ES2712145T3 - Caja de contención y vertido de metal fundido con boquillas de vertido duales - Google Patents

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ES2712145T3 ES12803861T ES12803861T ES2712145T3 ES 2712145 T3 ES2712145 T3 ES 2712145T3 ES 12803861 T ES12803861 T ES 12803861T ES 12803861 T ES12803861 T ES 12803861T ES 2712145 T3 ES2712145 T3 ES 2712145T3
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Abstract

Una caja (10) de contención y vertido de metal fundido para contener un volumen de un metal fundido (M) a una temperatura de fundición, donde la caja (10) de contención y vertido de metal fundido tiene: una capa (14) de soporte estructural externa y al menos una capa (16) de material aislante térmico interna para mantener la temperatura de fundición del volumen de metal fundido (M) en la caja (10) de contención y vertido de metal fundido; una sección (10a) superior de forma rectangular para recibir el volumen de metal fundido (M) a través de una abertura, que se puede cerrar, en la sección (10a) superior de forma rectangular de la caja (10) de contención y vertido de metal fundido, estando dispuesta la abertura que se puede cerrar en una tapa extendida sobre la sección superior de forma rectangular; una unidad (12) de boquilla dual unitaria; y un par de varillas (94) de detención que se acoplan a un par de boquillas (12b, 12c) en la unidad (12) de boquilla dual unitaria para controlar un flujo del metal fundido (M) vertido a través de cada una de las boquillas (12b, 12c) caracterizada por una sección (10b) inferior de forma piramidal invertida que comprende una región inclinada hacia abajo que se extiende desde la sección (10a) superior de forma rectangular hacia una región inferior, comprendiendo la sección (10b) inferior de forma piramidal invertida no más de un tercio del volumen de la sección superior de forma rectangular; el par de boquillas (12b, 12c) construido de un metal refractario de baja resistencia térmica para mantener una relación de intercambio de calor entre el par de boquillas (12b, 12) y el metal fundido (M); y la unidad (12) de boquilla dual unitaria situada en la región inferior de la sección (10b) inferior de forma piramidal invertida vierte el 75 por ciento del volumen de metal fundido (M) recibido a través de la abertura que se puede cerrar con una correspondiente caída de no más del 30 por ciento en la tasa de flujo a través de cualquiera del par de boquillas (12b, 12c), estando la unidad (12) de boquilla dual unitaria aislada térmicamente del contacto con la sección (10b) inferior de forma piramidal invertida por un material (18) aislante térmico al mismo tiempo que está en contacto térmico con el metal fundido (M) contenido en la caja (10) de contención y vertido de metal fundido durante períodos de vertido y no vertido.

Description

DESCRIPCION
Caja de contencion y vertido de metal fundido con boquillas de vertido duales
Descripcion
Referencia a solicitudes relacionadas
Esta solicitud reivindica prioridad de la solicitud provisional estadounidense N.° 61/501.235, presentada el 26 de junio de 2011.
Campo de la invencion
La presente invencion esta relacionada con una caja de contencion y vertido de metal fundido que tiene una seccion inferior de forma piramidal. La seccion inferior tiene una carcasa de region inferior con una unidad de boquilla dual que puede utilizarse para controlar de manera independiente el flujo saliente de metal fundido en dos moldes de fundicion desde la caja en combinacion con un par de varillas de detencion que controlan de manera independiente el flujo de metal fundido a traves de las dos boquillas de la unidad de boquilla dual.
Antecedentes de la invencion
En instalaciones de fundicion, el metal fundido puede ser manejado por medio de varios dispositivos, algunos de los cuales se describen en las Patentes de EE.UU.: 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); y 4.953.761 (Fishman et al); la Publicacion de Solicitud de Patente de EE.UU. N.° 2010/0282784 A1 (Pavia et al); y la Publicacion de Solicitud de Patente Britanica GB 2.229.384 (Fishman et al).
En dichas instalaciones de fundicion, el metal fundido es frecuentemente vertido desde una caja de contencion de forma rectangular o, alternativamente, de fondo plano, en un molde de fundicion. La caja de contencion tiene una region inferior que normalmente contiene una unica boquilla que controla el flujo saliente del metal fundido. Las cajas de contencion para verter el metal fundido se denominan algunas veces cucharones, y comprenden un contenedor sustancialmente cerrado que tiene un unico pitorro inferior normalmente controlado por una varilla de detencion que se extiende verticalmente a traves del metal fundido en la caja. La Publicacion de Solicitud de Patente de EE.UU N.° 2010/0282784 A1 describe el uso de boquillas duales en un reguero de colada. Controlando el flujo de metal fundido desde el cucharon o caja hacia el molde de fundicion es extremadamente importante para un moldeado adecuado de partes metalicas. Ademas, mantener la temperatura de la boquilla de modo que corresponda aproximadamente con la del metal fundido es un aspecto importante para un proceso de vertido eficiente. Ademas, mantener el estado fundido y lfquido del metal tambien es una consideracion importante, especialmente cuando en el proceso de vertido se presentan interrupciones inesperadas que pueden tener una duracion relativamente larga.
Como regla general, la tasa de flujo del metal fundido que se vierte desde una caja rectangular es directamente proporcional a la rafz cuadrada de la altura del metal fundido en la caja. Esta altura es normalmente denominada el parametro “altura de carga”. El parametro altura de carga (H) controla directamente la tasa de flujo (Q) relativa a la caja y ambos estan interrelacionados por la siguiente relacion:
Q a VH [Expresion (1)]
donde Q es igual a la tasa de flujo del metal fundido que se vierte de la caja, y H es igual a la altura de carga del metal fundido en la caja.
