BR112013033329B1 - Caixa de contenção e vazamento de metal fundido, e, método para vazar um metal fundido de uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido - Google Patents

Abstract

CAIXA DE CONTENÇÃO E VAZAMENTO DE METAL FUNDIDO, E, MÉTODOS PARA VAZAR UM METAL FUNDIDO DE UMA CAIXA DE CONTENÇÃO E VAZAMENTO DE METAL FUNDIDO E PARA SUBSTITUIR UM CONJUNTO DE VÁLVULA DUPLA UNITÁRIA EM UMA CAIXA DE CONTENÇÃO E VAZAMENTO DE METAL FUNDIDO É descrita uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido com uma seção superior de forma retangular e uma seção inferior de forma piramidal que fornecem um fluxo relativamente constante de metal fundido que é vazado da caixa através de cada de duas válvulas inferiores em dois moldes de fundição separados ao mesmo tempo. As duas válvulas inferiores são contidas em um conjunto de válvula dupla unitária que facilita a substituição exigida pelo desgaste, ou uma troca no local dos copos do canal de entrada nos dois moldes de fundição separados que são cheios com metal fundido.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção diz respeito a uma caixa de vazamento e contenção para metal fundido com uma seção inferior em forma piramidal. A seção inferior tem uma região de base alojando um conjunto de bocal duplo que pode ser usado para controlar independentemente o fluxo de saída de metal fundido da caixa para dois moldes de fundição em conjunto com um par de hastes de tampão, controlando independentemente o fluxo de metal fundido através dos dois bocais no conjunto de bocais duplos.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Em instalações de fundição, metal fundido pode ser manuseado por vários dispositivos, alguns dos quais são revelados nas patentes U.S.: 2.264.740 (Brown), 2.333.113 (Martin et al.), 3.395.840 (Gardner), 3.549.061 (Piene), 3.801.083 (Mantey et al.), 3.848.072 (Dershem et al.), 4.638.980 (Beele) e 4.953.761 (Fishman et al.), publicação do pedido de patente U.S. 2010/0282784 A1 (Pavia et al.) e publicação do pedido de patente U.K. GB 2.229.384 A (Fishman et al.).

[003] Em tais instalações de fundição, metal fundido é frequentemente vazado de uma caixa de contenção de forma retangular ou de fundo de outra maneira plano em um molde de fundição. A caixa de contenção tem uma região de base normalmente alojando um único bocal que controla o fluxo de saída do metal fundido. As caixas de contenção para vazar metal fundido são algumas vezes referidas como panelas, e compreendem um recipiente substancialmente encerrado com um único bocal de vazamento no fundo normalmente controlada por uma haste de tampão que se estende verticalmente através do metal fundido na caixa. A publicação do pedido de patente U.S. 2010/0282784 A1 revela o uso de bocais duplos em uma canaleta. O controle do fluxo de metal fundido da panela ou caixa para o molde de fundição é extremamente importante para moldagem bem-sucedida de partes metálicas. Além do mais, a manutenção da temperatura do bocal de forma que ela corresponda a aproximadamente a do metal fundido é um aspecto importante de um processo de vazamento eficiente. Adicionalmente, a manutenção do estado fundido líquido do metal é também uma consideração importante, especialmente quando o processo de vazamento encontra interrupções inesperadas que podem durar tempos relativamente grandes.

[004] Como uma regra geral, a vazão de metal fundido que está sendo vazado de uma caixa retangular é diretamente proporcional à raiz quadrada do metal fundido na caixa. Esta altura é normalmente referida como parâmetro "coluna de pressão". O parâmetro coluna de pressão (H) controla diretamente a vazão (Q) relacionada com a caixa e ambos são inter-relacionados pela expressão seguinte:

ond Q é igual à vazão do metal fundido que está sendo vazado da caia, e H é igual à coluna de pressão de metal fundido dentro da caixa.

[005] A quantidade de metal fundido que é vazada na vazão (Q) da epressão (1) também depende do volume do metal fundido dentro da própria caixa. Este volume (igual ao produto L x W x H) é determinado pelas dimensões do comprimento (L) e largura (W) da caixa, que permanecem constantes. Adicionalmente, este volume também depende do parâmetro altura ou coluna de pressão (H) do metal fundido na caixa. Uma vez que as dimensões do comprimento e largura da caixa permanecem constantes, à medida que o parâmetro coluna de pressão (H) diminui, assim ocorre com o volume (V) do metal fundido dentro da caixa, bem como a vazão (Q). De fato, este relacionamento dita que uma queda de 75 porcento no volume de metal fundido contido em uma caixa de forma retangular corresponde a uma queda de 75 porcento no parâmetro coluna de pressão (H) e uma queda de cerca de 50 porcento na vazão (Q). É desejável que sejam providos meios para produzir uma vazão (Q) que não dependa diretamente do parâmetro coluna de pressão (H) quando são utilizados bocais duplos em um uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido com uma seção inferior de forma piramidal.

