PT1543897E - Sleeve, production method thereof and mixture for production of same - Google Patents

Abstract

Procedure for the production of sleeves for mini-deadheads, in which a fluoride-free mixture, consisting of microspheres of aluminium silicate, an oxidizable metal, such as powdered aluminium, an oxidizable agent, magnesium as initiator element of the exothermic reaction, are introduced by blowing in a mould fitted with two cores to produce a sleeve provided with two openings, one of which is closed with a plug before being used.

Description

11

DESCRIÇÃO "MANGA, RESPECTIVO MÉTODO DE FABRICO E MISTURA PARA A SUA PRODUÇÃO"DESCRIPTION OF THE DRAWINGS MANGO, THE MANUFACTURING AND MIXING METHOD FOR THEIR PRODUCTION "

CAMPO DO INVENTOFIELD OF THE INVENTION

Este invento refere-se a mangas exotérmicas para obter mini-lingoteiras aplicáveis na obtenção de peças moldadas, especialmente em ferro dúctil, e ao procedimento para o seu fabrico por sopragem e endurecimento.This invention relates to exothermic sleeves for obtaining mini-ingots applicable in the production of molded parts, especially ductile iron, and to the process for their manufacture by blowing and hardening.

ANTECEDENTES DO INVENTO 0 fabrico de peças metálicas moldadas compreende o vazamento do metal fundido num molde, a solidificação do metal por arrefecimento e a desmoldagem ou extracção da peça formada por remoção ou destruição do molde.BACKGROUND OF THE INVENTION The manufacture of shaped metal parts comprises casting the molten metal into a mold, solidifying the metal by cooling and demolding or extracting the formed part by removal or destruction of the mold.

Os moldes podem ser metálicos ou podem ser formados por agregados de diferentes materiais (cerâmicas, grafite e, maioritariamente, areia). É necessário que estes moldes tenham alguns canais de vazamento ou canais de entrada para comunicação entre a cavidade interna e o exterior, através dos quais o metal fundido é vazado na fase de moldagem ou fundição. Devido à contracção do metal durante o processo de arrefecimento, devem prever-se no molde algumas calhas de escoamento que são cheias com metal fundido de reserva, para formar uma lingoteira destinada a compensar as 2 contracções ou cavidades do metal. A finalidade da lingoteira consiste em alimentar a peça quando o fundido se contrai nesta; por esse motivo, o metal deve permanecer na lingoteira em estado liquido durante um período de tempo mais longo do que a peça. Por esta razão, as lingoteiras são habitualmente cobertas com algumas mangas, que consistem em materiais isoladores e/ou exotérmicos, que abrandam o arrefecimento do metal contido nas lingoteiras para garantir a sua fluidez quando se formam cavidades no metal moldado. A utilização de mangas exotérmicas em redor das lingoteiras permite reduzir os problemas de contracção e melhorar a qualidade das peças moldadas, o que permite empregar lingoteiras mais pequenas (mini-lingoteiras) que melhoram a produção e reduzem a superfície de contacto da lingoteira com a peça moldada, cuja eliminação é dispendiosa.The molds may be metallic or may be formed of aggregates of different materials (ceramics, graphite and, mostly, sand). It is necessary for these molds to have some leakage channels or inlet channels for communication between the inner and outer cavity through which the molten metal is cast in the casting or casting phase. Due to the shrinkage of the metal during the cooling process, some flow channels filled with back-up molten metal must be provided in the mold to form a billet to compensate for the contractions or cavities of the metal. The purpose of the ingot is to feed the part when the cast is contracted in it; therefore, the metal must remain in the ingot mold in a liquid state for a longer period of time than the part. For this reason, the ingot molds are usually covered with some sleeves, which consist of insulating and / or exothermic materials, which slow the cooling of the metal contained in the ingot molds to ensure their fluidity when forming cavities in the molded metal. The use of exothermic sleeves around the ingot molds reduces the contraction problems and improves the quality of molded parts, allowing smaller ingots (mini-ingots) to be produced that improve the production and reduce the contact surface of the ingot mold with the part which is costly to dispose of.

Conhecem-se mangas exotérmicas à base de fibras fabricadas num processo a húmido, que parte de um material fibroso refractário combinado com uma mistura de materiais capaz de gerar uma reacção exotérmica, que é constituída por um metal oxidável, em que o alumínio é habitualmente o mais utilizado, um agente oxidante e um fundente ou iniciador da reacção exotérmica, que, habitualmente, é um composto fluorado. 0 metal oxidável, quando misturado com o agente oxidante e o fundente e exposto a calor extremo, é oxidado, libertando calor proporcionalmente à progressão da reacção. 3Fiber-based exothermic sleeves are known to be made from a refractory fibrous material combined with a mixture of materials capable of generating an exothermic reaction, which consists of an oxidizable metal, wherein the aluminum is usually the most commonly used, an oxidizing agent and an exothermic reaction flux or initiator, which is usually a fluorinated compound. The oxidizable metal, when mixed with the oxidizing agent and the flux and exposed to extreme heat, is oxidized, releasing heat in proportion to the progression of the reaction. 3

Também se conhecem mangas exotérmicas à base de areia, altamente apreciadas em fundições de ferro dúctil. A composição destas mangas à base de areia de alta densidade inclui uma quantidade maior de alumínio, que é muito grande para que seja produzida uma quantidade muito elevada de calor. Este calor é necessário para aumentar a temperatura da manga à base de areia, antes de influenciar favoravelmente a temperatura do metal na lingoteira.Also known are sand-based exothermic sleeves, highly prized in ductile iron castings. The composition of these high density sand-based sleeves includes a larger amount of aluminum, which is too large for a very high amount of heat to be produced. This heat is required to increase the temperature of the sand-based sleeve, before favorably influencing the temperature of the metal in the ingot.