La cantidad de metal vertido a la tasa de flujo (Q) de la expresion (1) es tambien dependiente del volumen de metal fundido dentro de la propia caja. Este volumen (igual al producto de L x W x H) esta determinado por las dimensiones de longitud (L) y anchura (W) de la caja, que permanecen constantes. Ademas, este volumen tambien es dependiente de la altura o parametro altura de carga (H) del metal fundido en la caja. Como las dimensiones de longitud y anchura de la caja permanecen constantes, a medida que el parametro altura de carga (H) disminuye, tambien lo hace el volumen (V) de metal fundido dentro de la caja, asf como la tasa de flujo (Q). De hecho, esta relacion dicta que una cafda del 75 por ciento en el volumen de metal fundido contenido en una caja de forma rectangular corresponde a una cafda del 75 por ciento en el parametro altura de carga (H) y una cafda de alrededor del 50 por ciento en la tasa de flujo (Q). Es deseable proporcionar medios para obtener una tasa de flujo (Q) que no sea tan dependiente del parametro altura de carga (H) cuando se utilizan boquillas duales en una caja de contencion y vertido de metal fundido que tiene una seccion inferior de forma piramidal
Es deseable que una caja de vertido este dotada de medios que proporcionan un flujo relativamente constante de metal fundido que sale de la caja a traves de un par de boquillas y que es recibido por un par de moldes de fundicion adyacentes. Dicha provision permite el uso de boquillas duales que tienen aberturas pequenas par reducir la formacion de escoria que, de otro modo, contribuina a la obstruccion de las boquillas. Este flujo constante tambien contribuye al moldeado correcto de partes metalicas.
Las cajas de vertido convencionales pueden presentar problemas de obstruccion de la boquilla debido a una cafda en la temperature de la boquilla durante penodos de retraso sin vertidos. Estos penodos de retraso normalmente se producen cuando el vertido del metal fundido, entre la caja y los moldes de fundicion, se interrumpe de modo que se produce una fundicion secuencial. A medida que la boquilla comienza a enfriarse durante estos penodos de retardo secuenciales, la escoria lfquida contenida en ciertos metales metalicos, as ^ como los propios metales, tienden a solidificarse en la superficie interior de la boquilla de vertido, lo que en ultima instancia conduce a la obstruccion de la boquilla.
Se puede producir otro problema de obstruccion debido a que una boquilla de vertido convencional puede estar hecha de un material refractario y puede tener una construccion que entra en contacto tanto con la cubierta de acero exterior como con una placa de refuerzo situada alrededor de la boquilla de la caja de vertido. Este contacto hace que la cubierta exterior y la placa de refuerzo, ambos hechos de metal, actuen como sumideros de calor que absorben calor de la boquilla de vertido, y de ese modo disminuyen la temperatura de la boquilla. Estos problemas de sumidero de calor pueden compensarse proporcionando un flujo continuo de metal fundido en la boquilla que contrarreste la extraccion de calor por los sumideros. Sin embargo, si el vertido de metal fundido no es continuo, dicha construccion de boquilla conduce a la creacion de diferentes temperaturas a lo largo de la boquilla, lo que desventajosamente somete a la boquilla a un efecto de enfriamiento que contribuye a la obstruccion.
Es deseable proporcionar una caja de vertido con una seccion inferior en forma piramidal que tenga boquillas duales que se mantengan segun una relacion de intercambio de calor con el metal fundido de modo que consigan una temperatura constante de la boquilla. Dicha construccion permite que las boquillas de vertido permanezcan a una temperatura cercana al metal fundido en la caja, y de manera efectiva impidan cualquier efecto de enfriamiento que se pueda producir a causa de dispositivos externos que, de otro modo, contribuyen a problemas de obstruccion.
Pueden utilizarse cajas de vertido de boquilla dual (o doble) en lmeas de fundicion con molde donde los moldes, enlmea (tandem) o lado-a-lado, esten llenos de metales fundidos al mismo tiempo. Pueden disponerse dos boquillas (20) individuales, como se muestra, por ejemplo, en la Fig. 7, a traves de aberturas de boquilla fijas y separadas en la parte inferior de la seccion inferior con forma piramidal de la caja. Sin embargo, esto no es preferible debido a que las boquillas estaran a una distancia de separacion fijada mientras que la distancia entre las copas de colada en una lmea de fundicion puede variar. Una posterior sustitucion de dos boquillas individuales consume tiempo y es particularmente diffcil debido a que el cambio de las boquillas se lleva a cabo cuando la caja esta extremadamente caliente. Aunque se drena el metal fundido caliente de la caja antes de la sustitucion de las boquillas, generalmente no es factible esperar a que la caja se enfne hasta la temperatura ambiente normal.
Es un objeto de la presente invencion proporcionar una unidad (de bloque) de boquilla dual (doble) unica (unitaria) en una caja de contencion y vertido de metal fundido que tiene una seccion inferior de forma piramidal que es capaz de adaptarse a lmeas de fundicion donde la distancia de separacion entre las copas de colada de los dos moldes que se estan rellenando con metal fundido que fluye a traves de las dos boquillas puede cambiar.
Es otro objeto de la presente invencion proporcionar una unidad de boquilla dual unitaria sustituible en una caja de contencion y vertido de metal fundido que tiene una seccion inferior de forma piramidal que puede sustituirse mas facilmente que dos boquillas separadas.