[006] É desejável que seja provida uma caixa de vazamento com meios que forneçam um fluxo relativamente constante de metal fundido que sai da caixa através de um par de bocais e que é recebido por um par de moldes de fundição adjacentes. Uma provisão como esta permite o uso de bocais duplos com pequenas aberturas de maneira a reduzir a formação de escória que de outra forma contribuiria para o entupimento dos bocais. Este fluxo constante também contribui para a moldagem bem-sucedida de partes metálicas.

[007] Caixas de vazamento convencionais podem apresentar problemas de entupimento do bocal por causa de uma queda na temperatura do bocal durante períodos de atraso sem vazamento. Esses períodos de atraso ocorrem à medida que o metal fundido, entre a caixa de os moldes de fundição, é interrompido de maneira a acomodar fundição de molde sequencial. À medida que o bocal começa a resfriar durante esses períodos de atraso sequenciais, escória liquefeita contida em certos metais fundidos, bem como os próprios metais, tende solidificar na superfície interna do bocal de vazamento, finalmente levando ao entupimento do bocal.

[008] Um problema de entupimento adicional pode ocorrer em virtude de um bocal de vazamento convencional poder ser feita de um material refratário e ter uma construção que entra em contato tanto com a casca de aço externa quanto com uma chapa de reforço localizada em torno do bocal da caixa de vazamento. Este contato faz com que a casca externa e a chapa de reforço, ambas normalmente sendo de metal, ajam como dissipadores de calor que extraem calor do bocal de vazamento e dessa maneira diminuem a temperatura do bocal. Esses problemas de dissipação de calor podem ser compensados provendo um fluxo contínuo de metal fundido no bocal que contrabalança a remoção de calor pelas dissipações. Entretanto, se o vazamento de metal fundido não for contínuo, tal construção de bocal leva à criação de diferentes temperaturas ao longo do bocal, que desfavoravelmente submete o bocal a um efeito de resfriamento que contribui para o entupimento.

[009] É desejável que seja provida uma caixa de vazamento com uma seção inferior de forma piramidal, que tem bocais duplos mantidos em um relacionamento de troca de calor com o metal fundido de maneira a prover uma temperatura constante do bocal. Uma construção como esta permite que bocais de vazamento permaneçam a uma temperatura próxima do metal fundido na caixa e efetivamente elimine qualquer efeito de resfriamento encontrado de dispositivos externos que de outra forma contribuiriam para problemas de entupimento.

[0010] Caixas de vazamento de dois bocais de fundo (ou bocal duplo) podem ser utilizadas em linhas de fundição em molde onde dois moldes, em linha (em tandem) ou lado a lado, são cheios com metais fundidos ao mesmo tempo. Dois bocais individuais 20, como mostrado, por exemplo, na figura 7, podem ser providas através de aberturas de bocal fixas separadas na base da seção inferior de forma piramidal da caixa. Entretanto, isto não é preferível, uma vez que os bocais ficarão a uma distância fixa, enquanto a distância entre copos do canal de entrada em uma linha de fundição pode mudar. A substituição adicional de dois bocais individuais é demorada e difícil, particularmente uma vez que a troca dos bocais é realizada enquanto a caixa está extremamente quente. Embora metal fundido quente seja drenado da caixa antes da substituição do bocal, geralmente não é viável esperar a caixa resfriar até perto da temperatura ambiente normal.

[0011] É um objetivo da presente invenção prover um conjunto de bloco de bocal simples (unitária) dupla (gêmea) substituível em uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido com uma seção inferior de forma piramidal que é capaz de acomodar linhas de fundição onde a distância entre os copos do canal de entrada dos dois moldes que estão sendo cheios com metal fundido escoando através dos dois bocais pode mudar.

[0012] É um outro objetivo da presente invenção prover um conjunto de bocal duplo unitário substituível em uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido com uma seção inferior em forma piramidal que é mais facilmente trocado do que dois bocais separados.

[0013] É um outro objetivo da presente invenção prover uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido com uma seção inferior de forma piramidal com bocais de vazamento duplos formados de um conjunto de bocal duplo unitário intercambiável onde o espaçamento entre o par de bocais no conjunto pode ser mudado com base na seleção de um bocal de fundição com as mesmas dimensões gerais, e onde uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido como esta pode ser usada em combinação com dois aparelhos de posicionamento e controle de haste de tampão separados controlando independentemente o fluxo de cada um dos dois bocais no conjunto.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0014] Em um aspecto, a presente invenção é uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido com uma seção superior de forma retangular e uma seção inferior de forma piramidal. Um conjunto de bocal duplo unitário fica localizado na região da base da seção inferior.

