PT83399B

PT83399B - Processo para vazamento continuo de metais

Info

Publication number: PT83399B
Application number: PT83399A
Authority: PT
Inventors: Robert E Maringer
Original assignee: Battelle Memorial Institute
Priority date: 1985-09-20
Filing date: 1986-09-18
Publication date: 1993-01-29
Also published as: ES2001977A6; ZA867045B; MX172641B; BR8606878A; PT83399A; WO1987001631A1; JP2632823B2; EP0233283B1; DE3664270D1; CA1268315A; EP0233283A1; JPS63501777A; US4646812A

Description

ENQUADRAMENTO G-ERAL DA. INVENÇÃO

Esta invenção diz respeito a métodos de vazamento cLe chapas ou. cintas metálicas a partir de metal fundido. Mais especialmente, esta invenção corresponde a métodos de vazamento de cintas metálicas policristalinas relativamente largas com uma espessura que ultrapassa a obtida pelos pro' cessos de arrastamento da massa fundida e geralmente.mais reduzido do que a espessura inerente durante a fundição imputável à tensão da superfície de metal fundido.

Esta invenção diz respeito a métodos de-vazamento de cintas metálicas tendo uma espessura de 0,5~12,7 mm (20-5OO mils) com elevadas taxas de arrefecimento e com a superfície de cima e de fundo de micro estrutura cristalina uni. forme e semelhante.

DESCRIÇÃO DAS TÉCNICAS RELACIONADAS

A formação de cintas metálicas mediante solidificação rápida pelo processo de arrastamento da massa fundida é descrita em numerosas patentes, tais como as patentes U.S. 3 522 836; 3 605 863; 4 479 528 e 4 484 614. 0 processo geralmente consiste na formação de um menisco de metal fundido na saída dum bocal afunilado e arrastamento duma superfície arrefecida pelo menisco. 0 metal fundido subsequentemente entra em contacto com a superfície arrefecida e soli difica formando uma cinta de metal fina.

Os processos de arrastamento da massa fundida.implicam a pudlagem duma corrente fundida e a quase simultânea acelaração da formação da cinta da velocidade 0 ate à velocidade duma roda de fiação. Esta aceleração ocorre essen cialmente no processo de tracção da cinta para fora da corrente .pudlada. 0 metal fundido é deixado para trás neste pro cesso, uma vez que a cinta formada tenha solidificado e sido

retirada conforme é formada. 0 arrastamento do metal fundido ou a extracção de metal é um. processo do tipo de decanta ção.

Para melhor compreensão, a presente invenção ao i contrário dos processos de decantação, pode ser considerada í parecida ou paralela ao de seringar pasta de calafetar para uma superfície que se move com a mesma velocidade com que a pasta sai do tubo·. 0 elemento de aceleração é portanto eliminado .

Na presente invenção o metal fundido adere e desloca-se sobre a cinta sólida formada depois de entrar em co.i tacto com a superfície de arrefecimento. A decantação e eliminada.

A dinâmica do crescimento de metal sólido é vagarosa. 0 crescimento do sólido procede a uma velocidade proporcional à raiz quadrada do tempo. Demora 4.vezes mais tem po para duplicar a espessura da cinta. Assim, os processos dependentes de superfícies de arrefecimento circulares de rotação rápida tornam-se impraticáveis na.formação de cintas mais grossas. Durante o arrefecimento, as forças da gra vidade iriam causar o escorregamento do metal fundido.

Narasimhan (Patente U.S. N-. 4 142 371) apresenta um aparelho para a produção duma cinta fina amorfa através de uma pequena ranhura da abertura de descarga dum funil e depositando metal fundido em cima de um corpo de arrefecimen to móvel, tipo de correia, deslocando-se a uma velocidade ' de 100 a 2000 metros por minuto. Semelhante a outros proces sos de arrastamento de metal fundido., é envolvida a decanta ção e a aceleração da fundição. Narasimhan produziu cintas finas com 0,05-0,2 mm (0,002-0,008 polegadas) de espessura.

processo da U.S. 4 290 476 de Smith também depe.i de da decantação e aceleração da massa metálica fundida.

