidificação, ou seja o ponto de ruptura. Embora este bloco seja feito de um naterial dc alta resis tência, o facto de ficar submetido a um desgaste muito forte torna necessário substituí-lo frequentemente.

Pado que não se pode utilizar um lubrificante ou cobertura

de escorregamento rocorre-se, por vezos, a «m revestimento de material com menor tendência para se agarrar que o revestimento convencional do molde, com c fim de reduzir α aderência do metal fundido â parede do molde. Grafite é o material mais usado como revestimento mas des gasta-se rapidamente, particularmente no lado de baixo do molde contra o qual a casca do produto vazado sc aperta em consequência do seu próprio peso, ficando assim submetido às solicitações máximas, tanto térmicas como mecânicas. Este contacto num só lado do molde origina, naturalmente, uma dissipação irregular do calor ao longo da periferia do produto vazado, além do desgaste desigual do molde, especialmente â medida que o produto vazado se contrai, dando lugar à formação de uma folga entre o lado superior do produto vazado e o molde.

As desvantagens, acima mencionadas, dos processos de vazamento horizontal utilizados até agora são evitadas no presente invento e as vantagens que antes se descreveram em relação ao vazamento com molde vertical são recuperadas. 0 processo e aparelho, de acordo com o presente invento, tem os seus aspectos caracterizantes descritos nas reivindicações anexas.

De acordo com o presente invento imprime-se ao molde um movimento de rotação contínuo ou passo a passo,ou volta-se alternadamente o mesmo em torno do seu eixo central. Obtem-se deste modo uei efeito de arrefeci mento melhorado mais intenso e mais uniforme'ao longo da periferia do pro duto vazado; visto que este se aperta pelo seu próprio peso contra a par te de baixo do molde que fica, portanto, mais solicitada térmica e mecanicamente mas a mudar constantemente devido ao movimento referida . Ao vazar produtos circulares verifica-se ainda um movimento periférico re lativo entre a casca e a superfície do molde que contribui para re-

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Ref: St/W P 86-423 duzir as tensões de tracção e, portanto, o risco de fissuras de extracção quando se extrai o produto vazado, dado que o atrito estacio nário desaparece em resultado do movimento de rotação do molde. Este movimento de rotação pode ser associado â oscilação do molde de modo a que este só seja voltado em conjugação com o curso de desmoldagem. 0 curso de desmoldagem tem, nesse caso, um percurso helicoidal.

Além disso, este mox^rimento do molde possibilita a utilização de um sistema de refrigeração simplificado do molde. Assim, o siste ma habitualmente utilizado constituído por um molde tubular envolvido por uma camisa de refrigeração para distribuir uniformemente o flu xo e o efeito do agente de refrigeração ao longo da periferia do pro duto vazado, pode ser, neste caso, substituído pelo processo mais sim pies de pulverizar o refrigerante sobre o molde, visto que a rotação deste assegura a igualação da acção de refrigeração.

movimento do molde pode ser proporcionado quer por um sistema independente de meios de accionamento, quer, quando o produto vazado a extrair do molde é também posto em rotação (como a seguir se descreve), por meio do atrito entre o produto vazado e a parede do molde. Um movimento relativo entre estas superfícies ou uma rota ção por passos ou por esticões pode ser conseguida travando o molde.

A oscilação, ou seja o movimento alternativo de um molde horizontal ou inclinado, trás as vantagens adicionais acima representa das da oscilação de um molde vertical. Consegue-se assim uma lubrificação e uma recuperação térmica mais eficazes em conjugação com o curso de desmoldagem; assim como a compressão e soldadura de quaisquer fissuras transversais que se tenham eventualmente formado provocadas pela aplicação da desmoldagem negativa. No entanto para se obter uma lubrificação e uma recuperação térmica eficaz requere-se que a zona mais afectada (ou seja a zona onde o metal fundido entra em contacto com a parede do molde antes de se formar uma casca) nomeadamente, em conjugação com o curso de desmoldagem, se mantenha livre de metal fun dido, quer dizer que o metal introduzido continuamente no molde seja impedido de entrar em contacto com esta parte da parede do molde.

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Através da publicação DE 2 548 940 ficou a saber-se que, com o auxilio de uma acção de repulsão electromagnética gerada num condutor disposto ao longo de uma junta e alimentado por corrente alter na, se pode evitar a penetração de metal fundido na junta entre dois tubos, um dos quais pode ser móvel e ser, por exemplo, um molde, enquanto o outro é constituído por um dispositivo cerâmico de vazamento através do qual o metal fundido é introduzido no molde.

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As superfícies de cada lado da folga ficam naturalmente livres de metal fundido, como se pode ver na Figura 5 do referido pedido. No entanto, quando o molde oscila, existe o risco de a junta ou a fol^ ga entre as duas peças ser demasiado grande quando o molde se move no sentido do vazamento, permitindo assim a fuga do metal vazado. A fim de evitar esta situação, quando o molde oscila é mais seguro permitir que o extremo dianteiro do tubo de vazamento entre no molde •t- uma distância, pelo menos, correspondente ao curso do movimento de oscilação. 0 condutor eléctrico que proporciona a força de repulsão tem, portanto, que estar situado no exterior do molde. Ao seleccionar a intensidade e frequência da corrente, será, evidentemente neces sério ter em consideração a espessura da parede do molde e a sua capacidade para deixar actuar o efeito electromagnético, quer dizer, a permeabilidade electromagnética do material do molde. Para os materiais metálicos e espessuras mais vulgares no fabrico dos moldes a frequência é normalmente 60 Hz ou menor. Se necessário, como poderá ser o caso em dimensães grandes do produto vazado, a permeabilidade electromagnética pode ser auxiliada pelo emprego de outro material, de preferência não metálico, por exemplo grafite, na parte do molde implicada. Este material pode ser moldado num rebaixo do molde cuja parede vai diminuindo de espessura em direcção ao extremo de entrada.