Em 1997 foi introduzida uma tecnologia de mangas sem fibras que proporcionou uma nova alternativa às mangas exotérmicas. A candidatura de patente WO-A1-97/00172 revela um procedimento por sopragem e endurecimento em caixa fria para fabricar mangas exotérmicas e/ou isoladoras de dimensões precisas com base numa mistura apta a ser soprada num molde, cuja mistura consiste em microesferas de silicato de aluminio com um teor de alumina inferior a 38% por peso, um aglomerante para endurecimento em caixa fria e, opcionalmente, algumas cargas não fibrosas. Uma composição típica para o fabrico de mangas exotérmicas compreende microesferas ocas com um teor de alumina inferior a 38% por peso, alumínio em pó, óxido de ferro e criolite como fundente fluorado.In 1997 a technology of sleeves without fibers was introduced that provided a new alternative to the exothermic sleeves. The patent application WO-A-97/00172 discloses a blow-molding and cold-set hardening procedure for manufacturing exothermic and / or insulating sleeves of precise dimensions based on a blend capable of being blown in a mold, the mixture of which consists of silicate microspheres aluminum having an alumina content of less than 38% by weight, a binder hardening binder and, optionally, some non-fibrous fillers. A typical composition for the manufacture of exothermic sleeves comprises hollow microspheres having an alumina content of less than 38% by weight, powdered aluminum, iron oxide and cryolite as fluorinated flux.

Presentemente, a indústria da fundição dispõe de mangas para obter as denominadas mini-lingoteiras, cuja função também consiste em alimentar metal líquido para a peça enquanto a última se contrai durante a solidificação. A diferença fundamental relativamente às mangas exotérmicas convencionais consiste nestas manterem o metal 4 líquido durante um período de tempo maior, de modo que o volume necessário de metal, isto é, a mini-lingoteira, é menor para a mesma operação de alimentação.At present, the foundry industry has sleeves to obtain the so-called mini-ingots, whose function is also to feed liquid metal to the part while the latter contracts during the solidification. The fundamental difference with respect to the conventional exothermic sleeves is in maintaining the liquid metal 4 for a longer period of time, so that the required volume of metal, i.e. the mini-ingot, is less for the same feeding operation.

Obtém-se este resultado aumentando a carga exotérmica da manga, mas esta exotermicidade acrescida faz surgir problemas colaterais indesejados, tais como: 1. 0 excesso de alumínio residual na lingoteira, que mais tarde é novamente fundido, origina problemas de poros nas peças fundidas. 0 defeito, conhecido como "olhos de peixe", é uma imperfeição superficial na peça moldada, originada pela acumulação de materiais produzidos na recuperação de areia contaminada, fundamentalmente pelo alumínio presente em proporções elevadas em mangas exotérmicas.This result is obtained by increasing the exothermic load of the sleeve, but this increased exothermicity causes undesirable collateral problems, such as: 1. The excess of residual aluminum in the ingot mold, which is later re-melted, causes pore problems in the castings. The defect known as " fish eyes " is a superficial imperfection in the molded part, caused by the accumulation of materials produced in the recovery of contaminated sand, fundamentally by the aluminum present in high proportions in exothermic sleeves.

Este defeito pode ser superado utilizando, por exemplo, microesferas ocas de silicato de alumínio com baixo teor de alumina, como descrito no documento WO-A-97/00172. 2. Degradação dos nódulos na área de contacto da manga com a peça, resultando na rejeição de peças por não cumprirem as especificações de nodulação requeridas pelo cliente.This defect can be overcome using, for example, hollow microspheres of aluminum silicate with low alumina content as described in WO-A-97/00172. 2. Degradation of the nodules in the area of contact of the sleeve with the part, resulting in the rejection of parts for failing to comply with the nodulation specifications required by the client.

Este segundo problema é originado pelo excesso de flúor proveniente dos materiais fluorados que são habitualmente utilizados como carga iniciadora da reacção 5 exotérmica.This second problem is caused by the excess of fluorine from the fluorinated materials which are usually used as the exothermic initiator charge.

