7.5 VACIADO EN MOLDES METÁLICOS

Se le denomina vaciado en lingoteras o Risers, se caracteriza por que el producto obtenido ya sea lingote o lamina es trabajado en recipientes generalmente de acero rápido o en algunos casos de hierro fundido teniendo que, necesariamente ser sometido a operaciones complementarias tales como el laminado, forjado, extracción, etc.

El producto a obtener depende bastante del tiempo de solidificación, ya que mientras más lenta sea mayor será el tamaño de los cristales formados en su estructura interna, siendo un aspecto negativo porque se convierte en un producto quebradizo y de dureza extrema.

Se considera lingote cuando el espesor del producto es mayor o igual a 5 veces su longitud y Lamina cuando fluctúa entre 1/10 a 1/5 de su longitud.

7.6 PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PRODUCTOS DE ACERO

1. Se calienta el horno el cual puede ser eléctrico o de reverbero, cargando el material a fundir.2. Se carga el metal ya fundido en cucharas denominadas llenadoras las cuales tienen mecanismos de

sujeción y desalojo siendo transportadas mediante grúas.Consiste en un recipiente de acero recubierto interiormente con material refractario, equipado con un sistema de muñones laterales los cuales permiten tanto su transporte como movimiento ondulatorio.

3. El operador controla el sistema de trabajo de la cuchara la cual tiene un orificio en el fondo siendo graduado mediante un tapón en un sistema de elevación exterior. El chorro va cayendo de acuerdo a la velocidad de solidificación necesaria para lo cual se necesita conocer tanto la temperatura de fusión como el avance en solidificación del metal fundido.

4. Una vez terminada la salida de todo el chorro líquido del metal se enfría la cuchara generalmente con agua, para evitar problemas de recristalización con ferromanganeso de potasio para su desoxidación.

5. Paralelamente se procede al enfriamiento del lingote o lamina mediante chorro de agua.6. Transcurrido un lapso de tiempo equivalente a 10 veces el de enfriamiento, se extrae el lingote

solidificado, sometiéndolo a las operaciones complementarias.

7.6.1 PARTES DE UN MOLDE PARA LINGOTE

a) Bebedero: Canal por el cual ingresa el metal fundido, ubicado verticalmente, generalmente tiene sección circular presentando un ensanchamiento en la parte superior.

b) Canal de colada: El cual puede ser de sección cuadrada o rectangular, se utiliza para conducir el metal fundido desde el bebedero hasta el molde final.

c) Canales de ataque: Ubicados en el mismo plano que el canal de colada, pero perpendicularmente a este sirven para controlar y compensar la presión de los gases formados por el metal líquido.

d) Molde: Ubicado al extremo de los canales de ataque, generalmente es de acero rápido y es el que dará la forma final al producto a obtener, posee unas orear laterales que se utilizan para izar el molde y separarlo del producto final.

e) Mazarota: Es un cuerpo cilíndrico generalmente redondeado en sus extremos, con dimensiones idénticas al plano superior del molde, ubicado verticalmente dentro del molde, sirve para determinar la altura obtenida por el metal fundido dentro del molde.

7.6.2 DEFECTOS DE VACIADO EN LINGOTERAS

a) Rechupe: Es una contracción del metal el cual no logra ocupar todo el espacio disponible en el molde debido generalmente a la presión excesiva de gases los cuales son desprendidos por el metal fundido no teniendo suficiente presión para su salida.

b) Soplado: Se refiere al espacio ocupado por bolsas de aire entre la distribución molecular originándose un producto sumamente quebradizo; se debe a la efervescencia producida por un cambio demasiado brusco de temperatura.

c) Lingotismo: Defecto mediante el cual el producto final presenta dimensiones mayores a las requeridas debido a un enfriamiento demasiado lento lo cual origina la formación de cristales muy grandes creándose igualmente espacios intermoleculares mayores a lo normal, teniéndose un producto final quebradizo y sin resistencia a los esfuerzos.

d) Segregación de impurezas: Originado por una excesiva velocidad de solidificación lo cual produce masas solidificadas antes de tiempo en el molde, la cual es arrastrada por el resto del metal todavía fundido, teniéndose un producto sin uniformidad en su distribución molecular.

7.6.3 CÁLCULOS

A. SOLIDIFICACIÓN DEL METAL FUNDIDOEn el proceso de fusión, existen siempre fenómenos de contracción y que se realiza en tres etapas:Contracción líquida: Sucede durante el enfriamiento desde la temperatura de colada hasta la de fusión. Contracción de solidificación: La cual sucede en el cambio de estado del metal, no existiendo variación de temperatura.Contracción solida: Sucede durante el enfriamiento desde la temperatura de fusión hasta la temperatura ambiente.

B. TIEMPO DE SOLIDIFICACIÓN Es el tiempo necesario para que una capa de metal fundido vaya solidificándose.

C. LEY DE CHVORINOVEl tiempo total de solidificación de cualquier pieza es una función cuadrática de la relación entre volumen y su área.

T=K (VA )2

Donde: T : Tiempo de solidificación K : Constante de ChvorinovV : Volumen de la pieza obtenidaA : Área total de la pieza

D. TIEMPO DE COLADAEs el tiempo comprendido desde el vaciado del metal fundido hasta que empieza la solidificación, según Czikei, se plantea la fórmula:

T=MC

Donde:T : Tiempo de colada del metal líquido, generalmente en segundos.M : Relación del volumen sobre su área (cm).C : Coeficiente de avance (0,015 – 0,035) para materiales ferrosos (cm/seg).