Ao rodar um produto vazado circular o risco de se formarem fissuras longitudinais é menor, qualquer que seja o movimento do mojl de, se o menisco isto ê a linha de contacto entre o metal fundido e a parede do molde apresentar uma distância variável ao extremo do mojL de ou boca do tubo de vazamento ao longo da periferia do produto vazado. Esta situação verifica-se automaticamente quando se use um con

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dutor disposto concentricamente em torno do molde, dado que a pressão estática do metal no molde é maior no sentido ascendente que no sentido descendente, sendo esta pressão que contraria a força de re pulsão uniformemente distribuída. No entanto, esta força, actuando no metal fundido e, portanto, no perfil da linha de contacto (menisco) ao longo da periferia, pode ser variada com o auxilio das propH edades conhecidas do campo electromagnético. A força de repulsão po de assim ser diminuida ou aumentada ao longo das áreas que se quiser por meio de blindagens, enrolamentos assimétricos ou soldadura de ou tro material nolcondutor, num determinado comprimento, de modo a variar a densidade da corrente.

A razão da diminuição do risco de formação de fissuras longi. tudinais superficiais é que, para uma linha assimétrica de contacto, o crescimento da casca dá-se não só no sentido longitudinal como tam bém em toda a periferia. Dado a linha de contacto do produto vazado, estar inclinada em relação a um plano imaginário perpendicular ao ei, xo central do molde, o crescimento da casca faz-se de uma forma apro ximadamente helicoidal. A contração da periferia da casca do produ to vazado devida â solidificação do metal fundido encostado â parede do molde fica assim compensada continuamente pelo abastecimento contínuo de material fundido, solidificando encostado à parede do molde, compensando assim o metal fundido a contracção tanto longitudinal como periférica, o que habitualmente não se verificava. A camada exte rior da casca ajusta-se assim melhor à periferia do molde e fica em contacto com a parede de arrefecimento deste durante um período maior do que de outro modo se conseguiria. Resulta daqui que a folga entre a casca e a parede será menor e ocorre a distâncias maiores em relação ao menisco do que de outro modo se conseguiria, ao mesmo tempo que a parte do produto vazado onde o arrefecimento é pior volta de novo ao contacto com a parede de arrefecimento do molde, devido à for mação da folga se dar à medida que o produto vazado roda. No vazamento contínuo, segundo os processos convencionais, a formação da fol^ ga no molde é altamente desvantajosa porquanto sendo o efeito de refrigeração pelo molde quase inexistente devido à formação da folga, esta vai impedir o crescimento da casca e mesmo promover o seu rea-

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quecimento e enfraquecimento o que, frequentemente, tem como consequência o aparecimento de fissuras (rompimento da casca) e erupção de metal fundido fora do molde especialmente, quando simultaneamente, se verifique o aumento da pressão estática do metal fundido. Para evitar estes inconvenientes tenta-se optimizar o comprimento do molde de modo que o produto vazado possa ser arrefecido directamente pe la pulverização de um refrigerante sobre ele o mais cedo possível. 0 risco acima referido e a necessidade de um arrefecimento rápido e directo fora do molde não existe quando o produto vazado é rodado, por razões facilmente compreensiveis. 0 molde pode, portanto, ser longo · o risco de formação de fissuras e erupção de metal fundido fora do molde fica completamente eliminado. 0 caudal de vazamento pode por isso ser aumentado até que o percurso longitudinal, para ar refecer o produto vazado até ao seu interior, seja o factor determinante do referido caudal de vazamento e não, como anteriormente, o risco de erupção de metal fundido fora do molde.

Devido à força electromagnética que repele o metal fundido da parede do molde consegue-se uma distribuição mais uniforme e eficaz do agente anti-fricção introduzido por uma ou mais condutas do tubo de vazamento visto que esta repulsão origina uma casca em forma de lamina inclinada. A boca do tubo de vazamento pode prolongar-se pelo espaço entre o tubo de vazamento e o molde. Este prolongamento do tubo pode incluir condutas para o abastecimento e distribuição do agente referido. Quando se vazar aço, o referido agente pode conter óleo vegetal ou mineral, um material normalmente designado por pó de vazamento (fundente) ou um metal com um ponto de fusão consideravelmente mais baixo que o metal a vazar, por exemplo chumbo, bismu to, alumínio ou ligas de metais facilmente fundíveis. Metais mais pe sados (mais densos) que o metal a vazar devem ser introduzidos através de condutas situadas na parte inferior do tubo de vazamento ou ao longo da zona voltada para a parte com movimento descendente do molde em rotação ao passo que os metais mais leves (menos densos) que o metal a vazar devem ser introduzidos na parte superior do molde ou na parte deste com movimento ascendente. Deste modo evita-se que uma pajr

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- 9 te do material mais denso mergulhe no metal fundido ou o inverso, ou seja que uma parte do metal menos denso suba pelo metal fundido. 0 flanco do prolongamento do tubo de vazamento voltado no sentido de Votação do produto rapado deve ter uma configuração isto é, uma incM nação em relação a um plano imaginário perpendicular ao eixo central do molde, tal que não exista o risco da casca em rotação ficar esmagada entre o prolongamento do tubo de vazamento e a parede do molde.