Para evitar este problema, a manga não entra em contacto com a peça, o que requer a utilização de mais metal, ou então utiliza-se uma pastilha intermediária sem fluoretos, fixada à boca da manga e dotada de um orifício central equivalente, que evita o contacto da própria manga com a peça. Esta pastilha, sua produção e fixação na manga traduzem-se numa despesa adicional substancial. A patente ES-A-2 155 001 revela uma manga exotérmica de moldagem com aberturas em ambas as extremidades, em que ambas as aberturas têm uma forma cilíndrica. A manga compreende material refractário isolador na forma de microesferas ocas de silicato de alumínio, pelo menos um de entre Al, Mg, Si como metal oxidável, um sal de um metal alcalino ou alcalino-terroso como agente oxidante, um aglomerante para o endurecimento e um catalisador de endurecimento.In order to avoid this problem, the sleeve does not come into contact with the part, which requires the use of more metal, or a fluoride-free intermediate insert is used, attached to the sleeve mouth and provided with an equivalent central hole, which avoids the contact of the sleeve itself with the part. This tablet, its production and fixation in the sleeve translates into a substantial additional expense. ES-A-2 155 001 discloses an exothermic molding sleeve with apertures at both ends, wherein both apertures are cylindrical in shape. The sleeve comprises insulating refractory material in the form of hollow microspheres of aluminum silicate, at least one of Al, Mg, Si as oxidizable metal, an alkali metal or alkaline earth metal salt as oxidizing agent, a binder for hardening and a curing catalyst.

RESUMO DO INVENTOSUMMARY OF THE INVENTION

Com o invento pretende-se proporcionar uma manga para obter mini-lingoteiras que não requeira a utilização de uma pastilha sem fluoretos, nem de qualquer outro elemento, para evitar o contacto da manga com a peça e que, além disso, produza na lingoteira um entalhe para facilitar a sua separação posterior da peça moldada, tudo isto baseado numa mistura apta a ser soprada, sem flúor, capaz de gerar uma reacção exotérmica para proporcionar o calor necessário. 6It is the object of the invention to provide a sleeve for obtaining mini-ingot molds which does not require the use of a non-fluoride insert or any other element to avoid contact of the sleeve with the part and which, in addition, notch to facilitate their subsequent separation from the molded part, all based on a non-fluorable, blowable blend capable of generating an exothermic reaction to provide the necessary heat. 6

Como definido na reivindicação 1, o procedimento para o fabrico, por sopragem e endurecimento em caixa fria, de uma manga exotérmica para moldes de fundição compreende os passos seguintes: (A) introduzir, por sopragem, num molde de endurecimento em caixa fria no espaço definido entre o molde e dois machos, que estão alinhados entre si e que se tocam, uma mistura para produzir uma manga exotérmica, desse modo obtendo-se uma manga não endurecida, aberta em ambas as suas extremidades, em que os comprimentos respectivos dos dois machos e a configuração das suas extremidades que se tocam são tais que a abertura da boca da manga não endurecida tem um chanfro duplo interno, ao passo que a outra abertura é normalmente plana; (B) contactar a manga não endurecida preparada em (A) com um catalisador de endurecimento em caixa fria para endurecer a referida manga não endurecida; (C) deixar a manga resultante de (B) no molde para endurecer; (D) remover a manga endurecida do molde, e (E) colocar um tampão no orifício da base da manga endurecida oposto à boca da manga. A mistura aqui apresentada para o fabrico da manga exotérmica compreende: 7 a. uma composição sem fluoretos para o fabrico de mangas, que compreende: a.l) um material isolador/refractário a. 2) uma mistura exotérmica à base de um metal oxidável, um agente oxidante capaz de gerar uma reacção exotérmica e magnésio como elemento iniciador da reacção; b. um aglomerante para o endurecimento em caixa fria.As defined in claim 1, the procedure for blow molding and cold-set hardening of an exothermic sleeve for casting molds comprises the following steps: (A) blowing in a cold-box hardening mold in the space defined between the mold and two cores, which are aligned with each other and which are touched, a mixture to produce an exothermic sleeve, thereby obtaining an unhardened sleeve, open at both ends thereof, wherein the respective lengths of the two and the configuration of its touching ends are such that the mouth opening of the unhardened sleeve has an internal double bevel, while the other aperture is normally flat; (B) contacting the unhardened sleeve prepared in (A) with a cold box hardening catalyst to cure said unhardened sleeve; (C) leaving the sleeve resulting from (B) in the mold to cure; (D) removing the hardened sleeve from the mold, and (E) placing a tampon in the bore of the base of the hardened sleeve opposite the sleeve mouth. The mixture presented herein for the manufacture of the exothermic sleeve comprises: a. a fluoride-free composition for the manufacture of sleeves, comprising: a.l) an insulating / refractory material a. 2) an exothermic mixture based on an oxidizable metal, an oxidizing agent capable of generating an exothermic reaction and magnesium as the initiator of the reaction; B. a binder for cold box hardening.

Como material isolador utilizam-se basicamente microesferas ocas de silicato de alumínio. Também podem utilizar-se misturas destas esferas de silicato de alumínio com areia, quando for necessário melhorar as propriedades mecânicas da manga em detrimento das propriedades isoladoras.As the insulating material, hollow microspheres of aluminum silicate are basically used. Mixtures of these aluminum silicate beads with sand may also be used when it is necessary to improve the mechanical properties of the sleeve in detriment of the insulating properties.