[0015] Em um outro aspecto, a presente invenção é uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido com uma seção inferior de forma piramidal com um conjunto de bocal duplo unitário na sua seção inferior para uso no vazamento de metal fundido em dois moldes de fundição ao mesmo tempo. A seção inferior de forma piramidal provê um fluxo relativamente constante do metal fundido que está sendo vazado da caixa através de cada um dos dois bocais no conjunto de bocal duplo unitário.

[0016] Em um outro aspecto, a presente invenção é uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido que tem uma seção superior de forma retangular e uma segunda seção inferior de forma piramidal invertida alojando um conjunto de bocal duplo unitário com um par de bocais. O conjunto de bocal duplo unitário é posicionado em uma região de base da seção inferior de forma piramidal invertida, e é construída de um material termicamente condutor e isolada do contato com a seção inferior de forma piramidal invertida, ficando ainda em contato térmico com o metal fundido contido na caixa durante períodos de vazamento e não vazamento através do par de bocais. Um par de hastes de tampão encaixa o par de bocais para controlar o fluxo de metal fundido a ser vazado através de cada do par de bocais. Cada do par de hastes de tampão pode ser arranjado de forma que, quando as extremidades de inserção do bocal do par de hastes de tampão são inseridas em uma entrada afunilada cônica do par de bocais para interromper o fluxo do metal fundido através do par de bocais, uma porção da entrada afunilada cônica em cada do par de bocais fique em contato com o metal fundido na caixa. Uma chapa de retenção de bocal duplo unitário pode ser presa de forma removível na base da seção inferior de forma piramidal da caixa em torno da saída de cada um do par de bocais no conjunto de bocal duplo unitário.

[0017] Em um outro aspecto, a presente invenção é um método de vazar um metal fundido de uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido com uma seção superior de forma retangular e uma seção inferior de forma piramidal em um par de moldes. A caixa tem um conjunto de bocal duplo unitário localizado em uma base da seção inferior de forma piramidal, e o conjunto de bocal duplo unitário tem um par de bocais. O par de moldes é transportado para um relacionamento de recebimento de metal fundido com a caixa, e com o conjunto de bocal duplo unitário na mesma temperatura do metal fundido na caixa, o metal fundido é vazado da caixa através de cada do par de bocais no conjunto de bocal duplo unitário de forma que 75 porcento do metal fundido contido na caixa sejam vazados no par de moldes com não mais que aproximadamente 30 porcento de diminuição na vazão do metal fundido.

[0018] Em um outro aspecto, a presente invenção é um método de substituir um conjunto de bocal duplo unitário existente em uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido com uma seção superior de forma retangular e uma seção inferior de forma piramidal para vazar metal fundido em um par de moldes. O conjunto de bocal duplo unitário existente fica localizado em uma base da seção inferior de forma piramidal e tem um par de bocais espaçados um do outro a uma primeira distância. Um material isolante envolve o conjunto de bocal duplo unitário existente e uma chapa de retenção do bocal duplo unitário retém o fundo do conjunto de bocal duplo unitário existente na caixa. A chapa de retenção do conjunto de bocal duplo unitário é removida do fundo do conjunto de bocal duplo unitário existente pela remoção de um par de adaptadores de retenção de um par de pilares de retenção que retém a chapa de retenção do conjunto de bocal duplo unitário no fundo da caixa. Um material isolante envolvendo os lados do conjunto de bocal duplo unitário existente é removido para liberar o conjunto de bocal duplo unitário existente da caixa. Um novo conjunto de bocal duplo unitário é inserido no fundo da caixa. O novo conjunto de bocal duplo unitário tem as mesmas dimensões gerais do conjunto de bocal duplo unitário existente com um par de bocais espaçados um do outro a uma segunda distância, cuja distância é diferente da primeira distância para o conjunto de bocal duplo unitário existente. O material isolante é instalado em torno dos lados do novo conjunto de bocal duplo unitário, e a chapa de retenção do conjunto de bocal duplo unitário é instalado no fundo do novo conjunto de bocal duplo unitário inserindo-se o par de adaptadores de retenção no par de pilares de retenção par manter a chapa de retenção do conjunto de bocal duplo unitário contra o fundo do novo conjunto de bocal duplo unitário.

[0019] Esses e outros aspectos da invenção são descritos nesta especificação e reivindicações anexas.

[0020] Com o propósito de ilustrar a invenção, está mostrada nos desenhos uma forma que é atualmente preferida, entretanto, devendo-se entender que esta invenção não está limitada ao arranjo e meios precisos mostrados.

[0021] A figura 1 é uma vista seccional transversal simplificada pela linha A-A na figura 3 de um exemplo de uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido da presente invenção ilustrando um conjunto de bocal duplo unitário instalado na seção inferior de forma piramidal da caixa.

[0022] A figura 2 é uma vista seccional transversal da figura 1 com o conjunto de bocal duplo unitário removido da caixa de contenção e vazamento de metal fundido.

[0023] A figura 3 é uma vista em perspectiva de topo de um exemplo de uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido da presente invenção com um conjunto de bocal de vazamento de fundo duplo unitário na seção inferior de forma piramidal da caixa.