Particularmente, no vazamento horizontal, existe o risco de se formarem cavidades no centro do produto vazado em consequência de pressões demasiado baixas no núcleo central, ainda liquefeito, do produto vazado o qual não consegue abrir caminho através do metal já so lidifiçado. Pode conseguir-se um aumento de pressão inclinando o pro duto vazado de mais alguns graus no sentido do vazamento ou fazendo actuar uma força electromagnética sobre a casca do produto vazado ou sobre a parede no sentido do vazamento. 0 campo magnético deve ser aplicado num ponto em que a temperatura do produto vazado seja ainda superior ao ponto de solidificação e a intensidade e frequência da corrente no condutor ajustada à espessura da casca ou da parede soli difiçada do produto vazado, assim como à velocidade de rotação do mes mo.

vazamento de produtos tubulares ou ocos pode ser efectuado, de acordo com o presente invento, desde que se evite que o núcleo ain da liquefeito encha a casca que o rodeia, por meio de uma força eleà tromagnética que actua sobre o produto vazado em sentido oposto ao do vazamento. A rotação do produto vazado garante uma espessura da cas ca ou da parede, uniforme e ainda que o furo fique centrado. Frequen temente é vantajoso dividir o campo electromagnético em duas ou mais secções. Os enrolamentos eléctricos gerando estas secções do campo são adequada e mutuamente separados quanto à intensidade e frequência da corrente de alimentação, sendo móveis independentemente ou em con junto, ao longo do produto vazado.

Quando se pretende vazar produtos de paredes finas, por exem pio tubos, é mais simples inclinar o molde e o produto vazado para cima, no sentido do vazamento. 0 nível do metal fundido ou o com-

primento por ele ocupado, no interior da casca do produto vazado, de termina assim a espessura do tubo, que será uniforme devido â rotação e ao arrefecimento uniforme do produto vazado. Se se utilizar uma caixa de vazamento, em comunicação com um molde e basculável em torno do eixo central deste, o nível de metal fundido ou o comprimento por ele ocupado no interior da casca pode ser determinado pelo ângulo de basculação da caixa e, portanto, pelo nível do metal fundido nela contido. A não ser assim, o fluxo de metal fundido passado para o molde poderá ser controlado por outros processos, por exemplo, por um conjunto de tampão e sede associada introduzido na caixa, uma valvula no tubo de vazamento entre a caixa e o molde ou por comando electromagnético do fluxo de metal fundido, no tubo. Quando se trabalhe com duas ou mais linhas de máquinas com uma caixa de vazamento comum, terá que se aplicar uma das últimas soluções mencionadas, vis to que uma caixa basculável em torno do eixo central do molde não po de ser utilizada. 0 avanço do tubo formado consegue-se de forma con veniente por meio de rolos inclinados que podem também, se for essa a opção, ter funções de maquinagem, semelhantes âs dos processos con vencionais de produção de tubos.

invento será em seguida descrito em correlação com os desenhos anexos em que:

A Figura 1 representa um aparelho, de acordo com o presente invento, em alçado lateral parcialmente em corte longitudinal·

A Figura IA é um corte transversal pela linhaA-Ada Figura 1.

A Figura 1B é um corte transversal pela linha B - B da Figura 1.

A Figura 2 representa um aparelho, de acordo com o presente invento, em alçado lateral parcialmente em corte longitudinal.

A Figura 3 é um corte longitudinal de um pormenor do aparelho de acor do com o presente invento.

A Figura 4 representa um aparelho, de acordo com o presente invento, em alçado lateral.

A Figura 5 é uma planta do aparelho da Figura 4.

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As Figuras 6 a 8 representam vários aparelhos para processamento sub sequente do material, nos aparelhos das Figuras 4 e 5.

Na Figura 1 representa-se uma concretização simples de um molde móvel livre em relação ao tubo de vazamento 2 e arrefecido por um liquido 4 pulverizado sobre ele. 0 molde é constituído por um simples tubo, de material adequado, com boa conductibilidade, por exemplo cobre, e encontra-se suportado por rolos 5, 6. Estes estão providos de flanges 7 que se ajustam a uma ranhura 8 frezada no tubo. 0 solde tubular 1 fica assim posicionado longitudinalmente ao mesmo tempo que se pode expandir livremente nesta direcção. 0 tubo 1 está equipado com uma roda de corrente 9 montada no extremo de descarga para fazer rodar ou voltar (quer dizer rodar menos de 360°) o referi do tubo. A roda de corrente é accionada por um motor através de um pinhão 11 e da corrente 10. 0 motor é, convenientemente, reversível e de velocidade variável. Os meios de accionamento 12 do pinhão 11 podem ser concebidos de várias formas convencionais.

Condutores alimentados por corrente alterna são dispostos em torno da junta aberta 14 e o molde tubular. A finalidade deste arran jo è evitar que o metal fundido se introduza no intervalo da junta definido pelo espaço entre o tubo 1 e o tubo ou tubeira de vazamento 2, ligado A caixa de vazamento ou forno (não representada) através do qual o metal fundido é introduzido no tubo 1. 0 campo magnético alternado gerado no condutor induz no metal fundido correntes alternadas.