Es otro objeto de la presente invencion proporcionar una caja de contencion y vertido de metal fundido que tiene una seccion inferior de forma piramidal con boquillas de vertido duales formada a partir de una unidad de boquilla dual unitaria intercambiable donde la separacion entre el par de boquillas en la unidad pueda modificarse basandose en la seleccion de una operacion de fundicion que tenga las mismas dimensiones globales, y donde dicha caja de contencion y vertido de metal fundido pueda utilizarse en combinacion con dos aparatos de control y posicionamiento de varilla de detencion separados que controlan de manera independiente el flujo a traves de cada una de las dos boquillas de la unidad.
Breve compendio de la invencion
En un aspecto, la presente invencion es una caja de contencion y vertido de metal fundido que tiene una seccion superior de forma rectangular y una seccion inferior de forma piramidal. Una unidad de boquilla dual unitaria esta situada en una region inferior de la seccion inferior.
En otro aspecto, la presente invencion es una caja de contencion y vertido de metal fundido que tiene una seccion inferior de forma piramidal con una unidad de boquilla dual unitaria en su seccion inferior para su uso en el vertido de metal fundido en dos moldes de fundicion al mismo tiempo. La seccion inferior de forma piramidal proporciona un flujo relativamente constante del metal fundido que se vierte desde la caja a traves de cada una de las boquillas en la unidad de boquilla dual unitaria.
En otro aspecto, la presente invencion es una caja de contencion y vertido de metal fundido que tiene una seccion superior de forma rectangular y una seccion inferior de forma piramidal invertida que aloja una unidad de boquilla dual unitaria con un par de boquillas. La unidad de boquilla dual unitaria esta situada en una region inferior de la seccion inferior de forma piramidal invertida, y esta fabricada a partir de un material termicamente conductor y aislada del contacto con la seccion inferior de forma piramidal invertida, al mismo tiempo que esta en contacto termico con el metal fundido contenido en la caja durante los penodos de vertido y no-vertido a traves del par de boquillas. Un par de varillas de detencion estan acopladas al par de boquillas para controlar el flujo de metal fundido que se vierte a traves de cada uno del par de boquillas. Cada una del par de varillas de detencion puede estar dispuesta de modo que, cuando los extremos de insercion en la boquilla de cada una del par de varillas de detencion se insertan en una entrada conica con forma de embudo del par de boquillas para detener el lujo de metal fundido a traves del par de boquillas, una porcion de la entrada conica con forma de embudo de cada una del par de boquillas esta en contacto con el metal fundido en la caja. Una placa de retencion de boquilla dual unitaria puede estar fijada de manera separable a la parte inferior de la seccion inferior de forma piramidal de la caja alrededor de cada una del par de boquillas de la unidad de boquilla dual unitaria.
En otro aspecto, la presente invencion es un metodo para verter metal fundido desde una caja de contencion y vertido de metal fundido con una seccion superior de forma rectangular y una seccion inferior de forma piramidal en un par de moldes. La caja tiene una unidad de boquilla dual unitaria situada en una parte inferior de la seccion inferior de forma piramidal, y la unidad de boquilla dual tiene un par de boquillas. El par de moldes se disponen segun una relacion de recepcion de metal fundido con la caja, y, estando la unidad de boquilla dual unitaria a la misma temperatura que el metal fundido en la caja, el metal fundido se vierte desde la caja a traves de cada una del par de boquillas de la unidad de boquilla dual unitaria de modo que el 75 por ciento del metal fundido contenido en la caja es vertido en el par de moldes con una disminucion de no mas de aproximadamente el 30 por ciento en la tasa de flujo del metal fundido.
En otro aspecto, la presente invencion es un metodo para sustituir una unidad de boquilla dual unitaria existente en una caja de contencion y vertido de metal fundido con una seccion superior de forma rectangular y una seccion inferior de forma piramidal para verter metal fundido en un par de moldes. La unidad de boquilla dual unitaria existente esta situada en una parte inferior de la seccion inferior de forma piramidal y tiene un par de boquillas separadas entre sf una primera distancia. Un material aislante rodea la unidad de boquilla dual unitaria existente y una placa de retencion de boquilla dual unitaria retiene la parte inferior de la unidad de boquilla dual unitaria existente en la caja. La placa de retencion de la unidad de boquilla dual unitaria se extrae de la parte inferior de la unidad de boquilla dual unitaria existente quitando un par de elementos de retencion de un par de postes de retencion que sujetan la placa de retencion de la unidad de boquilla dual unitaria a la parte inferior de la caja. Se quita un material aislante que rodea los lados de la unidad de boquilla dual unitaria existente para liberar la unidad de boquilla dual unitaria existente de la caja. Se inserta una nueva unidad de boquilla dual unitaria directamente en la parte inferior de la caja. La nueva unidad de boquilla dual unitaria tiene las mismas dimensiones generales que la unidad de boquilla dual unitaria existente con un par de boquillas separadas entre sf una segunda distancia, siendo esa distancia diferente de la primera distancia para la unidad de boquilla dual unitaria existente. El material aislante se instala alrededor de los lados de la nueva unidad de boquilla dual unitaria existente, y la placa de retencion de la unidad de boquilla dual existente se instala a la parte inferior de la nueva unidad de boquilla dual unitaria mediante la insercion de un par de elementos de retencion en el par de postes de retencion para sujetar la placa de retencion de unidad de boquilla dual unitaria contra la parte inferior de la nueva unidad de boquilla dual unitaria.