[0024] A figura 4 é uma vista em perspectiva de fundo da caixa de contenção e vazamento de metal fundido mostrada na figura 3.

[0025] A figura 5 é uma vista elevacional lateral da caixa de contenção e vazamento de metal fundido mostrada na figura 3.

[0026] A figura 6 é uma vista plana de fundo da caixa de contenção e vazamento de metal fundido mostrada na figura 3.

[0027] A figura 7 é uma vista em perspectiva de um bocal simples.

[0028] A figura 8 é uma vista em perspectiva de um exemplo de uma chapa de retenção do bocal duplo unitário usada na presente invenção para reter o conjunto de bocal duplo unitário em uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido da presente invenção.

[0029] A figura 9(a) é uma vista em perspectiva de um exemplo de um pilar de retenção usado na presente invenção para montar a chapa de retenção do bocal duplo unitário mostrada na figura 8 no lugar na caixa de contenção e vazamento de metal fundido.

[0030] A figura 9(b) é uma vista em perspectiva de um exemplo de um adaptador usado para reter a chapa de retenção mostrada na figura 8 contra a caixa de contenção e vazamento de metal fundido quando ela é montada nos pilares de retenção mostrados na figura 9(a).

[0031] A figura 10(a) é uma vista isométrica de um exemplo de um conjunto de bocal duplo unitário usado em um exemplo da caixa de contenção e vazamento de metal fundido com uma seção inferior de forma piramidal da presente invenção; a figura 10(b) é uma vista plana de topo do conjunto de bocal duplo unitário mostrado na figura 10(a); a figura 10(c) é uma vista em elevação seccional transversal do conjunto de bocal duplo unitário pela linha C-C na figura 10(b), e a figura 10(d) é uma vista em elevação seccional transversal do conjunto de bocal duplo unitário pela linha D-D na figura 10(a).

[0032] A figura 11 é uma vista em elevação seccional transversal parcial de uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido com uma seção inferior de forma piramidal da presente invenção com um conjunto de bocal de fundo de vazamento duplo unitário da presente invenção sendo usado com dois aparelhos de posicionamento e controle de haste de tampão.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0033] Referindo-se agora aos desenhos, em que números iguais indicam elementos iguais, está mostrado nas figuras um exemplo de uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido 10 com uma seção inferior de forma piramidal com um conjunto de bocal duplo unitário 12 que pode ser usado em sistemas de moldagem automatizados encontrados em fundições. Um sistema de moldagem automatizado típico compreende uma linha de transferência convencional que transporta uma pluralidade de moldes adjacentes para uma estão de fundição onde dois moldes adjacentes que devem ser fundidos são cheios com metal fundido da caixa 10 por meio de bocais 12b e 12c no conjunto de bocal duplo unitário. Tipicamente, quando dois moldes são cheios ao mesmo tempo, a linha de transferência de molde avança dois moldes por vez, tanto em linha quanto lado a lado, a uma velocidade constante. A caixa de contenção e vazamento de metal fundido 10 fornece a fonte de metal fundido a ser usado para a fundição dos moldes.

[0034] A caixa de contenção e vazamento de metal fundido 10 tem posicionado na sua região de base de forma piramidal pelo menos um conjunto de bocal duplo unitário 12. A caixa de contenção e vazamento de metal fundido 10 pode ficar posicionada diretamente acima de um par de moldes de fundição 80, como mostrado, por exemplo, na figura 11. Se exigido para uma instalação particular, é provido um par de conjuntos de trole direcional X e direcional Y dispostos ortogonalmente, revelado, por exemplo, na publicação do pedido de patente UK no. GB 2.229.384 A para permitir ajuste das posições dos dois bocais em relação aos copos do canal de entrada 80a nos moldes 80 nos quais o metal fundido é vazado.

[0035] A caixa de contenção e vazamento de metal fundido 10 compreende uma seção superior de forma retangular 10a e uma seção inferior de forma piramidal 10b. Uma casca estrutural externa 14 contém pelo menos uma camada de material refratário 16 que forma os volumes internos de forma retangular e piramidal de contenção de metal fundido. Como na tecnologia anterior, a caixa 10 pode ter uma tampa da caixa que se estende através da porção superior da seção de forma retangular 10a. Metal fundido pode ser alimentado na caixa 10 através de uma abertura fechável na tampa da caixa. A caixa 10 pode ter um orifício de descarga 92 formado na seção 10a para vazamento de metal fundido da caixa quando a caixa é basculada, como revelado, por exemplo, na publicação do pedido de patente U.K. no GB 2.229.384 A.

[0036] Como na tecnologia anterior, a caixa 10 pode ser opcionalmente dividida por um defletor vertical de material refratário ao calor em uma seção de vazamento e uma seção de recarga, como adicionalmente revelado, por exemplo, na publicação do pedido de patente U.K. no. GB 2.229.384A.