Como metais oxidáveis podem utilizar-se alumínio, silício e outros. Preferivelmente, alumínio numa combinação de pó fino e grosso.As oxidizable metals, aluminum, silicon and others may be used. Preferably, aluminum in a combination of fine and coarse powder.

Como agentes oxidantes podem utilizar-se nitratos, cloratos, permanganatos e óxidos metálicos, como óxido de ferro e de magnésio, e, obviamente, combinações destes compostos.As oxidizing agents, nitrates, chlorates, permanganates and metal oxides, such as iron and magnesium oxide, and, obviously, combinations of these compounds can be used.

Como iniciador da reacção exotérmica utiliza-se magnésio. 8Magnesium is used as the initiator of the exothermic reaction. 8

Depois desta mistura ser soprada no molde e da manga ser extraida e endurecida, o orifício oposto à boca é fechado com um tampão, que pode ser feito de plástico, madeira, serradura, areia, etc., e inclusivamente do mesmo material da manga. A utilização destas mangas permite fabricar peças de alta qualidade, sem degradação dos nódulos de grafite na zona de contacto lingoteira-peça, a custo reduzido, comparativamente inferior ao de outros procedimentos convencionais que dão origem a peças de qualidade semelhante com base no contacto entre a lingoteira e a peça através de uma pastilha intermediária.After this mixture is blown in the mold and the sleeve is extracted and hardened, the orifice opposite the mouth is closed with a plug, which may be made of plastic, wood, sawdust, sand, etc., and even the same material as the sleeve. The use of these sleeves allows the production of high quality parts without degradation of the graphite nodules in the area of contact ingot-piece, at a reduced cost, comparatively lower than other conventional procedures that give rise to pieces of similar quality based on the contact between the ingot and the part through an intermediate insert.

DESCRIÇÃO BREVE DAS FIGURAS A Figura 1 ilustra os passos para o fabrico de uma manga por um procedimento convencional de sopragem e endurecimento em caixa fria no âmbito da técnica comum. Neste caso, a mistura para o fabrico de mangas é soprada para um molde (3) com a colaboração de um macho (2) [Figura IA] ; em seguida, a manga (1) é endurecida e desmoldada, deixando o espaço vazio destinado à lingoteira (4) [Figura IB] ; por fim, aplica-se uma pastilha intermediária (5) que tem um orifício (6) destinado à passagem do fundido [Figura IC] . A Figura 2 ilustra os passos para o fabrico de uma manga exotérmica de acordo com o procedimento de sopragem e endurecimento em caixa fria revelado pelo presente invento. 9BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows the steps for the manufacture of a sleeve by a conventional blow-molding and cold-set hardening procedure within the scope of the common art. In this case, the sleeve manufacturing mixture is blown into a mold (3) with the collaboration of a male (2) [Figure 1A]; and then the sleeve 1 is hardened and demolded, leaving the empty space destined for the ingot mold (4) [Figure IB]; finally, an intermediate insert (5) having an orifice (6) for the passage of the melt [Figure IC] is applied. Figure 2 shows the steps for the manufacture of an exothermic sleeve in accordance with the cold box blowing and hardening procedure disclosed by the present invention. 9

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DO INVENTODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Como pode ser apreciado na Figura 2, contrariamente aos procedimentos convencionais no âmbito da técnica comum (ver Figura 1), no procedimento revelado por este invento, a mistura sem fluoretos para o fabrico de mangas exotérmicas é soprada para dentro de um molde, no espaço definido entre o molde (3) e os machos (2, 2') [Figura 2A]. Os machos (2, 2'), para além de permitirem a extracção subsequente da manga, produzem na boca desta um chanfro duplo (8) . Depois da manga (1) ter sido endurecida, é desmoldada, deixando o espaço vazio destinado à lingoteira (4) [Figura 2B]; por fim, coloca-se um tampão (9) numa extremidade aberta da manga (1) para prevenir a entrada de areia ou de qualquer outro elemento indesejável no interior da cavidade destinada à lingoteira durante a operação de fundição [Figura 2C]. 0 chanfro duplo (8) da manga produzirá na lingoteira um sulco ou fenda de forma equivalente que define e facilita a linha de corte para separar a lingoteira da peça. 0 material isolador/refractário (a.l) presente na composição sem fluoretos para o fabrico de mangas é um material que compreende, basicamente, microesferas ocas de silicato de alumínio, apesar de também poder conter alguma quantidade de areia, presumindo que, ao sacrificar a capacidade isoladora, se deseja melhorar as propriedades mecânicas da manga. 10As can be appreciated in Figure 2, contrary to conventional procedures in the context of the common art (see Figure 1), in the process disclosed by this invention, the fluoride-free mixture for the manufacture of exothermic sleeves is blown into a mold in the space defined between the mold (3) and the cores (2, 2 ') [Figure 2A]. The males (2, 2 '), in addition to allowing the subsequent extraction of the sleeve, produce in the mouth of the sleeve a double bevel (8). After the sleeve (1) has been hardened, it is demoulded, leaving the empty space for the ingot (4) [Figure 2B]; Finally, a plug 9 is placed in an open end of the sleeve 1 to prevent the ingress of sand or any other undesirable element into the cavity intended for the ingot during the casting operation [Fig. 2C]. The double chamfer 8 of the sleeve will produce in the ingot a groove or slot of equivalent shape which defines and facilitates the cutting line to separate the ingot of the part. The insulating / refractory material (al) present in the fluoride-free composition for the manufacture of sleeves is a material which basically comprises hollow microspheres of aluminum silicate, although it may also contain some amount of sand, presuming that by sacrificing the capacity insulator, it is desired to improve the mechanical properties of the sleeve. 10