Deste arranjo resulta que se cria uma força de repulsão diri gida para o condutor e perpendicular ao mesmo e ao campo magnético que o rodeia. Esta força afasta o metal da folga e da superfície do molde tubular, dentro da zona de acção do campo electromagnético. Pode admitir-se a utilização de um campo electromagnético criado por corrente contínua, visto que, como é conhecido, correntes do mesmo tipo serão criadas se materiais não magnéticos, neste caso um metal fundido, se deslocarem num campo magnético de modo a cortá-lo. No entanto, não é seguro que o movimento do metal vazado no molde, nos pontos mais próximos do tubo de vazamento/na vizinhança do tubo de

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vazamento, seja suficientemente intenso. De qualquer modo não será este o caso quando se verifique uma interrupção no vazamento que pode, como se sabe, ocorrer por exemplo quando se quer seccionar o pro duto vazado, com este parado* Por esta razão, escolheu-se neste caso, uma corrente alterna com uma frequência adequada à permeabilidade magnética da parede intermédia do molde. A acção de repulsão do campo sobre o metal fundido depende da permeabilidade electromagnéti. ca de qualquer material intermédio e da sua espessura. A distância ao condutor desempenha também um papel decisivo. A espessura da pa| rede do molde é portanto reduzida nesta zona do molde tubular (indicada pela seta 15). Prevê-se também a introdução de um agente anti-fricção que não reduz a tendência do metal fundido para aderir à pa rede do tubo mas reduz o atrito entre este e a casca do produto vazado que se vai solidificando por efeito do contacto com essa mesma parede. Este agente é introduzido através de um tubo 16. A posição deste tu bo no molde tubular ou no tubo ou tubeira de vazamento depende do agen te utilizado como anteriormente se expôs. A dosagem do agente pode ser efectuada por meio de um parafuso de avanço montado no prolongamento do tubo 16 representado.

Os rolos 5, 6 para rodar/voltar o molde tubular e o pinhão com o respectivo accionamento estão montados numa estrutura fixa a uma placa-base 17. Quando se requeira um movimento de oscilação (quer dizer um movimento longitudinal alternativo) no molde tubular em rotação ou submetido a voltas, a placa-base pode ficar apoiada em rodas, segmentos de rodas ou, como se mostra na Figura 2 em rolamentos 18 de agulhas, planos. Estes proporcionam um atrito reduzido aos movimentos alternativos (jo molde e respectivos meios de accionamento.

Este movimento pode ser realizado por um excêntrico, carne ou meios de cilindro e êmbolo 19, hidráulico ou pneumático. Como se re feriu anteriormente, o importante é que, ao movimentar-se o molde no sentido do vazamento, a casca 20 formada no produto vazado no interior do molde fique submetida a uma pressão longitudinal, de modo a comprj. mir fissuras transversais que eventualmente se tenham formado durante o curso de desmoldagem.

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Para o movimento por passos do molde pode usar-se um motor

de passos ou um sistema formando conjunto com a oscilação do molde, em que o molde seja rodado de um passo durante o curso de desmoldagem. Neste caso pode utilizar-se umacerta desmoldagem periférica negativa, isto é o efeito de fazer rodar um pouco o molde para trás, por exemplo pela acção de uma mola prevista nos meios que provocam o movimen to de rotação.

Quando se tenha que fabricar produtos vazados de secção muito pequena ou de diferentes dimensões é conveniente utilizar aneis de rolamento em vez de deixar assentar o molde directamente nos rolos; assim podem-se introduzir ou montar nos aneis de rolamentos, moldes de vários tamanhos.

Quando se alimente um único molde a partir de uma caixa de vazamento, aquecida ou não conforme a opção, é vantajoso que a caixa se possa bascular rodando em torno do eixo do molde. Além disso a caixa deve ser amovível longitudinal e transversalmente em relação ao molde. Ê preferível prever-se também um sistema de levantamento e abaixamento para tomar em consideração o ajustamento da posição do tubo de vazamento da caixa em relação à abertura do molde.

tubo de vazamento pode compreender um interior em material refractário resistente ao desgaste, como por exemplo, éxido de zirc£ nio, alumina com mais de 90% de AL 0, magnesite etc. Se o tubo inte rior tiver um enrolamento de fio de resistência eléctrica consegue-se uma barreira eficaz contra transferências térmicas.

Pode utilizar-se com vantagem a desmoldagem periférica negativa quando o molde é rodado por passos. As fissuras transversais, que eventualmente se formam, podem dessa forma ser comprimidas, soldando-se. Quando se empreguem transmissões por corrente ou cinta, este efeito pode obter-se facilmente aplicando-se um sistema em que a parte não accionada da transmissão seja pressionada, por exemplo por meio de uma roda de ressalto, conseguindo-se deste modo um certo movimento contrário.

A Figura 2 é um alçado esquemático, parcialmente em corte ver

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tical numa instalação com várias linhas de vazamento para fabrico de produtos vazados ocos, por exemplo tubos com determinadas espessuras de parede, veios ocos ou peças ocas em bruto para subsequente maquinagem, etc. A caixa de vazamento 24 é comum a todos os moldes 21 e os produtos vazados 20 sobem no sentido do vazamento, podendo os produtos vazados ser de dimensões diferentes. Pressupõe-se que o afastamento lateral dos moldes e produtos vazados é inalterável e, portanto, o afastamento entre os tubos de vazamento 22, montados na caixa e prolongando-se pelo interior dos moldes, terá que ser também constante, quer dizer não é afectado por qualquer expansão térmica da carcaça de chapa que envolve a caixa 24. Por esta razão a carcaça é provida de uma camisa de refrigeração entre cada dois tubos.