[0037] A tampa da caixa pode ter uma única abertura, ou um par de aberturas separadas, que fornece uma passagem para a inserção de duas hastes de tampão 94 na caixa 10. As hastes de tampão e os aparelho de posicionamento e controle associados podem ser como revelado na patente U.S. no. 4.953.761 ou publicação do pedido de patente U.S. no. 2010/0282784 A1, ambos os quais estão aqui incorporados pela referência nas suas íntegras. Hastes de tampão 94 podem ser independentemente posicionadas com as pontas da haste de tampão 94a assentadas (encaixadas) nas entradas 12b' e 12c' dos bocais 12b e 12c para bloquear o fluxo de metal fundido, ou independentemente levantadas pelo aparelho de posicionamento e controle associado para permitir o fluxo de metal fundido através de uma ou ambos os bocais.

[0038] Se exigido para uma aplicação particular, a caixa de contenção e vazamento de metal fundido 10 pode incluir dispositivo para bascular a si própria, como revelado, por exemplo, na publicação do pedido de patente U.K. GB 2.229.384 A, de forma que metal fundido não utilizado possa ser removido da caixa através do orifício de descarga 92.

[0039] O conjunto de bocal duplo unitário 12 é construído de um material termicamente condutor e estende-se para cima dentro da caixa 10 de forma que suas superfícies de entrada periféricas superiores 12a e 12a' constantemente permaneçam em contato com o metal fundido (M) mantido dentro da caixa 10, quer a haste de tampão esteja ou não em encaixe com uma ou ambos dos bocais dentro do conjunto 12. O conjunto de bocal duplo unitário 12 é preferivelmente construído de um material de alumina/sílica ou outro metal refratário de baixa resistência térmica adequado, e os bocais nele usados preferivelmente têm dimensões internas circulares com entradas em forma de funil cônicas 12b' e 12c' e saídas de forma cilíndrica 12b" e 12c". A construção do conjunto de bocal duplo unitário 12 permite seu contato constante com o metal fundido no interior da caixa 10, particularmente na região central 12a' do conjunto entre os bocais. Este contato constante faz com que os dois bocais dentro do conjunto 12 permaneçam sempre em um relacionamento de troca de calor com o metal fundido. Este relacionamento de troca de calor retarda qualquer entupimento dos dois bocais que pode de outra forma ocorrer durante qualquer condição de resfriamento à qual os bocais podem estar sujeitos.

[0040] Adicionalmente, a construção do conjunto de bocal duplo unitário 12 elimina o problema de dissipação de calor, onde a estrutura metálica (casca 14 e uma chapa de reforço que é usada para suportar um bocal de vazamento, como revelado na publicação do pedido de patente U.K. GB 2.229.384 A) da própria caixa 10 extrai energia térmica dos bocais de vazamento. Na presente invenção, o conjunto de bocal duplo unitário 12 é envolto por um material isolante 18 (como mostrado na figura 1) que isola o conjunto de bocal duplo de dissipadores de calor, junto com separadores de isolamento 70a na chapa de retenção do conjunto de bocal duplo 70, como descrito adicionalmente a seguir.

[0041] O conjunto de bocal duplo unitário 12 está mostrado, por exemplo, na figura 11, instalado em uma caixa de contenção e vazamento de metal fundido com uma seção inferior de forma piramidal. Detalhes de um exemplo de um conjunto de bocal duplo unitário 22 que pode ser usado na presente invenção estão ilustrados na figura 10(a) até a figura 10(d). O conjunto de bocal duplo unitário 22 pode também ser usado em uma canaleta de fundo plano, descrito na publicação do pedido de patente U.S. 2010/0282784 A1. Na figura 10(a), as dimensões gerais de um conjunto de bocal duplo unitário particular 22 são selecionadas com base no espaçamento máximo entre os copos do canal de entrada no par de moldes no qual metal fundido deve ser vazado através dos bocais no conjunto de bocal duplo unitário. Na figura 10(a), o espaçamento máximo entre os centros do bocal é definido como x1 entre os bocais 24a e 24b na forma fundida, ou de outra maneira formada, dentro do conjunto de bocal duplo unitário. Subsequente à instalação e uso do conjunto de bocal duplo unitário 22, mostrado na figura 10(a), uma exigência de bocais espaçados mais estritamente, tal como o par de bocais 24a' e 24b' na figura 10(b) com um espaçamento x2 entre os centros do bocal, pode ser fundida, ou de outra maneira formada, em um conjunto de bocal duplo unitário com as mesmas dimensões gerais do conjunto de bocal duplo unitário mostrado na figura 10(a) para acomodar uma distância entre os centros do copo do canal de entrada que é menor que o espaçamento máximo.