Smith apresenta um aparelho para o vazamento contínuo de cintas metálicas. G aparelho de Smith inclui um bico de funil tendo a superfície de fundo plana que inclui o rebordo principal dum primeiro lábio e os rebordos laterais da parte inferior do lábio; todos os pontos de 'baixo dos lábios estão todos j da superfície de arrefecimento da mesma distância que o pri¹meiro lábio, mas não mais de 1 mm da superfície de arrefecij mento. Afirma-se que a superfície de arrefecimento normalmei. ! te desloca-se a uma velocidade predeterminada que e de pelo I menos 200 metros por minuto.

ι processo de acordo com a presente invenção é um processo que permite produzir cintas metálicas mais grossas, comparadas com as cintas da técnica anterior e que têm carac terísticas de superfície mais uniformes.

Metal fundido depositado em corpos lisos tem uma espessura inerente devido à tensão da superficial. Ate à pre sente invenção, não existem método^ económicos para vazar di rectamente cintas mais espessas do que as cintas semelhantes a fitas obtidas pelos processos de arrastamento da massa fun dida mais finas do que a espessura normal inerente do metal fundido devido à tensão superficial.

Permitindo efectuar o vazamento directo de cintas de espessura selectiva, podem-se realizar economias imediata mente na eliminação de ciclos de laminagem e recozimento dis pendiosos.

! BBEVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Fig. 1 é uma vista de um corte transversal da parte de trás do funil da Fig. 5·

A Fig. 2 é uma vista em corte transversal duma superfície de arrefecimento em funil e rolo de alizamento de acordo com esta invenção mostrando uma ~5~-

Λ superfície de arrefecimento com a forma de caI nal.

A Fig. 3 é •uma vista em corte transversal duma superfície de arrefecimento com a forma de canal da Fig. 2 ao longo da linha BB representado com metal fundido depositado pelo funil.

A Fig. 4 e uma vista em corte transversal duma superfície de arrefecimento com. a forma de canal da Fig^ao longo da linha GC representado com metal fundido alizado no interior da superfície de arrefecimento com a forma de canal.

A Fig. 5 θ uma vista de superfície de arrefecimento.com a forma de funil e de canal, tendo um. espaço, com a forma de canal em corte transversal normalmente definido pela superfície de arrefecimento. Um aparelho de rolo fixo também está re presentado.

SUMÃEIO DA INVENÇÃO processo de acordo com a- presente invenção consiste num processo para o vazamento de' cintas metálicas, nomeadamente bandos de 0,5 ~ 12,7 nim (0,02-0,5 polegada) de es pessura.

A presente invenção proporciona um novo e melhora.do processo para vazar cintas materialmente, nomeadamente ma terial de cintas policristalinas. Este processo proporciona uma superfície de arrefecimento lisa e móvel em relação ao funil tendo um orifício para receber e conservar metal fundido e tendo uma abertura de descarga através da qual o metal fundido ê transportado até à superfície de arrefecimento.

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Entre o funil e a superfície de arrefecimento, um espaço tra versai em forma de canal tem a função de restringir o metal

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fundido durante um tempo suficiente para que se verifique a solidificação superficial de tal maneira que o metal fundido ocupe o volume do canal e forme uma barra fina. 0 volume total do espaço transversal em forma de canal é definido pelo funil e pela superfície de arrefecimento quando o funil se move em relação ao comprimento da superfície de arrefecimento.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA

Oom referência particularmente aos desenhos, as Figs. 2 e 5 geralmente ilustram o processo da presente inver çao que consiste em vazar metal fundido para dentro do espaço com a forma de canal. Restringindo-se duas direcções da corrente do metal, o metal fundido é substancialmente limita do a um volume uniforme em forma de barra.

Na Fig. 5, ° funil 1 é posicionado na superfície de arrefecimento 2. 0 funil 1 tem uma abertura de descarga de metal fundido p através da qual o metal fundido entre em contacto com a superfície de arrefecimento e preenche o espaço com a forma de canal 4S.

As Figs. 2 e 5 em particular mostram o metal fundido 5 a ser descarregado através da abertura de descarga 5. 0 metal fundido 5A, antes de ser alizado, e arredondado pela tensão' superficial e demonstrado como metal liso e uniforme 5B após ter sido alizado com o rolo de arrefecimento 7·

Nas Figs. 1 até 5? ⁰ espaço com a forma de canal

4S é situado na superfície de arrefecimento. A Fig. 5 representa superfície de arrefecimento 2 como uma correia segmentada. Funil 1 está sobreposto a flanges 2A.

A presente invenção permite um melhoramento em relação aos processos de arrastamento da massa fundida na medi da em que podem ser vazadas cintas mais espessas, policris-

talinas e com um perfil.