A caixa de vazamento é colocada sobre um berço de deslizamento 27 deslocável longitudinalmente em relação aos produtos vazados por meio de meios de cilindro e êmbolo 26; o berço de deslizamento faz parte de um carro 28 móvel transversalmente. Esta disposição per mite a mudança rápida das caixas de vazamento vazias.

metal fundido 23 contido na caixa 24 comunica, através dos tubos 22, com cada molde 21 que assim se enche até ao nível correspondente au mvel do metal fundido 23 na caixa de vazamento 24. 0 com primento do núcleo do metal fundido no interior da casca solidificada e portanto o comprimento ao longo do qual a espessura da casca au menta, depende assim do nível de metal fundido 23 na caixa. A mudan ça rápida da caixa 24 exige que todos os tubos de vazamento, moldes e produtos vazados da Figura 2 tenham a mesma inclinação, mas a respectiva altura em relação a um determinado nível de metal fundido na caixa pode variar de produto vazado para produto vazado se assim se desejar, assim como as dimensões dos moldes e dos produtos vazados podem ser diferentes uns dos outros. Uma vez decididos estes parâmetros, pode determinar-se a espessura requerida da parede de cada produto vazado, escolhendo a extração apropriada e o caudal de vazamen to que são determinados pelas velocidades correspondentes dos rolos de accionamento 29. A extracção contínua do produto vazado com a sua casca 20', do molde, é possível de acordo com o presente invento, com

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o auxílio de um campo electromagnético que exerça uma acçSo de repul são sobre o metal fundido contido no molde e evite a formação de pon tes entre o metal solidificado no tubo de vazamento e a casca solidificada no molde.

campo electromagnético é gerado pelo condutor 30 sendo per corrido por uma corrente de alta intensidade e colocado nivelado com o tubo, em torno do molde 21. Este posicionamento é necessário para que o fluxo de metal fundido, através do tubo de vazamento 22, não seja perturbado ou mesmo interrompido como aconteceria se se evitasse apenas a penetração do metal fundido na folga entre o molde e o tubo conforme se descreve na patente SE 417 484. Este processo pode, no entanto, em certos casos ser usado em combinação com o presente invento como a seguir se explicará em maior detalhe.

Os rolos de accionamento estão inclinados em relação ao eixo central do produto vazado de modo a imprimir ao produto vazado 20 e, consequentemente, à casca solidificada 20' no interior do molde 21, um movimento de rotação. Se a velocidade de rotação da casca for su ficientemente grande em relação à velocidade de extracção do produto vazado, a espessura da casca formada, isto é a espessura da parede do produto vazado será a mesma em toda a periferia. Se se quiser dar outra afinação a este sistema, os meios de accionamento do produto vazado podem ser colocados sobre placas de base de inclinação regulá vel com o auxílio das quais se pode variar a inclinação dos rolos e, portanto, a velocidade de rotação do produto vazado em relação à sua velocidade de extracção. Neste caso, obviamente que é mais simples dispor todos os rolos quer horizontal quer verticalmente e não incH nados como se mestra na Figura 2.

A rotação ou o voltar do molde é efectuada por meios de accio namento e de acordo com a Figura 2, estes incluem um motor 31 com uma embraiagem comandável 32, uma corrente de transmissão 33 e uma roda de corrente rigidamente montada sobre o molde tubular. Em certos ca sos a rotação do molde 21 que se dá em consequência do atrito entre este e o produto vazado 20, que está a ser extraído, é suficiente.

Neste caso os meios de accionamento do molde podem ser desligados,

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- 16 desengatando a embraiagem 32. Podem prever-se meios de frenagem para, periodicamente, frenar ou parar este movimento, por exemplo, actuando sobre uma das metades da embraiagem e activados ou desactivados por um electromagneto.

'·' 0 produto vazado pode ser cortado nos comprimentos desejados ppr processos convencionais. No entanto um produto vazado em rotação oferece várias possibilidades de formação a quente, algumas das quais se descrevem mais adiante a título de exemplo.

í Os meios de extracção do produto vazado 20 podem ser implemen tados de várias maneiras, de modo a que um certo trabalho a quente se ja possível, por exemplo, para se obterem determinadas dimensões ou ' formas do produto vazado, do mesmo modo a colocação de uma máquina de forjar depois dos rolos de accionamento pode constituir uma solução racional num processo de produção contínua de barra. As ferramentas necessárias a esta operação são naturalmente, feitas de material ade quado ao trabalho a quente e refrigeradas por um agente refrigerante apropriado, quando necessário.

Evidentemente, as operações acima mencionadas podem também ser efectuadas em aparelhos de vazamento contínuo horizontal para bar ras, se possível depois de o produto vazado ter atingido as dimensões adequadas pela acção de rolos, como se mostra nas Figuras 6 e 7.

produto vazado na horizontal, conforme se mostra na Figura 1, pode ser rodado ou voltado, tal como o produto oco, inclinado para cima no sentido do transporte conforme se mostra na Figura 2. Particular-mente no vazamento horizontal de aço e de outros metais di^ ficèis de fundir, em que o metal ainda não solidificado no interior do produto vazado fica alongado, formando uma ponta adelgaçada, veri ficam-se frequentemente cavidades e porosidades na zona central do produto vazado. À explicação deste facto está em que, mais ou menos periodicamente, pontes de metal cristalizado cortam a passagem do me tal fundido para a parte frontal da ponta do núcleo antes de o centro do produto vazado ter solidificado completamente. Outra razão está certamente no aumento da viscosidade do núcleo,cada vez mais adelga- 17 65 327

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çado, de metal fundido,no interior do produto vazado como consequência da diminuição progressiva da temperatura e de separações nos núcleos de cristalização. A pressão estática do metal fundido na ponta é de masiado baixa para empurrar o metal fundido para a frente e promover o enchimento das cavidades que resultam da contracção por solidifica ção. Conseguiram-se alguns resultados no melhoramento da estrutura interior do produto vazado pela utilização de agitação electromagnética do metal fundido na ponta do núcleo. No entanto, também com uma certa inclinação para baixo do produto vazado, a tendência para se formarem defeitos no interior pode ser reduzida reduzindo a pressão estática nos topos do núcleo, em conjugação com a rotação do pro duto vazado.