[0042] Embora um conjunto de bocal seja formado de materiais resistentes ao calor, o conjunto de bocal desgastará durante o uso com exposição ao fluxo de metais fundidos e tem que ser substituído. Tipicamente, a substituição é realizada sem deixar que a estrutura da caixa de vazamento em volta do conjunto de bocal resfrie e, portanto, é preferível realizar a troca do conjunto de bocal o mais rápido e eficientemente possível. Em uma aplicação de vazamento duplo, um conjunto de bocal duplo simples, tal como o conjunto de bocal duplo 12 ou 22 na figura 10(a) a figura 10(d) atende esta exigência. Adicionalmente, um conjunto de bocal duplo simples da presente invenção permite que a distância entre as aberturas de cada bocal seja originalmente fundida ou de outra maneira formada. Por exemplo, como mostrado na figura 10(b), a distância x1 entre os centros das aberturas do bocal para o par de bocais 24a e 24b (mostrado em linhas cheias) na forma fundida em um primeiro conjunto de bocal duplo, pode ser mudado para a distância x2 entre os centros das aberturas do bocal para o par de bocais 24a' e 24b' (mostrado em linhas tracejadas) na forma fundida em um segundo conjunto de bocal duplo com as mesmas dimensões gerais do primeiro conjunto de bocal duplo. Assim, uma mudança significante na distância entre posições relativas de cada bocal em um conjunto de bocal duplo simples com as mesmas dimensões gerais pode ser conseguida. Comparativamente, se forem usados dois conjuntos de bocal de troca simples, a distância entre os centros das aberturas do bocal tem que ser realizada durante a real adaptação dos dois conjuntos de bocal de reposição simples no fundo de uma caixa de vazamento a quente. A capacidade de mudar o comprimento entre centros das duas aberturas do bocal separadas está relacionada com o comprimento (ou localização) entre copos do canal de entrada 80a em moldes adjacentes em uma linha de molde automática de vazamento duplo, como mostrado, por exemplo, na figura 11. Ou seja, em um processo de vazamento duplo utilizando a caixa de contenção e vazamento de metal fundido com uma seção inferior de forma piramidal, se as localizações relativas dos copos do canal de entrada em moldes adjacentes em uma linha automatizada de moldes mudarem, então as localizações relativas dos bocais duplos também necessitarão ser mudadas, trocando os conjuntos de bocal. Recursos de posicionamento da haste de tampão do aparelho de posicionamento e controle da haste de tampão 10 revelado na publicação do pedido de patente U.S. 2010/0282784 A1 pode ser usado para ajustar rapidamente a posição da haste de tampão de cada aparelho às mudanças nas posições dos bocais em um conjunto de bocal duplo unitário recém-instalado.

[0043] A figura 8 ilustra um exemplo de uma chapa de retenção do bocal duplo unitário 70 que pode ser usado para prover suporte para um conjunto de bocal duplo instalado na caixa de contenção e vazamento de metal fundido da presente invenção. Pilares de retenção 72 (na figura 9(a)) podem ser adequadamente conectados no fundo da caixa 10, tanto diretamente quanto por meio de braçadeiras de conexão desencontradas intermediárias 72a. Deslocamentos anulares 70a na chapa de retenção 70 são montados no fundo da caixa com aberturas 70c em torno das saídas 12b" e 12c" de cada bocal e o comprimento dos pilares de retenção 72 passando através das aberturas 70b na chapa de retenção. Um adaptador 74, por exemplo, como mostrado na figura 9(b), é inserido na abertura 72' em cada pilar de retenção para prender a chapa de retenção do bocal duplo unitário no lugar. Na troca de um conjunto de bocal duplo, adaptadores 74 são removidos dos pilares de retenção para liberar a chapa para prover um meio rápido de remoção de um conjunto de bocal duplo unitário instalado. Depois que o material isolante 18 é removido, o bocal duplo unitário instalado pode ser removido da caixa 10, e substituído por um conjunto de bocal duplo unitário novo com material isolante novo empacotado em torno dela e a chapa de retenção do bocal duplo unitário é reinstalada. Assim, o problema de dissipação de calor da tecnologia anterior é substancialmente eliminado na presente invenção, uma vez que o conjunto de bocal duplo unitário 12 é substancialmente envolto por material isolante 18 e os deslocamentos anulares isolantes 70a no conjunto de bocal duplo unitário. Este arranjo, em combinação com regiões 12a e 12a' do conjunto de bocal duplo que sempre ficam em contato com metal fundido na caixa, efetivamente eliminam o problema de entupimento previamente mencionado.

[0044] Como mostrado nas figuras, a caixa 10 compreende uma seção superior de forma retangular 10a e uma seção piramidal invertida inferior 10b alojando o conjunto de bocal duplo unitário 12 na sua região do fundo. A seção superior de forma retangular 10a pode conter um volume V1 de metal fundido que pode ser expresso como:

em que W e L, respectivamente, representam as dimensões da largura e comprimento 10, e H representa a dimensão da coluna de pressão (H).