Verificou-se ser vantajoso o fornecimento de aliza mento, preferivelmente, sob a forma dum rolo de arrefecimento '7 para aplanar e alizar imediatamente a massa fundida no espaço em forma de canal. 0 rolo, preferivelmente apoiado e sobreposto com as paredes laterais elevadas na superfície de (arrefecimento, acelera o arrefecimento rápido e igualiza a parte superior em termos de policristalinidade com a superfície de arrefecimento.

A superfície de arrefecimento pode ser um comprimento de metal liso ou em forma de canal ou pode ser transformado numa correia, por exemplo, composta de pequenos segmentos. 0 cobre é o material preferido como superfície de arrefecimento apesar de outros materiais condutores do calor poderem ser utilizados. A superfície de arrefecimento precisa absorver o calor através do contacto com o metal fundido. Com operações contínuas, o.arrefecimento por condução pode ser aumentado pela utilização de líquido, nomeadamente água, arrefecimento através ou da parte debaixo da superfície de arrefecimento. Podem ser utilizados com vantagem líquidos ou gases arrefecidos.Como seria evidente, tal arrefecimento pods ser aplicado a todas as superfícies de arrefecimento descritas incluindo arrefecimento com rolo alizador.

j A superfície de arrefecimento é deslocada em relaI ção ao funil com uma velocidade de preferência de cerca de 1 metro/segundo e até 2,5 metros por segundo. A velocidade ide al de movimento é a velocidade a que a massa fundida sai do funil.

Este processo permite o fabrico duma cinta de espessura menor do que ditada pela tensão superficial do metal. 0 metal fundido tem uma espessura inerente devido à tensão superficial da massa fundida; em todo o caso a cinta formada

- a partir da massa fundida por meio tem uma camada sólida por baixo da superfície formada em contacto com a superfície de arrefecimento. Sobre a camada sólida, uma camada fundida é transportada molhando a camada solidificada. A camada fundida é imediatamente laminada a quente, ou melhor alisada para

i. ' » |arrefecer, alisar, tornar fina e solidificar a superfície de cima. Esse arrefecimento de dois lados facilita a obtenção de uma cinta mais lisa cujas superfícies são de microstrutura relativamente uniforme.

Este processo de laminação a quente é facilitado devido ao metal fundido ter um forte gradiente térmico, mais especialmente, uma superfície superior molhada ou fundida, mas com uma superfície inferior sólida. Normalmente, a laminagem a quente de metal pré-vazado arruinaria o metal vazado.

A laminação a quente ou a utilização de sistemas de rolos duplos têm originado problemas e não' têm sido larga mente praticadas na indústria. Este processo torna a laminagem a quente útil duma maneira mais simples e efectiva para produzir um produto mais uniforme e tendo superfícies superior e inferior substancialmente semelhantes.

Na prática desta invenção, a área com a forma de canal é formada no substracto. Isto pode ser convenientemente conseguido pela utilização duma· superfície de arrefecimen jto composta de uma única peça com um canal nela aberto ou (formado a partir duma barra lisa mais os lados, calços ou flanges 2A em ambos os lados da superfície de arrefecimento j2 e sobre o qual o funil se encontra sobreposta. VantajosaImente, a superfície de arrefecimento pode ser uma cinta com (segmentos de cobre com duas cintas de calços de cobre definia do uma superfície de arrefecimento com a forma de canal entre elas. Uma maneira particularmente eficiente de colocar as cintas que servem de calços é à volta de três rolos exter

' nos até à superfície de arrefecimento com segmentos de cobre . O funil pode então ser colocado sobre os calços mas dentro d) percurso triangular percorrido pelas cintas que constituem os calços em volta e por cima do funil. As cintas de calçamento iriam elevar a superfície de arrefecimento após a soliidificação da cinta metálica, assim podem-se usar calços menores.

Para alterar a espessura das cintas de metal, pode ser utilizado um calço ou uma flange de espessura diferente.

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Na forma de realização preferida, a abertura de de_5 carga do funil é seleccionada de maneira que, quando o metal fundido é vazado em cintas, as margens da cinta não entram em contacto com o material dos calços antes da laminagem e alisamento.

Esta maneira de proceder pode evitar alguns problemas de materiais associados com a transferência intensa de calor, incluindo contracções, empenamentos e semelhantes. Material de simples t.iras de cobre pode ser transformado numa útil correia de calços.