Estos y otros aspectos de la invencion se describen en esta memoria y las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripcion de los dibujos
Con el proposito de ilustrar la invencion, se muestra en los dibujos una forma que es actualmente preferida; se entiende, sin embargo, que esta invencion no esta limitada a la disposicion precisa y a los elementos mostrados.
La Fig. 1 es una vista en seccion transversal simplificada a traves de la lmea A-A en la Fig. 3 de un ejemplo de una caja de contencion y vertido de metal fundido de la presente invencion que ilustra una unidad de boquilla dual unitaria instalada en la seccion inferior de forma piramidal de la caja.
La Fig. 2 es la vista en seccion transversal de la Fig. 1 con la unidad de boquilla dual unitaria eliminada de la caja de contencion y vertido de metal fundido.
La Fig. 3 es una vista superior en perspectiva de un ejemplo de una caja de contencion y vertido de metal fundido de la presente invencion con una unidad de boquilla de vertido inferior dual unitaria en la seccion inferior de forma piramidal de la caja.
La Fig. 4 es una vista inferior en perspectiva de la caja de contencion y vertido de metal fundido mostrada en la Fig. 3.
La Fig. 5 es una vista de alzado lateral de la caja de contencion y vertido de metal fundido mostrada en la Fig. 3.
La Fig. 6 es una vista inferior en planta de la caja de contencion y vertido de metal fundido mostrada en la Fig. 3.
La Fig. 7 es una vista en perspectiva de una unica boquilla.
La Fig. 8 es una vista en perspectiva de un ejemplo de placa de retencion de boquilla dual unitaria utilizada en la presente invencion para retener la unidad de boquilla dual unitaria en una caja de contencion y vertido de metal fundido de la presente invencion.
La Fig. 9(a) es una vista en perspectiva de un ejemplo de un poste de retencion utilizado en la presente invencion para montar la placa de retencion de boquilla dual unitaria mostrada en la Fig. 8 en su posicion en la caja de contencion y vertido de metal fundido.
La Fig. 9(b) es una vista en perspectiva de un ejemplo de un elemento utilizado para retener la placa de retencion mostrada en la Fig. 8 contra la caja de contencion y vertido de metal fundido cuando se monta sobre los postes de retencion mostrados en la Fig. 9(a).
La Fig. 10(a) es una vista isometrica de un ejemplo de una unidad de boquilla dual unitaria utilizada en un ejemplo de la caja de contencion y vertido de metal fundido que tiene una seccion inferior de forma piramidal de la presente invencion; la Fig. 10(b) es una vista superior en planta de la unidad de boquilla dual unitaria mostrada en la Fig. 10(a); la Fig. 10(c) es una vista de alzado en seccion transversal de la unidad de boquilla dual unitaria a traves de la lmea C­ C en la Fig. 10(b); y la Fig. 10(d) es una vista de alzado en seccion transversal de la unidad de boquilla dual unitaria a traves de la lmea D-D de la Fig. 10(a).
La Fig. 11 es una vista de alzado en seccion transversal parcial de una caja de contencion y vertido de metal fundido que tiene una seccion inferior de forma piramidal de la presente invencion con una unidad de boquilla inferior de vertido dual unitaria de la presente invencion utilizada con dos aparatos de control y posicionamiento de varilla de detencion.
Descripcion detallada de la invencion
Haciendo referencia ahora a los dibujos, donde numeros de referencia similares denotan elementos similares, se muestra en las figuras un ejemplo de una caja 10 de contencion y vertido de metal fundido que tiene una seccion inferior de forma piramidal con una unidad 12 de boquilla dual unitaria que puede utilizarse en sistemas de moldeo automaticos que se encuentran en fundiciones. Un sistema de moldeo automatico tfpico comprende una lmea transportadora convencional que transporta una pluralidad de moldes adyacentes hasta una estacion de fundicion donde dos moldes adyacentes que se van a fundir son rellenados con un metal fundido de una caja 10 a traves de unas boquillas 12b y 12c de la unidad de boquilla dual unitaria. Tfpicamente, cuando se llenan dos moldes al mismo tiempo, la lmea de transporte de molde hace avanzar dos moldes al mismo tiempo, bien en-lmea o lado-a-lado, y a una velocidad constante. La caja 10 de contencion y vertido de metal fundido proporciona la fuente de metal fundido que se va a utilizar para la fundicion de los moldes.
La caja 10 de contencion y vertido de metal fundido tiene posicionada en su region inferior de forma piramidal al menos una unidad 12 de boquilla dual unitaria. La caja 10 de contencion y vertido de metal fundido puede posicionarse directamente encima de un par de moldes 80 de fundicion, como se muestra, por ejemplo, en la Fig. 11. Si es necesario para una instalacion particular, se describe un par de unidades de carrito en la direccion X y la direccion Y, por ejemplo, en la Publicacion de Solicitud de Patente Britanica GB 2.229.384 A para permitir el ajuste de las posiciones de las dos boquillas con relacion a las copas de colada 80a en los moldes 80 en los que se va a verter el metal fundido.
La caja 10 de contencion y vertido de metal fundido comprende una seccion 10a superior de forma rectangular y una seccion 10b inferior de forma piramidal. Una cubierta 14 estructural exterior contiene al menos una capa 16 de material refractario que forma los volumenes interiores de forma rectangular y piramidal que contienen el metal fundido. Al igual que en la tecnica anterior, la caja 10 puede tener una tapa de caja que se extiende a lo largo de la porcion superior de la seccion 10a de forma rectangular. Puede alimentarse metal fundido en la caja 10 a traves de una abertura, que se puede cerrar, presente en la tapa de la caja. La caja 10 puede tener un puerto 92 de descarga formado en la seccion 10a para verter metal fundido de la caja cuando la caja se inclina, como se describe, por ejemplo, en la Publicacion de Solicitud de Patente Britanica GB 2.229.384 A.
