Fundición secuencial de metales que tiene el mismo o coeficientes similares de contracción.

Aparato (10) para la fundición de un lingote de metal compuesto,

que comprende:

una cavidad de molde (13) generalmente rectangular de extremos abiertos que tiene una porción de extremo de entrada (18), una abertura de extremo de descarga (22), y un bloque inferior móvil (21) adaptado para encajar dentro del extremo de descarga y que se mueve axialmente en el molde durante la colada;

al menos una pared divisoria enfriada (19) en la porción de extremo de entrada del molde para dividir la porción de extremo de entrada en al menos dos cámaras de alimentación; y

un alimentador (20) para la alimentación de metal (23) para una capa interior (12) a una de dichas al menos dos cámaras de alimentación y al menos un alimentador adicional (20) para la alimentación de metal (24) para al menos una capa exterior (11) a al menos una otra de dichas cámaras de alimentación; y caracterizado porque dicha al menos una pared divisoria tiene una superficie de contacto con metal (40) en uso que contacta con dicho metal de dicha al menos una capa exterior, estando dispuesta dicha superficie en un ángulo inclinado alejándose de dicho metal de dicha capa exterior en una dirección de flujo de metal a través de dicho molde, siendo dicho ángulo mayor en un centro de dicha al menos una pared divisora que en posiciones adyacentes a los extremos longitudinales de dicha al menos una pared divisora.

Fundición secuencial de metales que tiene el mismo o coeficientes similares de contracción

Campo técnico

Esta invención se refiere a la fundición de metales, en particular aluminio y aleaciones de aluminio, mediante técnicas de fundición de enfriamiento directo (DC) . Más particularmente, la invención se refiere a la cofundición de capas de metal mediante fundición de enfriamiento directo que implica la solidificación secuencial.

Antecedentes de la técnica

Los lingotes de metal son comúnmente producidos por fundición de enfriamiento directo de metales fundidos. Esto implica el vertido de un metal fundido en un molde que tiene paredes enfriadas, un extremo superior abierto y (después del arranque) un extremo inferior abierto. El metal fundido se introduce en el molde en el extremo superior abierto y se enfría y se solidifica (al menos exteriormente) a medida que pasa a través del molde. El metal solidificado en forma de un lingote emerge desde el extremo inferior abierto del molde y desciende a medida que avanza la operación de fundición. En otros casos, la fundición se lleva a cabo horizontalmente, pero el procedimiento es esencialmente el mismo. Tales técnicas de fundición son especialmente adecuadas para la fundición de aluminio y aleaciones de aluminio, pero se pueden emplear también para otros metales.

Las técnicas de fundición DC de este tipo se describen ampliamente en la patente US No. 6.260.602 de Wagstaff, que se refiere exclusivamente a la fundición de lingotes monolíticos, es decir, lingotes hechos del mismo metal en su totalidad y fundidos en una sola capa. Aparatos y procedimientos para la fundición de estructuras de capas mediante técnicas de solidificación secuencial se describen en la publicación de patente US No. 2005/0011630 A1 de Anderson et al. La solidificación secuencial implica la fundición de una primera capa y, a continuación, posteriormente pero en la misma operación de fundición, fundir una capa de otros metales sobre la primera capa una vez que ha alcanzado un grado adecuado de solidificación. Las variaciones incluyen la fundición de capas exteriores de un primer lingote de múltiples capas, y luego fundir una capa de núcleo a las capas exteriores una vez que las capas exteriores se han solidificado adecuadamente.

El documento US 4.567.936 divulga un procedimiento y un sistema para la fundición de un artículo de metal compuesto, donde uno de los principales componentes estructurales del lingote comprende una aleación de aluminio-litio. Se evita que el componente de aluminio-litio durante la fundición entre en contacto directo con el refrigerante de enfriamiento, con el que el litio podría reaccionar violentamente.

El documento WO 2007/098583 describe un procedimiento y un aparato para la fundición de metales para formar un lingote que tiene al menos dos capas formadas mediante solidificación secuencial.

Aunque estas técnicas son eficaces y exitosas, se ha descubierto por parte del inventor de la presente invención que pueden surgir dificultades cuando se intenta emplear la técnica de solidificación secuencial con ciertas combinaciones de aleaciones, particularmente las que tienen los mismos o coeficientes de contracción muy similares sobre la solidificación y el enfriamiento. En particular, cuando tales metales se funden secuencialmente, se ha encontrado que la capa de revestimiento puede no unirse de forma segura con la capa de núcleo como sería de 45 desear, en particular, en la región central del lingote compuesto.

Por tanto, existe una necesidad de mejorar el equipo y las técnicas de fundición cuando se cofunden metales de este tipo.