Ê preferível que o material dos calços seja coloca do solto contra a superfície de arrefecimento do que fixado ou aparafusado à superfície de arrefecimento, 0 calor absorvido do metal fundido tem a tendência a encurvar-se e a empejnar-se se for aparafusado, portanto, prefere-se uma adesão me jnos rígida sendo a sua fixação óptima e fácil de averiguar. I É portanto preferida como superfície de arrefecimen to uma correia rolante com forma de canal. A correia deverá deslocar-se a menos de 2,5/seg. e preferivelmente a cerca de pL m/seg..

Na Fig. 5, o funil tem um orifício que serve como uma abertura de descarga 3 localizado numa posição substancial

’ mente central e em direcção à parte para a frente do funil. 0 comprimento loigitudinal da abertura de descarga 3 aproxima-se da largura aproximada da cinta a ser vazada. 0 débito de metal uniforme através da abertura de descarga é proporcionado pela manutenção duma quantidade de metal fundido no funil exercendo assim uma pressão metalostática suficiente para causar o débito através da abertura de descarga 3 quando o funil ou a superfície de arrefecimento se desloca. 0 fu nil é vantajosamente constituído por material de isolamento térmico como por exemplo tijolo refractário. Outros materiais resistentes a metal fundido também podem ser empregados, incluindo por exemplo grafite, carboneto tais como, carboneto de silício, alumina e dióxido de zircónio.

processo de acord.o com a presente invenção origi na uma barra de espessura maior do que a das cintas da técni ca anterior. Esta barra e policristalina e pode ser laminada para obtenção de folhas com menos laminagem e menor consumo de energia do que na operação cLe laminagem correntemente pra ticada.

processo para vazamento contínuo de metais de uma massa fundida de acordo com esta invenção compreende as seguintes operações: fornecimento de uma superfície de arrefecimento plana; um funil com um orifício para receber e conservar o metal fundido e tendo uma abertura de descarga atra vés da qual o metal fundido é transportado até à superfície de arrefecimento enquanto o funil se desloca em·relação à superfície de arrefecimento; e fornecimento,de um espaço'com a forma de canal em corte transversal, cujo volume é definido pela superfície de arrefecimento e funil quando este se desloca em relação à superfície de arrefecimento. Então, uma jquantidade de metal·fundido é introduzida no funil, tendo o metal fundido uma tensão superficial tal que o metal sai do funil através da abertura de descarga em direcção ao espaço

com a forma de canal enquanto o funil se desloca em relação ao comprimento da superfície de arrefecimento, Finalmente, após a introdução do metal, o funil é, deslocado em relação à superfície de arrefecimento de modo a que a cinta fina de metal é vazada dentro do volume espaço com a forma de canal» í Como o movimento do funil é relativo à superfície de arrefecimento, é pois lógico que qualquer um'deles, ou os dois poderão deslocar-se de modo a obter-se o movimento rela tivo. 0 alisamento da cinta vazada pode-se realizar utilizan ido um rolo tendo a superfície de arrefecimento. Essa laminagem ou alisamento deve realizar-se no ponto em que o metal vazado é sujeito a contracções térmicas e se desprende da su perfície de arrefecimento subjacente ou de. substracto de cor reia transportadora.

processo acima referido para vazar cintas metáli cas pode ser praticado fornecendo uma superfície de arrefecimento com a forma de canal incluindo um comprimento plano de metal tendo paredes laterais elevadas definindo assim um nal no meio. Pode-se proporcionar um funil para recebimento e conservação de metal fundido tendo uma abertura de descarga através da qual pode ser fornecido e transportado até à superfície de arrefecimento metal fundido quando o funil des loca em relação à superfície de arrefecimento. Um reservatório de metal fundido deve existir no funil com uma pressão de gás sobre o funil ou com uma pressão metalostática suficiente para causar uma corrente de metal a partir do funil. Um segundo depois de se ter iniciado o vazamento, numa pressão de, pelo menos (0,018 Kg/cm2) (£4- libra por polegada quadrada) na abertura de descarga é uma pressão suficiente. Por

outro lado, metal fundido deve ser derramado para dentro do funil com uma velocidade suficiente para manter uma pressão constante na abertura de descarga durante operação de vazamento.