Al igual que en la tecnica anterior, la caja 10 puede opcionalmente estar dividida por una pared vertical de un material refractario del calor, formando una seccion de vertido y una seccion de rellenado, como se describe tambien, por ejemplo, en la Publicacion de Solicitud de Patente Britanica GB 2.229.384 A.
La tapa de la caja puede tener uno o un par de aberturas separadas que proporcionan un conducto para la insercion de dos varillas 94 de detencion en la caja 10. Las varillas de detencion y el aparato de control y posicionamiento asociado pueden ser como los descritos en la Patente de EE.UU. N.° 4.953.761 o en la Publicacion de Solicitud de Patente de EE.UU. N.° 2010/0282784 A1, que se incorporan a este documento por referencia en su totalidad. Las varillas 94 de detencion pueden posicionarse de manera independiente con las puntas 94a de varilla de detencion asentadas (unidas) en las entradas 12b' y 12c' de las boquillas 12b y 12c para bloquear el flujo de metal fundido, o elevarse de manera independiente mediante el aparato de control y posicionamiento asociado para permitir el flujo de metal fundido a traves de una o ambas varillas.
Si es necesario para una aplicacion particular, la caja 10 de contencion y vertido de metal fundido puede incluir medios para inclinarse como se muestra, por ejemplo, en la Publicacion de Solicitud de Patente Britanica GB 2.229.384 A, de modo que puede sacarse de la caja el metal fundido no utilizado a traves del puerto 92 de descarga.
La unidad 12 de boquilla dual unitaria esta fabricada a partir de un material termicamente conductor y se extiende hacia arriba dentro de la caja 10 de modo que sus superficies 12a y 12a' de entrada perimetrales superiores permanecen constantemente en contacto con el metal (M) fundido contenido en la caja 10, tanto si una varilla de detencion esta acoplada a una o ambas boquillas de la unidad 12 como si no. La unidad 12 de boquilla dual unitaria esta preferiblemente fabricada a partir de un material de alum ina^lica u otro metal refractario de baja resistencia termica adecuado, y las boquillas utilizadas en la misma preferiblemente tienen unas dimensiones circulares interiores con entradas 12b' y 12c' conicas en forma de embudo y salidas 12b'' y 12c'' de forma cilmdrica. La construccion de la unidad 12 de boquilla dual unitaria esta en contacto constante con el metal fundido en el interior de la caja 10, particularmente en la region 12a' central de la unidad entre las boquillas. Este contacto constante provoca que las dos boquillas de la unidad 12 intercambien calor en todo momento con el metal fundido. Este intercambio de calor retarda cualquier obstruccion de las dos boquillas que, en caso contrario, podna producirse durante momentos de enfriamiento a los que puedan someterse las boquillas.
Ademas, la construccion de la unidad 12 de boquilla dual unitaria elimina el problema del sumidero de calor cuando la estructura metalica (cubierta 14 y placa de refuerzo que se utiliza para soportar una boquilla de vertido, como se describe en la Publicacion de Solicitud de Patente Britanica GB 2.229.384 A) de la propia caja 10 absorbe energfa termica de las boquillas de vertido. En la presente invencion, la unidad 12 de boquilla dual unitaria esta rodeada por un material 18 aislante (como se muestra en la Fig. 1) que afsla la unidad de boquilla dual de los sumideros de calor, junto con separadores 70a en la placa 70 de retencion de unidad de boquilla dual, como se describe con mayor detalle a continuacion.
La unidad 12 de boquilla dual unitaria se muestra, por ejemplo, en la Fig. 11 instalada en una caja de contencion y vertido de metal fundido que tiene una seccion inferior de forma piramidal. En la Fig. 10(a) a la Fig. 10(d) se ilustran detalles de un ejemplo de una unidad 22 de boquilla dual unitaria que pueden utilizarse en la presente invencion. La unidad 22 de boquilla dual unitaria tambien puede utilizarse en un reguero de colada de fondo plano, como se describe en la Publicacion de Solicitud de Patente de EE.UU. N.° 2010/0282784 A1. En la Fig. 10(a), las dimensiones globales de una unidad 22 de boquilla dual unitaria particular se seleccionan basandose en la maxima separacion entre copas de colada en el par de moldes en los que se va a verter el material fundido a traves de las boquillas de la unidad de boquilla dual unitaria. En la Fig. 10(a), la maxima separacion entre los centros de las boquillas es definida como X1 entre las boquillas 24a y 24b de fundicion, o formadas de otro modo, en la unidad de boquilla dual unitaria. Despues de la instalacion y uso de la unidad 22 de boquilla dual unitaria mostrada en la Fig. 10(a), un requisito de boquillas mas cercanas, tales como el par 24a' y 24b' en la Fig. 10(b) con una separacion de X2 entre los centros de las boquillas, puede fundirse, o formarse de otro modo, en una unidad de boquilla dual unitaria que tiene las mismas dimensiones globales que la unidad de boquilla dual unitaria mostrada en la Fig. 10(a) para acomodarse a una distancia entre los centros de las copas de colada que es menor que la maxima separacion.