Em geral, a quantidade do material isolador/ refractário (a.l) situar-se-á entre 30 e 70% por peso relativamente ao total da composição sem fluoretos. 0 material exotérmico (a.2) presente na composição sem fluoretos para o fabrico de mangas compreende um metal oxidável e um agente oxidante capaz de gerar uma reacção exotérmica, cujo material exotérmico poderá compreender: (i) magnésio como elemento iniciador da reacção exotérmica, juntamente com um ou mais metais oxidáveis, preferivelmente uma mistura de alumínio em pó e granulado; (ii) um agente oxidante capaz de reagir com o metal oxidável e de gerar uma reacção exotérmica à temperatura de vazamento do metal, cujo agente oxidante é seleccionado do grupo formado por (a) sais de metais alcalinos ou alcalino-terrosos, por exemplo, nitratos, cloratos e permanganatos de metais alcalinos ou alcalino-terrosos; (b) óxidos metálicos, por exemplo, óxidos de ferro e de manganês, preferivelmente óxido de ferro, e (c) misturas de (a) e (b). Esse material exotérmico (a.2) está em forma não fibrosa para poder ser soprado.In general, the amount of the insulating / refractory material (a.l) will be between 30 and 70% by weight relative to the total of the fluoride-free composition. The exothermic material (a.2) present in the fluoride-free composition for the manufacture of sleeves comprises an oxidizable metal and an oxidizing agent capable of generating an exothermic reaction, the exothermic material of which may comprise: (i) magnesium as an exothermic initiator, together with one or more oxidizable metals, preferably a mixture of powdered aluminum and granulate; (ii) an oxidizing agent capable of reacting with the oxidizable metal and generating an exothermic reaction at the casting temperature of the metal, which oxidizing agent is selected from the group consisting of (a) alkali metal or alkaline earth metal salts, nitrates, chlorates and permanganates of alkali or alkaline-earth metals; (b) metal oxides, for example, iron and manganese oxides, preferably iron oxide, and (c) mixtures of (a) and (b). This exothermic material (a.2) is non-fibrous in order to be blown.

Uma propriedade da composição para o fabrico das mangas exotérmicas de acordo com o presente invento reside no facto da referida composição não ter os fundentes fluorados inorgânicos habitualmente utilizados como iniciadores da reacção exotérmica. Em vez destes utiliza-se magnésio, que reage a uma temperatura mais baixa, de modo 11 que a reacção exotérmica gerada entre o metal oxidável e o agente oxidante começa mais cedo. A reacção entre o metal oxidável e o agente oxidante é uma reacção exotérmica que produz calor, aumentando assim as propriedades de aquecimento das mangas exotérmicas. Em consequência, reduz-se a perda de temperatura do material fundido no canal de vazamento, que é mantido mais quente e liquido durante um período de tempo maior.One property of the composition for the manufacture of the exothermic sleeves in accordance with the present invention resides in that said composition does not have the inorganic fluorinated fluxes commonly used as exothermic reaction initiators. Instead, magnesium is used, which reacts at a lower temperature, so that the exothermic reaction generated between the oxidizable metal and the oxidizing agent begins earlier. The reaction between the oxidizable metal and the oxidizing agent is an exothermic reaction which produces heat, thus increasing the heating properties of the exothermic sleeves. As a result, the loss of temperature of the molten material in the pouring channel is reduced, which is kept warmer and liquid for a longer period of time.

Dependendo do grau de propriedades exotérmicas que se desejar alcançar na manga, a quantidade de metal oxidável presente no material exotérmico (a.2) situar-se-á entre 20 e 30% por peso relativamente ao total da composição sem fluoretos para o fabrico da manga. O procedimento revelado por este invento permite obter mangas exotérmicas com o equilíbrio desejado entre propriedades isoladoras e exotérmicas utilizando meramente as quantidades de material isolador (a.l) e de material exotérmico (a.2) presentes no componente A nas razões por peso apropriadas.Depending on the degree of exothermic properties desired in the sleeve, the amount of oxidizable metal present in the exothermic material (a.2) will be between 20 and 30% by weight relative to the total of the fluoride-free composition for the manufacture of mango. The procedure disclosed by this invention allows to obtain exothermic sleeves with the desired balance between insulating and exothermic properties using merely the amounts of insulating material (a.l) and exothermic material (a.2) present in component A in the appropriate weight ratios.