Na Figura 3 mostra-se um exemplo de uma instalação em que o molde e o produto vazado estão inclinados no sentido do vazamento. Mostra-se também como o molde tubular 21 pode ser posto em rotação ou voltado numa camisa de refrigeração 40 sensivelmente do mesmo tipo usado no vazamento vertical. 0 indutor electromagnético 41 é mon tado no interior da camisa 40, feito de material magnético ou pelo

menos provido de tiras de material deste tipo, soldadas para evitar que as fugas de corrente de Eddy aqueçam a camisa. A armadura anelar 42 feita de chapas laminadas serve para facilitar e amplificar o flu xo electromagnético no condutor. Quando se vazam produtos de grandes dimensões podem utilizar-se meios, de acordo com a patente SE 417 484, em conjunto com meios 41, 42 do presente invento. 0 anel laminado 44, disposto entre o condutor eléctrico 43 e o tubo de vazamento 45, 46 evita que as forças electromagnéticas orientadas radialmente se concentrem e perturbem o fluxo de metal fundido 23 no tubo de vazamento 45, 46.

A fim de evitar que o metal se agarre à parede do molde, no caso de se verificar um desvio não intencional do tubo de vazamento em relação ao molde, a superfície exterior dianteira do tubo 45 tem uma configuração ligeiramente convexa (na zona da seta A). 0 condutor 43 deposto em torno do tubo pode ser alimentado por uma corrente de frequência mais alta que a corrente fornecida ao condutor disposto

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em torno do molde, visto que nâo existe qualquer material condutor de corrente entre o metal fundido e o condutor. A força de repulsão electromagnética, efectivamente,baixa quando a frequência aumenta, mas o calor gerado no metal fundido será maior o que ajuda a evitar a ade rência de metal solidificado no interior do tubo e a formação de pon tes de metal fundido solidificado entre o tubo e a casca solidificada no molde, na zona em que a acção do indutor electromagnético, dis posto no exterior do molde deixa de se fazer sentir.

Este arranjo pode ser vantajoso quando o produto vazado é cortado por um dispositivo de corte estacionário e quando o indutor 41 -for alimentado por uma corrente contínua. Em virtude da desloca ção do produto vazado ter de parar e também, praticamente, a desloca ção do metal fundido, durante a operação de corte, a acção da força de repulsão criada pelo indutor de corrente contínua 41 cessa também. Consequentemente podem formar-se pontes entre o tubo de vazamento 45' e a casca 20'mas a acção do condutor de corrente alternada 43 é mantida. Evita-se assim que o metal fundido se introduza na folga entre a parede do molde e o tubo 45', ao mesmo tempo que a casca consegue engrossar e aumentar de resistência durante o período em que não hou ve deslocação e pode assim suportar a tracção adicional a que fica sujeita quando se restabelece o avanço do produto vazado (extracção do molde). 0 atrito estático é superior ao atrito de deslizamento, como se sabe.

As Figuras 4 a 8 mostram, a titulo exemplificativo, um conjun to de aplicações diferentes de aparelhos, de acordo com o presente in vento. A Figura 4 mostra uma máquina de vazar vista de lado e a Figura 5 a mesma máquina vista por cima. 0 produto vazado 21, produzido e posto em rotação nesta máquina, é cortado no comprimento deseja do pelo processo usual do maçarico 51 nas Figuras 4 e 5 ou, em alter nativa, passado? directamente para um enrolador ou máquina de forjar.

No exemplo da Figura 6 utiliza-se um laminador de planetários que se caracteriza por apresentar vários rolos inclinados 67 animados de movimento planetário em torno do produto yazado 21 que, por esse meio, toma a dimensão desejada. Se se pretender, pode-se dar ao pro65 327

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- 19 duto vazado, em rotação, um tratamento de superfície como uma esmerilagem a quente da carepa ou aplicação de um ou mais raspadores dispôs tos ao longo do produto vazado. Pode igualmente ser desejável um per curso de aquecimento ou de regularização térmica.

Quando o produto vazado roda, o laminador de planetários mos trado na Figura 5 pode, se se quiser, ser substituído ou complementado por rolos rotativos estacionários 68 (Figura 7) simplificando con g sideravelmente o accionamento dos rotos quando comparado com o accionamento do laminador. Se bem que as Figuras esquemáticas apresentem apenas dois rolos opostos que apertam o produto vazado na sua perife ria, usam-se, na realidade, três ou mais rolos para evitar fracturas ou formação de cavidades no centro do produto vazado. Evidentemente, se se quiser, pode-se substituir o equipamento de laminagem por equj. pamento de apoio do produto em deslocação.

A vantagem da laminagem directa do produto vazado, em rotação, está, entre outros aspectos, no facto de se poderem obter várias dimensões do produto final para uma mesma dimensão inicial do produto vagado mesmo durante um mesmo processo de vazamento, por simples regulação do aperto do rolo para o valor desejado.

produto vazado 21 reduzido por laminagem, ainda em rotação e sem ser cortado, pode então, após passar por novo percurso de aque cimento ou estabilização térmica (nâo mostrado) ser conduzido a um laminador convencional, por exemplo para a produção de varões ou ara me de armaduras de betão. A rotação do produto vazado tem de ser pa rada para este efeito. De acordo com a Figura 8 isto é efectuado pe la guia rotativa 69 que introduz o produto vazado sob a forma de espiras circulares 70 no tambor rotativo 71, a partir do qual o produto é extraído tangencialmente e introduzido no laminador 72 para sub sequente laminagem ou enformação. No tambor podem prever-se os equj. pamentos possivelmente necessários para o ajustamento da temperatura (não representados).