Aunque la unidad de boquilla esta formada a partir de materiales resistentes al calor, la unidad de boquilla se desgastara a lo largo de un penodo de uso debido a la exposicion al flujo de metales fundidos y tiene que sustituirse. Tfpicamente, la sustitucion se consigue sin permitir que la estructura de la caja de vertido que rodea la unidad de boquilla se enfne, y por tanto es preferible conseguir la sustitucion de la unidad de boquilla tan rapida y eficientemente como sea posible. En una aplicacion de vertido doble, la unidad de boquilla dual unica, tal como la unidad 12 o 22 de boquilla dual de la Fig. 10(a) a la Fig. 10(d) consigue este requisito. Ademas, una unidad de boquilla dual unica segun la presente invencion permite que la distancia entre las aberturas de cada boquilla en la unidad de boquilla dual cambie cuando la unidad de boquilla dual de sustitucion es originalmente fundida o formada de otro modo. Por ejemplo, como se muestra en la Fig. 10(b)o, la distancia x1 entre los centros de las aberturas de las boquillas para el par de boquillas 24a y 24b (mostradas en lmea continua) segun la fundicion en una primera unidad de boquilla dual, puede cambiarse a una distancia x2 entre los centros de las aberturas de las boquillas para el par de boquillas 24a' y 24b' (mostradas en lmea discontinua) segun la fundicion en una segunda unidad de boquilla dual que tiene las mismas dimensiones globales que la primera unidad de boquilla dual. Por tanto, puede conseguirse un cambio significativo de la distancia entre, y con relacion a las posiciones de cada boquilla en una unidad de boquilla dual unica que tiene las mismas dimensiones globales. Comparativamente, si se utilizan dos unidades de boquilla unica de sustitucion, la distancia entre los centros de las aberturas de boquillas debe conseguirse durante la fijacion de las dos unidades de boquilla unica de sustitucion en la parte inferior de una caja de vertido caliente. La capacidad de modificar la longitud entre los centros de las dos aberturas de boquilla separadas esta relacionada con la longitud (o ubicacion) entre las copas de colada 80a en moldes adyacentes en una lmea de moldeo automatizada de vertido dual como se muestra, por ejemplo, en la Fig. 11. Es decir, en un proceso de vertido dual que utiliza una caja unica de contencion y vertido de metal fundido con una seccion inferior de forma piramidal, si las localizaciones relativas de las copas de colada en moldes adyacentes en una lmea automatica de moldes cambian, entonces las localizaciones relativas de las boquillas duales tambien deberan modificarse mediante el cambio de las unidades de boquilla. Los elementos de posicionamiento de las varillas de detencion de los aparatos 10 de control y posicionamiento de varilla de detencion descritos en la Publicacion de Solicitud de Patente de EE.UU. N.° 2010/0282784 A1 pueden utilizarse para ajustar rapidamente la posicion de la varilla de detencion de cada aparato segun los cambios en las posiciones de las boquillas en una unidad de boquilla dual unitaria recien instalada.
La Fig. 8 ilustra un ejemplo de placa 70 de retencion de boquilla dual unitaria que puede utilizarse para proporcionar apoyo para una unidad de boquilla dual instalada en la caja de contencion y vertido de metal fundido de la presente invencion. Pueden conectarse adecuadamente postes 72 de retencion (en la Fig. 9(a)) a la parte inferior de la caja 10 bien directamente o mediante brackets 72a desplazados de conexion intermedios. Los desplazamientos 70a anulares en la placa 70 de retencion encajan contra la parte inferior de la caja con las aberturas 70c alrededor de las salidas 12b'' y 12c'' de cada boquilla y la longitud de los postes 72 de retencion a traves de las aberturas 70b en la placa de retencion. Un elemento 74, por ejemplo, como se muestra en la Fig. 9(b), es insertado en la abertura 72' en cada poste de retencion para fijar la placa de retencion de boquilla dual unitaria en posicion. En el cambio de una unidad de boquilla dual, se extraen los elementos 74 de los postes de retencion para liberar la placa para proporcionar un medio rapido de extraer una unidad de boquilla dual unitaria instalada. Despues de extraer el material 18 aislante, la boquilla dual unitaria instalada puede extraerse de la caja 10, y sustituirse por una nueva unidad de boquilla dual unitaria nueva con nuevo material aislante dispuesto alrededor de la misma y la placa de retencion de boquilla dual unitaria se vuelve a instalar. Por tanto, en la presente invencion se elimina sustancialmente el problema del sumidero de calor de la tecnica anterior, ya que la unidad 12 de boquilla dual unitaria esta sustancialmente rodeada por un material 18 aislante y los desplazamientos 70a anulares de aislamiento en la unidad de boquilla dual unitaria. Esta disposicion, en combinacion con las regiones 12a y 12a' de la unidad de boquilla dual que estan siempre en contacto con el metal fundido en la caja, eliminan de manera efectiva el problema de obstruccion anteriormente mencionado.
Como se muestra en las figuras, la caja 10 comprende una seccion 10a superior de forma rectangular y una seccion 10b inferior de forma piramidal invertida que aloja la unidad 12 de boquilla dual unitaria en su region inferior. La seccion 10a superior de forma rectangular puede contener un volumen V1 de metal fundido, que puede expresarse como:
V1 = 0,5 · H · W · L [Expresion (2)]
donde W y L representan respectivamente las dimensiones de anchura y longitud de la caja 10, y H representa la dimension altura de carga (H).