Divulgación de la invención

Una realización de ejemplo proporciona un aparato para la fundición de un lingote de metal compuesto. El aparato comprende una cavidad de molde generalmente rectangular de extremo abierto que tiene una porción de extremo de entrada, una abertura de extremo de descarga, y un bloque inferior móvil adaptado para ajustarse dentro del 55 extremo de descarga y para mover axialmente del molde durante la fundición. Al menos una pared divisoria enfriada se proporciona en la porción de extremo de entrada del molde para dividir la porción de extremo de entrada en al menos dos cámaras de alimentación. El aparato incluye un alimentador para alimentar metal para una capa interior a una de las al menos dos cámaras de alimentación y al menos un alimentador adicional para alimentar metal para al menos una capa exterior en al menos otra de las cámaras de alimentación. La al menos una pared divisoria tiene una superficie de contacto de metal que, en uso, contacta con el metal de la al menos una capa exterior, inclinándose la superficie que está dispuesta en un ángulo alejándose del metal de la capa exterior en una dirección de flujo de metal a través del molde, siendo el ángulo mayor en un centro de la al menos una pared divisora que en posiciones adyacentes a los extremos longitudinales de la al menos una pared divisora.

Otra realización de ejemplo proporciona un procedimiento de fundición de un lingote compuesto, que comprende las etapas de: proporcionar un aparato para la fundición de un lingote de metal compuesto, incluyendo el aparato una

cavidad de molde generalmente rectangular de extremo abierto que tiene una porción de extremo de entrada, una abertura de extremo de descarga, y un bloque de fondo móvil adaptado para encajar dentro del extremo de descarga y para mover axialmente el molde durante la fundición, al menos una pared divisoria enfriada en la porción de extremo de entrada del molde para dividir la porción de extremo de entrada en al menos dos cámaras de 5 alimentación, y un alimentador para alimentar metal para una capa interior a una de las al menos dos cámaras de alimentación y al menos un alimentador adicional para alimentar metal para al menos una capa exterior a al menos otra de las cámaras de alimentación, donde la al menos una pared divisora tiene una superficie de contacto de metal que en uso contacta con el metal de la al menos una capa exterior, estando dispuesta la superficie en un ángulo que se inclina alejándose del metal de la capa exterior en una dirección de flujo de metal a través del molde, y siendo el ángulo mayor en un centro de la al menos una pared divisora que en posiciones adyacentes a los extremos longitudinales de la al menos una pared divisora; alimentar un metal para una capa interior para una de las al menos dos cámaras de alimentación; alimentar un metal para al menos una capa exterior de al menos otra de las cámaras de alimentación, donde el metal para la capa interior y el metal para la al menos una capa exterior se eligen para tener los mismos o similares coeficientes de contracción; y mover axialmente el bloque inferior del molde para permitir que un lingote emerja desde la abertura del extremo de descarga del aparato.

Otra realización de ejemplo proporciona un procedimiento de fundición de un lingote de metal compuesto que tiene una capa interior hecha de un metal y al menos una capa de revestimiento exterior de otro metal, que comprende las etapas de:

proporcionar un aparato para la fundición de un lingote de metal compuesto, siendo dicho aparato un aparato de fundición de enfriamiento directo que tiene al menos una pared divisoria que forma al menos dos cámaras en dicho aparato, estando dispuesta dicha al menos una pared divisoria en un ángulo inclinado hacia el exterior en una dirección hacia abajo alejándose del metal suministrado para dicha al menos una capa exterior, y siendo dicho ángulo mayor en un centro de dicha al menos una pared divisora que en posiciones en dicho dicha al menos una pared divisoria adyacente a los extremos longitudinales de la misma; alimentar metal para una capa interior en una de dichas al menos dos cámaras de alimentación; alimentar un metal para al menos una capa exterior en al menos otra de dichas cámaras de alimentación, donde dicho metal para la capa interior y el metal para la al menos una capa exterior se eligen para tener los mismos o similares coeficientes de contracción. No se entiende realmente por qué la cofundición de metales de coeficientes similares de contracción puede causar problemas de adherencia entre las capas de metal resultantes, pero esto se ha observado empíricamente por los inventores de la presente invención.

Los coeficientes de contracción de metales y aleaciones son generalmente bien conocidos y fácilmente disponibles a partir de trabajos de referencia, ya que se considera que son una de las propiedades esenciales que necesitan ser conocidas para diversos usos de los metales. Las comparaciones de los coeficientes, y el cálculo de sus diferencias porcentuales, por lo tanto,... [Seguir leyendo]