Os aglomerantes de endurecimento em caixa fria que podem ser utilizados na mistura para o fabrico de mangas de acordo com o procedimento de fabrico de mangas revelado por este invento são conhecidos. Em princípio, pode utilizar-se qualquer aglomerante de endurecimento em caixa fria que seja capaz de manter a composição sem fluoretos para o fabrico de mangas na forma de uma manga e polimerizar na 12 presença de um catalisador de endurecimento. A título exemplificativo, podem utilizar-se resinas fenólicas, resinas de fenol-uretano, resinas epoxi acrílicas, resinas fenólicas alcalinas, resinas de silicatos, etc., activadas por um catalisador apropriado na fase gasosa. Numa especificação particular, este aglomerante de endurecimento em caixa fria é seleccionado de entre as resinas epoxi acrílicas activadas por S02 (gás) e as resinas de fenol-uretano activadas por amina (gás) conhecidas como aglomerantes de endurecimento em caixa fria EXACTCAST® (Ashland). A quantidade necessária de aglomerante de endurecimento em caixa fria é a quantidade eficaz para manter a forma da manga e para permitir o seu endurecimento efectivo, isto é, uma quantidade que permita fabricar uma manga que possa ser manejada após o processo de endurecimento. A título exemplificativo, a quantidade de aglomerante de endurecimento em caixa fria situar-se-á entre 1 e 10% relativamente ao total da composição para o fabrico da manga. O catalisador para o endurecimento em caixa fria é aplicado em forma gasosa, fazendo-o passar pela manga até esta atingir uma consistência manejável. O catalisador em fase gasosa pode ser uma amina, dióxido de carbono, formato de metilo, dióxido de enxofre, etc., dependendo do aglomerante de endurecimento em caixa fria utilizado.The cold-set hardening binders that can be used in the blend for the manufacture of sleeves according to the sleeve manufacturing process disclosed by this invention are known. In principle, any cold box hardening binder which is capable of maintaining the fluoride-free composition for the manufacture of sleeves in the form of a sleeve and polymerizing in the presence of a hardening catalyst may be used. By way of example, phenolic resins, phenol-urethane resins, epoxy acrylic resins, alkaline phenolic resins, silicate resins, etc., activated by an appropriate catalyst in the gas phase may be used. In a particular embodiment, this cold box hardening binder is selected from SO2 activated acrylic epoxy resins (gas) and amine activated (gas) phenol-urethane resins known as EXACTCAST® cold box hardening binders (Ashland ). The required amount of cold-set hardening binder is the amount effective to maintain the shape of the sleeve and to allow effective hardening thereof, i.e., an amount that would enable a sleeve to be manufactured that can be handled after the hardening process. By way of example, the amount of cold box setting binder will be between 1 and 10% relative to the total composition for the manufacture of the sleeve. The cold box hardening catalyst is applied in gaseous form, passing it through the sleeve until it reaches a manageable consistency. The gas phase catalyst may be an amine, carbon dioxide, methyl formate, sulfur dioxide, etc., depending on the cold box setting binder used.

Ao operar apropriadamente e seleccionar os componentes da composição para o fabrico de mangas, podem 13 obter-se mangas exotérmicas rigorosamente dimensionadas interna e externamente, que podem ser facilmente acopladas à montagem de moldagem da fundição depois de terem sido fabricadas sem serem necessárias manipulações adicionais. A manga exotérmica que pode ser obtida de acordo com o procedimento revelado por este invento é um aspecto adicional do presente invento.By properly operating and selecting the components of the composition for manufacturing sleeves, accurately dimensioned exothermic sleeves can be obtained internally and externally, which can be easily coupled to the casting molding assembly after they have been manufactured without further manipulation. The exothermic sleeve which may be obtained according to the procedure disclosed by this invention is a further aspect of the present invention.

Como pode ser apreciado na Figura 2, a manga (1) proporcionada por este invento compreende: (i) um corpo que rodeia o espaço vazio destinado a conter a lingoteira (4) e que tem um chanfro duplo (8) na sua boca, e (ii) um tampão (9) na base oposta à boca. 0 chanfro duplo (8) presente na manga proporcionada por este invento deve-se à acção combinada de 2 machos (2, 2') durante a sopragem da mistura. 0 chanfro duplo (8) definirá na lingoteira um sulco ou fenda que facilita a sua separação da peça moldada.As can be seen in Figure 2, the sleeve 1 provided by this invention comprises: (i) a body surrounding the void space intended to contain the ingot mold (4) and having a double bevel (8) in its mouth, and (ii) a plug (9) in the base opposite the mouth. The double bevel (8) present in the sleeve provided by this invention is due to the combined action of 2 cores (2, 2 ') during the blowing of the blend. The double bevel (8) will define in the ingot mold a groove or slot which facilitates its separation from the molded part.