La seccion 10b inferior piramidal invertida puede contener un volumen V2 de metal fundido, que puede expresarse como:
V2 = 1/6 · H · W · L [Expresion (3)]
El volumen total VT de la caja 10, cuando esta llena de metal fundido, puede expresarse como:
VT = V1 V2 = 2/3 · H · W · L [Expresion (4)]
La forma de la caja 10, en particular la seccion 10b de forma piramidal, ventajosamente proporciona un flujo (Q) relativamente constante (como se describio anteriormente con referencia a la expresion (1)) de metal fundido que sale de cada boquilla en la unidad de boquilla dual hacia un molde de fundicion. Como se ha descrito anteriormente, la tasa (Q) de flujo relativamente constante no solo es ventajosa para el propio proceso de fundicion, sino que permite el uso de boquillas que tienen aberturas pequenas que, a su vez, facilitan la tarea de controlar de manera precisa el flujo saliente de metal fundido de la caja 10. En particular, la seccion 10b de forma piramidal proporciona una configuracion de vertido que deja disponible aproximadamente el 75 por ciento del volumen (VT) del metal fundido contenido en la caja 10, para ser vertido en un par de moldes de fundicion desde las boquillas duales con una cafda correspondiente de solo el 50 por ciento en la altura de carga de presion (H), y una cafda de solo alrededor del 30 por ciento en la tasa (Q) de flujo. La tasa (Q) de flujo y los parametros de altura de carga de presion (H) proporcionados en la presente invencion fuerzan el paso del metal fundido a traves de cada una de las boquillas de vertido duales de una manera relativamente constante.
En algunos ejemplos de la invencion, no es necesario que el par de boquillas de la unidad de boquilla dual unitaria tengan dimensiones similares.
Pueden disponerse dientes 10c en el exterior de la caja 10 de contencion y vertido de metal fundido, como se muestra en la Fig. 4, para ubicar un aparato de obtencion de imagenes para la determinacion del momento en que el metal fundido ha alcanzado un nivel requerido en cada una de las dos copas de colada que se estan llenando desde las boquillas en la unidad de boquilla dual unitaria, como se describe, por ejemplo, en la Patente de EE.UU. N.° 4.744.407.
La presente invencion se ha descrito en terminos de ejemplos y realizaciones preferidos. Equivalentes, alternativas y modificaciones, ademas de los que se han descrito de manera expresa, son posibles y estan dentro del alcance de la invencion.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Una caja (10) de contencion y vertido de metal fundido para contener un volumen de un metal fundido (M) a una temperature de fundicion, donde la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido tiene:
una capa (14) de soporte estructural externa y al menos una capa (16) de material aislante termico interna para mantener la temperature de fundicion del volumen de metal fundido (M) en la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido;
una seccion (10a) superior de forma rectangular para recibir el volumen de metal fundido (M) a traves de una abertura, que se puede cerrar, en la seccion (10a) superior de forma rectangular de la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido, estando dispuesta la abertura que se puede cerrar en una tapa extendida sobre la seccion superior de forma rectangular;
una unidad (12) de boquilla dual unitaria; y
un par de varillas (94) de detencion que se acoplan a un par de boquillas (12b, 12c) en la unidad (12) de boquilla dual unitaria para controlar un flujo del metal fundido (M) vertido a traves de cada una de las boquillas (12b, 12c)
caracterizada por
una seccion (10b) inferior de forma piramidal invertida que comprende una region inclinada hacia abajo que se extiende desde la seccion (10a) superior de forma rectangular hacia una region inferior, comprendiendo la seccion (10b) inferior de forma piramidal invertida no mas de un tercio del volumen de la seccion superior de forma rectangular;
el par de boquillas (12b, 12c) construido de un metal refractario de baja resistencia termica para mantener una relacion de intercambio de calor entre el par de boquillas (12b, 12) y el metal fundido (M); y
la unidad (12) de boquilla dual unitaria situada en la region inferior de la seccion (10b) inferior de forma piramidal invertida vierte el 75 por ciento del volumen de metal fundido (M) recibido a traves de la abertura que se puede cerrar con una correspondiente cafda de no mas del 30 por ciento en la tasa de flujo a traves de cualquiera del par de boquillas (12b, 12c), estando la unidad (12) de boquilla dual unitaria aislada termicamente del contacto con la seccion (10b) inferior de forma piramidal invertida por un material (18) aislante termico al mismo tiempo que esta en contacto termico con el metal fundido (M) contenido en la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido durante penodos de vertido y no vertido.
2. Una caja (10) de contencion y vertido de metal fundido de acuerdo con la reivindicacion 1, donde la unidad (12) de boquilla dual unitaria esta construida a partir de un material seleccionado de entre alumina y silica.
3. Una caja (10) de contencion y vertido de metal fundido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, donde cada una del par de boquillas (12b, 12c) tiene una entrada (12b', 12c') conica en forma de embudo y un extremo (94a) de insercion de boquilla de cada una del par de varillas (94) de detencion esta dispuesto de modo que, cuando los extremos (94a) de insercion de boquilla del par de varillas (94) de detencion se insertan en la entrada (12b', 12c') conica en forma de embudo del par de boquillas (12b, 12c) para detener el flujo de metal fundido (M) a traves del par de boquillas (12b, 12c), una porcion de la entrada (12b', 12c') conica en forma de embudo de cada una de las boquillas (12b, 12c) esta en contacto con el metal fundido (M) en la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido.