1. Aparato (10) para la fundición de un lingote de metal compuesto, que comprende:

una cavidad de molde (13) generalmente rectangular de extremos abiertos que tiene una porción de extremo de entrada (18) , una abertura de extremo de descarga (22) , y un bloque inferior móvil (21) adaptado para encajar dentro del extremo de descarga y que se mueve axialmente en el molde durante la colada; al menos una pared divisoria enfriada (19) en la porción de extremo de entrada del molde para dividir la porción de extremo de entrada en al menos dos cámaras de alimentación; y un alimentador (20) para la alimentación de metal (23) para una capa interior (12) a una de dichas al menos dos cámaras de alimentación y al menos un alimentador adicional (20) para la alimentación de metal (24) para al menos una capa exterior (11) a al menos una otra de dichas cámaras de alimentación; y caracterizado porque dicha al menos una pared divisoria tiene una superficie de contacto con metal (40) en uso que contacta con dicho metal de dicha al menos una capa exterior, estando dispuesta dicha superficie en un ángulo inclinado alejándose de dicho metal de dicha capa exterior en una dirección de flujo de metal a través de dicho molde, siendo dicho ángulo mayor en un centro de dicha al menos una pared divisora que en posiciones adyacentes a los extremos longitudinales de dicha al menos una pared divisora.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicho al menos un alimentador adicional (20) está colocado para introducir dicho metal para dicha capa exterior en dicho molde en una posición en dicho molde más cerca de dicha porción de extremo de entrada del molde que dicho alimentador (20) para la alimentación de dicho metal para dicha capa interior.

3. Aparato según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dicho ángulo de dicha superficie de dicha al menos una pared divisoria en dicho centro es al menos el doble dicho ángulo en dichas posiciones adyacentes a dichos extremos longitudinales del mismo.

4. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 ó 3, en el que dicho ángulo de dicha al menos una pared divisoria es de al menos 3º en dicho centro y no más de 2º en posiciones adyacentes a dichos extremos 30 longitudinales del mismo.

5. Aparato según cualquier reivindicación anterior, en el que dicho ángulo de dicha al menos una pared divisoria está en un intervalo de 3 a 7º en dicho centro y en un intervalo de 1 a 2º en las posiciones adyacentes a dichos extremos longitudinales del mismo.

6. Aparato según cualquier reivindicación anterior, en el que dicha al menos una pared divisoria tiene una región central alargada, y en el que dicho ángulo permanece constante dentro de dicha región central y luego disminuye más allá de dicha región central de dichas posiciones adyacentes a dichos extremos longitudinales.

7. Aparato según cualquier reivindicación anterior, en el que, en uso, dicha capa interior tiene un colector de metal fundido que tiene variaciones en la profundidad desde un extremo longitudinal de dicha capa a otro extremo longitudinal, y en el que las variaciones de dicho ángulo de dicha superficie de dicha al menos una pared divisoria tienen lugar en posiciones que corresponden a variaciones significativas de la profundidad de dicho colector.

8. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que las variaciones de dicho ángulo de dicha superficie de dicha al menos una pared divisora tienen lugar gradualmente y linealmente entre dichos extremos longitudinales del mismo.

9. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que las variaciones de dicho ángulo de 50 conicidad de dicha superficie de dicha al menos una pared divisoria tienen lugar aproximadamente en un cuarto de punto y tres cuartos de punto lo largo de dicha pared divisoria.

10. Un procedimiento de fundición de un lingote de metal compuesto (17) que tiene una capa interior (12) hecha de un metal (23) y al menos una capa de revestimiento exterior (11) de otro metal (24) que comprende las etapas de:

proporcionar un aparato (10) para la fundición de un lingote de metal compuesto, siendo dicho aparato un aparato de colada con enfriamiento directo que tiene al menos una pared divisoria (19) que forma al menos dos cámaras en dicho aparato, estando dispuesto dicha al menos una pared divisoria en un ángulo inclinado hacia el exterior en una dirección hacia abajo alejándose del metal suministrado por dicha al menos una capa exterior, y 60 siendo dicho ángulo mayor en un centro de dicha al menos una pared divisora que en las posiciones en dicha al menos una pared divisoria adyacente a los extremos longitudinales de la misma; alimentar metal para una capa interior en una de dichas al menos dos cámaras de alimentación; y alimentar un metal para al menos una capa exterior de al menos una otra de dichas cámaras de alimentación, en el que dicho metal para la capa interior y el metal para la al menos una capa exterior se eligen para tener los 65 mismos o similares coeficientes de contracción.

11. Un procedimiento según la reivindicación 10, en el que dicho metal de dicha capa interior y dicho metal de dicha al menos una capa exterior se eligen para tener similares pero no los mismos coeficientes de contracción.

12. Un procedimiento según la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en el que dicho metal de dicha al menos una

capa exterior se introduce en dicho molde en una posición en dicho molde superior a una posición elegida para la introducción de dicho metal para dicha capa interior.

13. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10, 11 ó 12, en el que dicho ángulo en dicho centro se elige para estar en el intervalo de 3 a 7º y el ángulo adyacente a dichos extremos longitudinales se elige 10 para estar en el intervalo de 1 a 2º .

14. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que el aparato (10) está configurado según la reivindicación 1 y el procedimiento comprende además la etapa de mover dicho bloque inferior (21) axialmente en dicho molde para permitir que un lingote emerja de dicha abertura de extremo de descarga de 15 dicho aparato.