Devido ao procedimento de fabrico da manga proporcionado por este invento, que compreende a acção combinada de 2 machos, são produzidas 2 extremidades abertas. Uma dessas extremidades contém um chanfro duplo (8), ao passo que a outra extremidade aberta é fechada com um tampão (9) para prevenir a passagem de areia ou de qualquer outro elemento indesejável para o interior da 14 manga durante a sua montagem no molde e, obviamente, durante a operação de moldagem. Assim, esse tampão (9) não tem nenhuma finalidade estrutural nem intervém na formação ou acçâo da lingoteira; por este motivo, o material utilizado no fabrico do tampão pode ser praticamente qualquer material, vantajosamente um material barato, como plástico, madeira, serradura, papel, areia, etc., ou mesmo o próprio material constituinte da manga. A titulo comparativo, apresenta-se abaixo uma tabela de misturas aptas a serem sopradas para obter mangas exotérmicas com fundente fluorado e sem flúor, de acordo com o invento, para a mesma capacidade exotérmica.Due to the sleeve manufacturing procedure provided by this invention, which comprises the combined action of 2 cores, 2 open ends are produced. One of these ends contains a double bevel (8), while the other open end is closed with a plug (9) to prevent the passage of sand or any other undesirable element into the sleeve during its assembly into the mold and, of course, during the molding operation. Thus, said plug (9) has no structural purpose nor does it intervene in the formation or action of the ingot; for this reason, the material used in the manufacture of the tampon can be practically any material, advantageously an inexpensive material, such as plastic, wood, sawdust, paper, sand, etc., or even the sleeve material itself. By way of comparison, there is shown below a table of mixtures suitable for blowing to obtain exothermic sleeves with fluoride and fluorine-free flux, according to the invention, for the same exothermic capacity.

CUSTO DAS MISTURAS PARA O MESMO GRAU DE EXOTERMICIDADE MINI- LINGOTEIRAS COM FLÚOR MINI- LINGOTEIRAS SEM FLÚOR MINI- LINGOTEIRAS FEITAS DE AREIA % % % Microesferas 56,0% 54,0% Microesferas Alumínio fino 22,0% 22,0% 22,0% Alumínio grosso 6,0% 6,0% 6,0% Fe304 - Magnetite 4,0% 4,0% 4,0% Criolite 4,0% 4,0% KN03 - Nitrato de potássio 8,0% 10,0% 8,0% Magnésio 4,0% Areia 60/70 56,0% CUSTO POR QUILOGRAMA DE MISTURA 100,0% 100,0% 100,0% 15COST OF MIXTURES FOR THE SAME DEGREE OF EXOTERMICITY MINI- FLUORI INGOTS MINI- FLUORINES INK MINI- SAND INK%%% Microspheres 56.0% 54.0% Microspheres Fine aluminum 22.0% 22.0% 22, 0% Coarse aluminum 6.0% 6.0% 6.0% Fe304 - Magnetite 4.0% 4.0% 4.0% Cryolite 4.0% 4.0% KN03 - Potassium nitrate 8.0% 10 , 0% 8.0% Magnesium 4.0% Sand 60/70 56.0% MIXING CHARGE COST 100.0% 100.0% 100.0% 15

DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO A lista de documentos referidos pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor, não sendo parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.DOCUMENTS REFERRED TO IN THE DESCRIPTION The list of documents referred to by the author of the present application was made solely for the reader's information and is not an integral part of the European patent document. Notwithstanding careful preparation, the IEP assumes no responsibility for any errors or omissions.

Documentos de patente referidos na descriçãoPatent documents referred to in the description