De acordo com as Figuras 4 e 5 o vazamento faz-se através de uma colher 54 equipada com uma válvula^orrediça 52 e um tubo de vazamento 53. A válvula e portanto o fluxo de metal fundido para a cai^

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- 20 xa de vazamento 24 podem ser regulados automaticamente em correlação com o nível de enchimento da caixa. Esta última pode bascular rodan do em torno do eixo central do molde 20 e do produto vazado, com auxílio de meios de cilindro e êmbolo 55, comandados automaticamente pelo nível do metal fundido na caixa 24. Para permitir uma substitui ção rápida da caixa, quando esta estiver esgotada, por outra prepara da de novo, colocam-se as duas num carro 56 móvel transversalmente em relação á direcção do vazamento. Para permitir esta movimentação, a caixa de vazamento 24, que tem o seu tubo de vazamento 22 no interior da abertura do molde, tem que ser deslocada longitudinalmente. Para tal a caixa está colocada sobre um berço de deslizamento 57 que pode ser rapidamente deslocada da sua posição durante o vazamento por meios de cilindro e êmbolo 58. 0 indutor electromagnético disposto em torno do extremo dianteiro do molde tubular 20, previamente descri^ to, está aqui assinalado pela referência 59. Dado que o molde roda, uma refrigeração uniforme pode ser conseguida por pulverização direc ta de água 60. A rotação ou o voltar do molde são efectuados pelos meios de accionamento 61 e a oscilação longitudinal pelo cilindro 62. Pela referência 63 assinala-se uma refrigeração secundária e pela re ferência 64 os rolos de suporte do produto vazado 21 em rotação. Ao longo do produto vazado estão dispostos meios móveis 65 para actuarem electromagneticamente sobre o metal fundido no centro do produto vazado. Os rolos inclinados 66 para promover o avanço com rotação do produto vazado 21 foram representados como situados em planos diferen tes, mas se se desejar dispor de uma rotação ajustável em relação ao avanço, de preferência, os rolos devem ser colocados de modo que ape nas contactem o produto vazado em duas direcçães de modo a conseguir -se um accionamento simplificado como já se referiu em relação à Figura 2. Por razões de clareza da exposição não se mostram nas Figuras os equipamentos de accionamento dos rolos. Este accionamento po de ser efectuado de várias formas convencionais.

A velocidade de avanço pode ser obviamente regulada automati camente em correlação eom a posição da ponta do núcleo liquido que pode,por sua vez, ser detectada por processos supersónicos, por exemplo.

Dado que a força de repulsão criada pelo indutor electromagnético tem que ser sempre um tanto superior à força resultante da pres

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- 21 são estática reinante na parte inferior do molde é conveniente intro duzir aí, também, a regulação automática da intensidade e/ou frequen cia da corrente fornecida ao indutor, em correlação com o nível de metal fundido na caixa de vazamento.

A sequência completa de operações numa instalação como a que se descreveu acima, pode ser automatizada usando equipamentos de re gulação e automação convencionais do que resultará uma necessidade nd ãiimãe· pessoal. E'altamente vantajoso que instalações destas sejam montadas ao nível do solo, pelas enormes economias dai resultantes em custo de construção. Os custos de transporte, armazenagem intermédia e aquecimento que, de outro modo, constituem uma parte substan ciai do custo do produto acabado são também reduzidos.

Claims

REIVINDICAÇÕES

13. - Processo de vazamento contínuo, com um molde horizontal ou inclinado e tratamento térmico do produto vazado que se encon tra pelo menos parcialmente solidificado no molde, em que o molde é abastecido de metal fundido, a partir de um forno ou caixa de vazamen to preferivelmente inclinável em torno do eixo central do molde, atra vés de um tubo de vazamento cujo extremo dianteiro se prolonga pelo interior da abertura do molde, processo esse caracterizado por se evi tar a formação de pontes de metal solidificado entre o tubo e a casca do produto vazado, solidificada no molde, por meio de uma força de repulsão electromagnética que se faz actuar, numa direcção sensivelmente radial, no metal fundido que se escoa para o molde.

23. - Processo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o molde ser móvel em relação ao tubo de vazamento e ser rodado continuamente oir.por passos num dado sentido ou rodado alternadamente num sentido e no outro, em torno do seu eixo central.

33. - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o produto vazado ser posto em rotação ao mesmo tempo que vai sendo extraído do molde.

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- 22 4ô. - Processo de acordo com a reivindicação 2 caracterizado por o molde ser submetido a movimento oscilante longitudinal.
5δ. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por a força de repulsão actuar propositadamen te de forma irregular ao longo da periferia do metal fundido que se escoa para o interior do molde.
6ô. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por a ponta do tubo de vazamento, ligado ao í forno ou caixa de vazamento, desembocar no interior da abertura do molde*

73. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por, pelo menos, parte do extremo dianteiro do tubo de vazamento se prolongar para dentro da zona liberta de metal fundido, por efeito da força de repulsão electromagnética, estan do o referido prolongamento do tubo provido de uma ou mais condutas para fornecer um agente anti-fricção á superfície do molde e sendo, o flanco desse mesmo prolongamento, do lado contrário ao sentido de rotação do produto vazado, configurado de modo que seja reduzido o risco de uma casca já solidificada ser empurrada para a folga entre o tubo de vazamento e o molde por efeito da sua rotação.

j 88. - Processo de acordo com a reivindicação 3 caracterizado por, a montante dos meios de accionamento do avanço do produto vazado se exercer uma força electromagnética sensivelmente no sentido do vazamento e actuando sobre o núcleo de metal ainda liquefeito, para evitar que o metal fundido encha completamente o produto vazado quan do a casca ou parede tenha atingido uma determinada espessura, possj. bilitando-se assim a formação de um produto tubular.
9&. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por o produto vazado ser trabalhado, até se obter a secção transversal desejada por rolos laminadores se possível após o produto vazado ter passado um percurso de igualação da temperatura ·

103. - Processo de acordo com a reivindicação 9 caracterizado

- 23 por os rolos laminadores rodarem em sistema planetário em torno do produto vazado, se possível após o produto vazado ter passado um per curso de igualação de temperatura.

lia. - Processo de acordo com a reividicação 9 caracterizado por os rolos laminadores serem estacionários.