4. Una caja (10) de contencion y vertido de metal fundido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 o 3, que incluye una placa (70) de retencion de boquilla dual unitaria fijada de manera separable a la region inferior de la seccion (10b) inferior de forma piramidal invertida de la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido alrededor de una salida de cada una del par de boquillas (12b, 12c) en la unidad (12) de boquilla dual unitaria.
5. Una caja (10) de contencion y vertido de metal fundido de acuerdo con la reivindicacion 4, donde la placa (70) de retencion de boquilla dual unitaria esta fijada de manera separable a la region inferior de la seccion (10b) inferior de forma piramidal invertida de la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido por un par de postes (72) de retencion fijados a la region inferior de la seccion (10b) inferior de forma piramidal invertida y un elemento (74) de retencion que pasa a traves de cada uno del par de postes (72) de retencion por debajo de la placa (70) de retencion de boquilla dual unitaria.
6. Una caja (10) de contencion y vertido de metal fundido de acuerdo con la reivindicacion 5, donde la unidad (12) de boquilla dual unitaria esta aislada termicamente del contacto con la seccion (10b) inferior de forma piramidal invertida por una combinacion de un material (18) aislante termico que rodea la unidad (12) de boquilla dual unitaria y un separador (70a) de aislamiento termico instalado alrededor de la salida de cada una del par de boquillas, estando dispuesto el separador (70a) de aislamiento entre una parte inferior de la unidad (12) de boquilla dual unitaria y un lado superior de la placa (70) de retencion de boquilla dual unitaria.
7. Un metodo para verter un metal fundido (M) a una temperatura de fundicion desde una caja (10) de contencion y vertido de metal fundido con una seccion (10a) inferior de forma rectangular en un par de moldes (80), teniendo la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido una capa (14) de soporte estructural exterior, al menos una capa (16) interior de material aislante termico para mantener la temperatura de fundicion de un volumen del metal (M) fundido dentro de la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido, y una unidad (12) de boquilla dual unitaria, teniendo la unidad (12) de boquilla dual unitaria un par de boquillas (12b, 12c) acopladas a un par de varillas (94) de detencion, comprendiendo el metodo:
alimentar el volumen de metal fundido (M) en una seccion (10a) superior de forma rectangular a traves de una abertura que se puede cerrar dispuesta en una tapa extendida sobre la seccion superior de forma rectangular;
transportar el par de moldes (80) segun una relacion de recepcion del metal fundido con la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido;
caracterizado por:
situar la unidad (12) de boquilla dual unitaria en una region inferior de una seccion (10b) inferior de forma piramidal invertida de la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido, comprendiendo la seccion (10b) inferior de forma piramidal invertida una region inclinada hacia abajo que se extiende desde la seccion (10a) superior de forma rectangular a la region inferior, comprendiendo la seccion (10b) inferior de forma piramidal invertida no mas de un tercio del volumen de la seccion superior de forma rectangular;
mantener el par de boquillas (12b, 12c) a la temperatura de fundicion mediante el contacto constante del par de boquillas (12b, 12c) con el metal fundido (M), de modo que el par de boquillas (12b, 12c) y el metal fundido (M) permanecen segun una relacion de intercambio de calor;
rodear los lados de la unidad (12) de boquilla unitaria con un material (18) aislante para aislar la unidad (12) de boquilla dual unitaria del contacto con la seccion (10b) inferior de forma piramidal invertida; y
verter el metal fundido (M) de la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido a traves de cada una del par del boquillas (12b, 12c) en la unidad (12) de boquilla dual unitaria, de modo que el 75 por ciento del metal fundido (M) contenido en la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido es vertido en el par de moldes (80) con no mas de aproximadamente el 30 por ciento de disminucion en una tasa de flujo del metal fundido (M).
8. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 7, teniendo la unidad (12) de boquilla dual unitaria el par de boquillas (12b, 12c) separadas entre sf una primera distancia, y reteniendo una placa (70) de retencion de boquilla dual unitaria la parte inferior de la unidad (12) de boquilla dual unitaria en la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido, incluyendo el metodo los pasos de:
extraer la placa (70) de retencion de boquilla dual unitaria de la parte inferior de la unidad (12) de boquilla dual unitaria mediante la extraccion de un par de elementos (74) de fijacion de un par de postes (72) de retencion que sujetan la placa (70) de retencion de unidad de boquilla dual unitaria a la parte inferior de la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido;
extraer el material (18) aislante que rodea los lados de la unidad (12) de boquilla dual unitaria para liberar la unidad (12) de boquilla dual unitaria de la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido;
insertar una unidad (12) de boquilla dual unitaria de sustitucion en la parte inferior de la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido, teniendo la unidad (12) de boquilla dual unitaria de sustitucion las mismas dimensiones globales que la unidad (12) de boquilla dual unitaria liberada de la caja (10) de contencion y vertido de metal fundido, teniendo la unidad (12) de boquilla dual unitaria de sustitucion un par de boquillas de sustitucion separadas entre sf una segunda distancia, siendo la segunda distancia diferente de la primera distancia;
instalar el material (18) aislante alrededor de los lados de la unidad (12) de boquilla dual unitaria de sustitucion; y
instalar la placa (70) de retencion de unidad de boquilla dual unitaria a la parte inferior de la unidad (12) de boquilla dual unitaria de sustitucion mediante la insercion del par de elementos (74) de retencion en el par de postes (72) de retencion para fijar la placa (70) de retencion de unidad de boquilla dual unitaria contra la parte inferior de la unidad (12) de boquilla dual unitaria de sustitucion.
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