WO 9700172 AI ES 2155001 AWO 9700172 AI EN 2155001 A

WO 9700172 AWO 9700172 A

Lisboa, 30.08.2007Lisbon, 08-30-2007

Claims (11)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Procedimento para o fabrico, por sopragem e endurecimento em caixa fria, de uma manga exotérmica para moldes de fundição, que compreende: (A) introduzir, por sopragem, num molde de endurecimento em caixa fria no espaço definido entre o molde e dois machos, que estão alinhados entre si e que se tocam, uma mistura para produzir uma manga exotérmica, desse modo obtendo-se uma manga não endurecida, aberta em ambas as suas extremidades, em que os comprimentos respectivos dos dois machos e a configuração das suas extremidades que se tocam são tais que a abertura da boca da manga não endurecida tem um chanfro duplo interno, ao passo que a outra abertura é normalmente plana, em que a referida mistura para o fabrico de mangas exotérmicas compreende: a. uma composição sem fluoretos para o fabrico de mangas, que compreende: a.l) um material isolador/refractário, a. 2) uma mistura exotérmica à base de um metal oxidável, um agente oxidante capaz de gerar uma reacção exotérmica e magnésio como elemento iniciador da reacção; b. um aglomerante para o endurecimento em caixa fria; 2 (B) contactar a manga não endurecida preparada em (A) com um catalisador de endurecimento em caixa fria para endurecer a referida manga não endurecida; (C) deixar a manga resultante de (B) no molde para endurecer; (D) remover a manga endurecida do molde, e (E) colocar um tampão no orifício da base da manga endurecida oposto à boca da manga.A process for the blow molding and hardening in cold boxes of an exothermic sleeve for foundry molds, comprising: (A) blowing in a cold-box hardening mold in the space defined between the mold and two males, which are aligned with each other and which touch, a mixture to produce an exothermic sleeve, thereby obtaining an unhardened sleeve, opened at both its ends, wherein the respective lengths of the two males and the configuration of its touching ends are such that the opening of the mouth of the uncured sleeve has an internal double bevel, whereas the other aperture is normally flat, wherein said mixture for the manufacture of exothermic sleeves comprises: a. a fluoride-free composition for the manufacture of sleeves, comprising: a.l) an insulating / refractory material, a. 2) an exothermic mixture based on an oxidizable metal, an oxidizing agent capable of generating an exothermic reaction and magnesium as the initiator of the reaction; B. a binder for cold box hardening; 2 (B) contacting the uncured sleeve prepared in (A) with a cold box setting catalyst to cure said uncured sleeve; (C) leaving the sleeve resulting from (B) in the mold to cure; (D) removing the hardened sleeve from the mold, and (E) placing a tampon in the bore of the base of the hardened sleeve opposite the sleeve mouth. 2. Procedimento de acordo com a reivindicação 1, em que o referido material isolador com propriedades refractárias (a.l) é silicato de alumínio na forma de microesferas ocas.A process according to claim 1, wherein said insulating material with refractory properties (a.l) is aluminum silicate in the form of hollow microspheres. 3. Procedimento de acordo com a reivindicação 1, em que o referido metal oxidável é alumínio, preferivelmente uma mistura deste metal em pó fino e grosso.A process according to claim 1, wherein said oxidizable metal is aluminum, preferably a mixture of this fine and coarse powdered metal. 4. Procedimento de acordo com a reivindicação 1, em que o referido agente oxidante é seleccionado do grupo formado por sais de metais alcalinos ou alcalino-terrosos, óxidos metálicos e misturas destes.A process according to claim 1, wherein said oxidizing agent is selected from the group consisting of alkali metal or alkaline earth metal salts, metal oxides and mixtures thereof. 5. Procedimento de acordo com as reivindicações 1 e 4, em que o referido agente oxidante é seleccionado do grupo formado por nitratos, cloratos e permanganatos de metais alcalinos ou alcalino-terrosos, óxido de ferro, 3 óxido de manganês e misturas destes.Process according to claims 1 and 4, wherein said oxidizing agent is selected from the group consisting of alkali or alkaline-earth metal nitrates, chlorates and permanganates, iron oxide, manganese oxide and mixtures thereof. 6. Procedimento de acordo com a reivindicação 1, em que o referido material exotérmico (a.2) está em forma não fibrosa, isto é, em forma apta a ser soprada.A process according to claim 1, wherein said exothermic material (a.2) is in non-fibrous form, i.e., in a form capable of being blown. 7. Procedimento de acordo com a reivindicação 1, em que o referido aglomerante de endurecimento em caixa fria é seleccionado do grupo formado por resinas fenólicas, resinas de fenol-uretano, resinas epoxi acrílicas, resinas fenólicas alcalinas e resinas de silicatos.A process according to claim 1, wherein said cold box hardening binder is selected from the group consisting of phenolic resins, phenol urethane resins, epoxy acrylic resins, alkaline phenolic resins and silicate resins. 8. Procedimento de acordo com a reivindicação 12, em que o referido aglomerante de endurecimento em caixa fria é seleccionado do grupo formado por resinas epoxi acrílicas activadas por SO2 (gás) e as resinas de fenol-uretano activadas por amina (gás).A process according to claim 12, wherein said cold box hardening binder is selected from the group consisting of SO2 (ac) activated epoxy acrylic resins and amine activated (gas) phenol-urethane resins. 9. Procedimento de acordo com a reivindicação 1, em que, na fase (B), a manga não endurecida preparada na fase (A) é contactada com um catalisador em fase gasosa adequado para o endurecimento da referida manga.A process according to claim 1, wherein, in step (B), the uncured sleeve prepared in step (A) is contacted with a gas phase catalyst suitable for hardening said sleeve. 10. Procedimento de acordo com a reivindicação 1, em que o referido catalisador para o endurecimento da manga não endurecida é um catalisador em fase gasosa seleccionado de entre uma amina gasosa para activar resinas de fenol-uretano, SO2 (gás) para activar resinas epoxi acrílicas, C02 (gás) ou formato de metilo (gás) para activar resinas fenólicas alcalinas e CO2 (gás) para activar resinas de silicato de sódio. 4A process according to claim 1, wherein said catalyst for the hardening of the uncured sleeve is a gas phase catalyst selected from a gaseous amine to activate phenol-urethane resins, SO 2 (gas) to activate epoxy resins acrylic, C02 (gas) or methyl (gas) formate to activate alkaline phenolic resins and CO2 (gas) to activate sodium silicate resins. 4 11. Manga preparada de acordo com o método da reivindicação 1, caracterizada por, depois de moldada, desmoldada e endurecida, apresentar uma boca para a entrada do fundido que formará a lingoteira, dotada de um chanfro periférico interno que formará na lingoteira um sulco ou fenda de geometria equivalente, ao passo que o orifício oposto à boca é fechado com um tampão de plástico, madeira, serradura, areia ou mesmo do próprio material constituinte da manga. Lisboa, 30.08.2007A sleeve prepared according to the method of claim 1, characterized in that after molding, demolding and hardening, it has a mouth for the entrance of the casting which will form the ingot mold, provided with an inner peripheral bevel which will form in the ingot mold a groove or slit of equivalent geometry, whereas the orifice opposite the mouth is closed with a plastic, wood, sawdust, sand or even the sleeve material itself. Lisbon, 08-30-2007