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Como variante pode-se proporcionar uma superfície arrefecimento com a forma de canal com um comprimento pia material bom condutor do calor, de preferência, em forma correia transportadora tendo as paredes laterais elevadas de de de definindo assim o canal entre elas como'se exemplifica na ί

Fig. 5· Pode ser montado um funil para recebimento e conserI f vação de metal fundido tendo uma abertura de descarga atrave da qual o metal fundido é transportado até à superfície de arrefecimento à medida que o funil se desloca em relação à superfície de arrefecimento.

Ê também vantajoso proporcionar-se ainda uma super fície de alisamento 7 ou rolo de arrefecimento que se apoia e assenta nas paredes elevadas da superfície de ‘arrefecimento estendendo-se sobre o canal da superfície de arrefecimento. Uma quantidade de metal fundido pode então ser introduzi da no funil. Após a introdução do metal, o funil poderá ser deslocado em relação à superfície de arrefecimento de tal ma neira que se vaza uma‘cinta de metal fina, de preferência com O,5~12,7 mm .(0,02-0,5 polegadas) de espessura dentro do canal da superfície de arrefecimento com a forma de canal. Ba seguida a cinta vazada é laminada a fim de se alisar a super fície superior do metal vazado dentro do canal da superfície com a forma de canal.

Os princípios, formas de realização preferidas e í

modos de operação da presente invenção foram descritos anteriormente. A invenção que se pretende seja protegida, contudo, não poderá ser considerada como limitada às formas aqui divulgadas visto que estes deveriam ser consideradas como ilustrações e não como restrições. Modificações e alterações jpodem ser feitas pelos técnicos no assunto sem afastamento em relação ao espírito da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES:

la. Processo para vazamento contínuo de metais com obtenção de material metálico com a forma de cinta, caracterizado pelo facto de compreender as operações que consistem em:

a) proporcionar-se uma superfície de arrefecimento com a forma de canal compreendendo um comprimento plano de | material bom condutor do calor tendo paredes laterais soerguidas que definem um canal entre si;

b) proporcionar-se um funil para receber e conservar metal fundido tendo uma abertura de descarga através da qual se pode fornecer metal fundido à superfície de arrefecimento enquanto o funil se desloca relativamente à superfície de arrefecimento;

c) proporcionar-se um alisador que assenta e roda sobre as paredes laterais soerguidas em relação à superfície de arrefecimento e tem a largura da superfície de arreferimento;

d) introduzir-se uma quantidade de metal fundido no funil;

e) mover-se o funil em relação à superfície de arrefecimento, depois da introdução do-metal, de maneira que se vaze uma fina cinta de metal dentro do canal formado sobre a superfície de arrefecimento; e

f) alisar-se a fita vazada com o alisador de maneira a retirar a película superior de metal ainda no estado de fusão do metal vazado para dentro do canal que se forma na superfície de arrefecimento.
2a. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o funil ser .estacionário e ser o — movimento da superfície de arrefecimento que proporciona o movimento relativo.
3a. - Processo de acordo com a reivindicação 1, ca racterizado pelo facto de a superfície de arrefecimento proporcionada ter a forma de transportador de correia.
4â. - Processo de acordo com a reivindicação 3, ca racterizado pelo facto de o transportador de correia se mover com uma velocidade aproximadamente igual a 1 metro por segundo.
5^. - Processo de acordo com a reivindicação 3, ca racterizado pelo facto de o transportador de correia se deslocar com uma velocidade substâncialmente igual à velocidade com que o metal fundido sai do funil.
6â. - Processo de acordo com a reivindicação 1, ca racterizado pelo facto de o metal fundido introduzido no funil ser numa quantidade tal que, na abertura de descarga, se desenvolver uma pressão metalostática igual a, pelo menos, o

17,5 gramas força/cm (1/4 de polegada quadrada) ao fim de un segundo depois da introdução do referido metal fundido.
7®. - Processo de acordo com a reivindicação 6, ca racterizado pelo facto de compreender a operação adicional de se introduzir metal fundido adicional dentro do funil goil um débito suficiente para manter substancialmente constante a pressão na abertura de descarga durante a operação de vazamento.
8â. - processo de acordo com a reivindicação 1, ca racterizado pelo facto de o alisamento se realizar usando um rolo arrefecido.
9â. - Processo de acordo com a reivindicação 1, ce. racterizado pelo facto de a cinta vazada ter uma espessura

- 15 compreendida entre cerca de 0,5 mm θ 12,7 ® (0,02 - 0,5 Ρθ legada).