128. - Processo de acordo com as reivindicações 3 ou 10 no que diz respeito à sujeição destas à reivindicação 2, caracterizado por o movimento de rotação do produto vazado ser convertido num movi mento helicoidal com o auxílio de meios de guiamento rodando com o produto vazado que permite a descarga tangencial do produto vazado.

138. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações an teriores caracterizado pór o molde e o produto vazado se encontrarem inclinados para baixo no sentido do vazamento de modo a aumentar a pressão estática na ponta líquida.

148, - Processo de acordo com qualquer das reivindicações an teriores caracterizado por o molde ou o produto vazado se encontrarem inclinados para cima no sentido do vazamento e por o nível ou comprjL mento ocupado pelo metal fundido ainda não solidificado, no interior da casca solidificada ser ajustado à espessura de parede que se dese ja para o produto vazado tubular, formado,

158. - Processo de acordo com qualquer das reivindicações an teriores caracterizado por a pressão estática desejada no molde ser mantida pela inclinação dada à caixa de vazamento ou ao forno em tor no de um eixo coincidente com o eixo central do molde e por o ângulo desta inclinação ser controlado pelo valor da resistência indutiva verificada no condutor que envolve o molde e origina a força de repulsão, electromagnética.

ΙβΙ.Ι - Processo de acordo com qualquer das reivindicações an teriores caracterizado por o metal fundido ser introduzido no molde por meios sob vácuo.

17a. - Aparelho para realizar o processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores que inclui:

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a) uma caixa de vazamento com um tubo de vazamento ligado à mesma para efectuar a transferência do metal fundido da caixa para o molde,

b) um molde refrigerado horizontal ou inclinado,

c) rolos de descarga e de transporte para o produto vazado formado no molde (forts krav 17),

d) um percurso de refrigeração secundário disposto entre os rolos de descarga ou de transporte e o molde com tubos de refrigeração equipados com pulverizadores assim como rolos de suporte,

e) um dispositivo de fraccionamento do produto vazado, se pos sível posicionado de modo que o produto vazado tenha primeiro sido tratado termicamente, caracterizado por o molde estar montado de modo a poder rodar ou ser voltado e oscilar longitudinalmente, por um indutor alimentado por uma fonte de energia, se encontrar colocado fora do molde na vizinhança do extremo de entrada do molde e ainda por existirem meios de accionamento para os movimentos do molde.

18B. - Aparelho de acordo com a reivindicação 17 caracterizá do por a caixa de vazamento ser montada sobre um sistema de berço e corrediça para a mudança rápida de uma caixa de vazamento por outra.

19β. - Aparelho de acordo com as reivindicações 17 e 18 caracterizado por os meios de accionamento de rotação ou de voltar o molde serem reguláveis e desligáveis do molde.

20β. - Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 17 a 19, caracterizado por o molde ser constituído por um simples tubo metálico arrefecido por pulverização de água.

21&. - Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 17 a 20 caracterizado por o molde estar envolvido por uma camisa de água e vedado em relação a esta de modo que o molde possa rodar e expandir -se quando aquecido.

223. - Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 17 a 21 caracterizado por o extremo dianteiro do tubo de vazamento que se prolonga para o interior da abertura do molde ter uma configuração

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- 25 ^Γ .Ύ^,Λ'ηΥ. tal que uma parte das suas paredes se prolonga para o interior do es paço livre de metal fundido, por efeito produzido pelo indutor electromagnético que envolve o molde, e por a casca do produto vazado so lidificada no contacto com o molde não ser empurrada para a folga en tre esta parte do tubo e a parede do molde, quando o produto vazado è rodado ou voltado durante a sua extracção.

238. - Aparelho de acordo com a reivindicação 22 caracteriza do por se fornecer à parede do molde um agente redutor de fricção, através de uma ou mais condutas situadas no interior ou no prolongamento do tubo de vazamento.

24#. - Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 17 a 23 caracterizado por os rolos de descarga ou transporte se encontra rem dispostos inclinados em relação ao produto vazado de modo a provocar uma extracção por rotação ou um movimento transportador do pro^ duto vazado·

258. - Aparelho de acordo com a reivindicação 24 caracteriza do por os rolos de descarga ou transporte estarem montados em suportes oscilantes que permitem a alteração do ângulo entre os rolos e o produto vazado e protanto a alteração da relação das velocidades dos movimentos de rotação e transporte do produto vazado.

26a. - Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 17 a 25 caracterizado por o laminador planetário ficar situado num ponto posterior aos rolos de descarga e transporte, para laminar o produto vazado até se atingir o dimensionamento desejado.

27a. - Aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 17 a 25 caracterizado por o equipamento de laminagem se encontrar dispôs to num ponto posterior aos rolos de descarga e transporte e compreen der um ou mais jogos de pelo menos três rolos accionados dispostos es tacionários em torno do produto vazado em movimento de rotação e aper tados contra o mesmo de modo a reduzir a sua secção por laminação até à dimensão desejada.

288. - ApareLho de acordo com qualquer das reivindicações 17 a 27 caracterizado por compreender meios para impedir o movimento de

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- 26 rotação do produto vazado, e compreendendo uma guia curva rodando de modo correspondente à rotação do produto vazado e fornecendo o produto vazado numa forma circular.