[0045] A seção piramidal invertida inferior 10b pode conter um volume V2 de metal fundido que pode ser expresso como:

[0046] O volume total VT da caixa 10, quando cheia com metal fundido, pode ser expresso como:

[0047] A forma da caixa 10, em particular a seção de forma piramidal 10b, vantajosamente fornece um fluxo relativamente constante (Q) (como previamente discutido com referência à expressão (1)) de metal fundido para fora de cada bocal no conjunto de bocal duplo para um molde de fundição. Como previamente discutido, a vazão relativamente constante (Q) não é somente vantajosa para o processo de fundição em molde em si, mas permite o uso de bocais com pequenas aberturas, que, por sua vez, facilitam a tarefa de controlar precisamente a saída de metal fundido da caixa 10. Em particular, a seção de forma piramidal 10b fornece uma configuração de vazamento que possibilita que aproximadamente 75 porcento do volume (VT) de metal fundido contido na caixa 10 seja vazado em um par de moldes de fundição pelos bocais duplos com uma queda correspondente de somente 50 porcento na coluna de pressão (H), e uma queda de somente cerca de 30 porcento na vazão (Q). A vazão (Q) e os parâmetros de coluna de pressão (H) providos pela presente invenção forçam o metal fundido através de cada qual dos bocais de vazamento duplas de uma maneira relativamente constante.

[0048] Em alguns exemplos da invenção, o par de bocais no conjunto de bocal duplo unitário não precisa ter dimensões similares.

[0049] Reentrâncias 10c podem ser providas no exterior da caixa de contenção e vazamento de metal fundido 10, como mostrado na figura 10(c) para localizar o aparelho de formação de imagem para determinação de quando metal fundido atingiu um nível exigido em cada um dos dois copos do canal de entrada que está sendo cheio pelos bocais abertos no conjunto de bocal duplo unitário revelado, por exemplo, na patente U.S. 4.744.407.

[0050] A presente invenção foi descrita em termos de exemplos e modalidades preferidas. Equivalentes, alternativas e modificações, além daquelas expressamente declaradas, são possíveis e estão dentro do escopo da invenção.

Claims (8)

1. Caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido para conter um volume de metal fundido (M) em uma temperatura de metal fundido, a caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido tendo: uma camada de suporte estrutural (14) e pelo menos uma camada de material isolante interna (16) para manter a temperatura de metal fundido do volume de metal fundido (M) dentro da caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido; uma seção superior de forma retangular (10a) para receber o volume de metal fundido (M) através de uma abertura fechável na seção superior de forma retangular (10a) da caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido, a abertura fechável sendo disposta em uma tampa estendida sobre a seção superior de forma retangular; um conjunto de bocal duplo unitário (12); e, um par de haste de tampão (94) que encaixa um par de bocais (12b, 12c) no conjunto de bocal duplo unitário (12) para controlar o fluxo do metal fundido (M) a ser vazado através de cada do par de bocais (12b, 12c); caracterizada pelo fato de que compreende: uma seção inferior de forma piramidal invertida (10b) compreendendo uma região inclinada descendente se estendendo a partir da seção superior de forma retangular (10a) até uma seção inferior, a seção inferior de forma piramidal invertida (10b) compreendendo não mais do que um terço do volume da seção superior de forma retangular (10a); o par de bocais (12b, 12c) construído de um metal refratário de baixa resistência térmica para manter uma relação de troca térmica entre o par de bocais (12b, 12c) e o metal fundido (M); e, o conjunto de bocal duplo unitário (12) localizado na região da base da seção inferior de forma piramidal invertida (10b) para vazar 75 por cento do volume de metal fundido (M) recebido através da abertura fechável com uma queda correspondente de não mais do que 30 por cento na vazão através de cada um do par de bocais (12b, 12c), o conjunto de bocal duplo unitário (12) termicamente isolado do contato com a seção inferior de forma piramidal invertida (10b) por um material isolante térmico (18), e em contato térmico com o metal fundido (M) contido na caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido durante períodos de vazamento e não vazamento.

2. Caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o conjunto de bocal duplo unitário (12) é construído de um material selecionado entre alumina e sílica.

3. Caixa de contenção e vazamento de metal fundido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada do par de bocais (12b, 12c) tem uma entrada afunilada cônica (12b’, 12c’) e uma extremidade de inserção do bocal (94a) de cada do par de haste de tampão (94) é arranjada de forma que, quando as extremidades de inserção do bocal (94a) do par de hastes de tampão (94) são inseridas na entrada afunilada cônica (12b’, 12c’) do par de bocais (12b, 12c) para interromper o fluxo de metal fundido (M) através do par de bocais (12b, 12c), uma porção da entrada afunilada cônica (12b’, 12c’) em cada do par de bocais (12b, 12c) fica em contato com o metal fundido (M) na caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido.

4. Caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente uma chapa de retenção do bocal duplo unitário (70) presa de forma removível na seção de base da seção inferior de forma piramidal (10b) da caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido em torno de uma saída de cada do par de bocais (12b, 12c) no conjunto de bocal duplo unitário (12).

5. Caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a chapa de retenção do bocal duplo unitário (70) é presa de forma removível na região de base da seção inferior de forma piramidal (10b) da caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido por um par de pilares de retenção (72) preso na seção de base da seção inferior de forma piramidal (10b) e um encaixe de retenção (74) passando através de cada um dos pilares de retenção (72) abaixo da chapa de retenção do bocal duplo unitário (70).

6. Caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o conjunto de bocal duplo unitário (12) é termicamente isolado do contato com a seção inferior de forma piramidal invertida (10b) pela combinação de um material isolante térmico (18) envolvendo o conjunto de bocal duplo unitário (12) e um separador isolante térmico (70a) instalados em torno da saída de cada um do par de bocais (12b, 12c), o separador isolante (70a) sendo disposto entre um fundo do conjunto de bocal duplo unitário (12) e um lado superior da chapa de retenção do bocal duplo unitário (70).

7. Método para vazar um metal fundido (M) a uma temperatura de metal fundido de uma caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido com uma seção superior de forma retangular (10a) em um par de moldes (80), a caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido tendo uma camada de suporte estrutural (14) externa, pelo menos uma camada de material isolante interna (16) para manter a temperatura de metal fundido do volume de metal fundido (M) dentro da caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido, e um conjunto de bocal duplo unitário, o conjunto de bocal duplo unitário (12) tendo um par de bocais (12b, 12c), o método compreendendo: alimentar o volume do metal fundido (M) na seção superior de forma retangular (10a) através de uma abertura fechável disposta em uma tampa estendida na seção superior de forma retangular (10a); transportar o par de moldes (80) para um relacionamento de recebimento de metal fundido com a caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido; caracterizado por: posicionar o conjunto de bocal duplo unitário (12) em uma seção de base de uma seção inferior de forma piramidal invertida (10b) da caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido, a seção inferior de forma piramidal invertida (10b) compreendendo uma região inclinada descendente se estendendo a partir da seção superior de forma retangular (10a) até uma seção inferior, a seção inferior de forma piramidal invertida (10b) compreendendo não mais do que um terço do volume da seção superior de forma retangular (10a); manter o par de bocais (12b, 12c) na temperatura de metal fundido por meio de contato constante do par de bocais (12b, 12c) com o metal fundido (M) de forma que o par de bocais (12b, 12c) e o metal fundido (M) são mantidos em uma relação de troca térmica; envolver os lados do conjunto de bocal unitário (12) com um material isolante (18) para isolar o conjunto de bocal unitário (12) de contato com a seção inferior de forma piramidal invertida (10b); e, vazar o metal fundido (M) da caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido através de cada uma do par de bocais (12b, 12c) no conjunto de bocal duplo unitário (12) de forma que 75 porcento do metal fundido (M) contido na caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido sejam vazados no par de moldes (80) sem mais que aproximadamente 30 porcento de diminuição na vazão do metal fundido (M).

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, o conjunto de bocal duplo unitário (12) tendo o par de bocais (12b, 12c) espaçados um do outro a uma primeira distância, e uma chapa de retenção do bocal duplo unitário (70) retendo o fundo do conjunto de bocal duplo unitário (12) na caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido, caracterizado pelo fato de que o método compreende as etapas de: remover a chapa de retenção do bocal duplo unitário (70) do fundo do conjunto de bocal duplo unitário (12), removendo um par de encaixes de retenção (74) de um par de pilares de retenção (72) que retém a chapa de retenção do conjunto de bocal duplo unitário (70) no fundo da caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido; remover um material isolante (18) em volta dos lados do conjunto de bocal duplo unitário (12) para liberar o conjunto de bocal duplo unitário (12) da caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido; inserir um conjunto de bocal duplo unitário (12) de substituição no fundo da caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido, o conjunto de bocal duplo unitário (12) de substituição tendo as mesmas dimensões gerais do conjunto de bocal duplo unitário (12) liberado da caixa (10) de contenção e vazamento de metal fundido, o conjunto de bocal duplo unitário (12) de substituição tendo um par de bocais de substituição espaçados um do outro a uma segunda distância, a segunda distância sendo diferente da primeira distância; instalar o material isolante (18) em torno dos lados no conjunto de bocal duplo unitário (12) de substituição; e instalar a chapa de retenção do conjunto de bocal duplo unitário (70) no fundo do conjunto de bocal duplo unitário (12), inserindo o par de encaixes de retenção (74) no par de pilares de retenção (72) para reter a chapa de retenção do conjunto de bocal duplo unitário (70) contra o fundo do conjunto de bocal duplo unitário (12) de substituição.

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