ES2231920T3 - Horno de solera recto para afino de titanio. - Google Patents

Abstract

SE DESCRIBE UN HORNO DE SOLERA FRIA PARA EL REFINO DE METALES SELECCIONADOS, TALES COMO EL TITANIO. EL HORNO INCLUYE UNA SOLERA DE FUSION (30) Y UNA SOLERA DE TRANSPORTE (115), DISPUESTAS LINEALMENTE. UN PAR DE BARRERAS (120, 126) BLOQUEAN PARCIALMENTE EL FLUJO DE MATERIALES FUNDIDOS PARA MEZCLARLO, PERMITIENDO LA VAPORIZACION DE LAS IMPUREZAS E IMPIDIENDO QUE LAS SALPICADURAS DEL MATERIAL EN LA SOLERA DE FUNDICION CONTAMINEN EL PRODUCTO FINAL.

Description

Horno de solera recto para afino de titanio.

Esta invención se refiere a un horno de solera en frío, según el preámbulo de la reivindicación 1 y a un método de afino de un metal impuro, según el preámbulo de la reivindicación 12 y, por tanto, en general, al afino y moldeo por colada en solera, en frío, de titanio y otros metales. En particular, la invención se refiere a una técnica para el afino de titanio a partir de diversos materiales de partida en un horno de solera en frío mejorado. Durante la fusión pueden añadirse elementos de fusión al titanio para lograr una aleación deseada.

Una técnica bien conocida para el afino de titanio es el afino en solera en frío. En el afino en solera en frío, la fuente de titanio no purificada de partida deseada, por ejemplo, chatarra de titanio, esponja de titanio u otro material que contenga titanio, se introduce en un horno. Normalmente, el horno funciona a vacío o en una atmósfera inerte controlada. El titanio se funde entonces, por ejemplo, usando fuentes de energía deseadas tal como cañones de haz electrónico o antorchas de plasma. Cuando el titanio fundido pasa a través del horno, las impurezas no deseadas se evaporan, subliman, se disuelven o se depositan en el fondo del lobo (película de metal que queda después de verter el metal fundido).

El afino en solera en frío se denomina así debido al uso de una solera de cobre refrigerada por agua. Durante el funcionamiento del horno, la solera fría solidifica el titanio fundido en contacto con la superficie fría en un lobo del material que se está fundiendo. En un horno típico, la solera del horno se fabrica de cobre, con canales en el cobre que llevan agua para refrigerar el cobre y evitar que se funda. El titanio fundido que se está afinando fluye entonces a través del lobo de titanio solidificado, que llega a ser el conducto.

Un problema que puede producirse en el afino en solera en frío es la salpicadura del titanio que se está fundiendo desde la zona de fusión al interior de la zona del horno en la que se produce el moldeo por colada del titanio. Esta salpicadura puede introducir impurezas en el producto final.

En una patente de la técnica anterior que describe una técnica para el afino de titanio, se emplea un horno en el que el segmento de fusión forma un ángulo con respecto al segmento de afino del horno. En este horno en ángulo, se emplea una barrera de salpicadura para evitar que la salpicadura de titanio sortee el proceso de afino mediante el transporte en la solera en frío del metal fundido alrededor de la barrera. Véase la patente de los EE.UU. concedida de nuevo 32.932, titulada "Cold Hearth Refining" (Afino en solera en frío). Una desventaja desafortunada de tales sistemas es que requieren un gran volumen de cámara de fusión. Dado que el horno funciona a vacío o en un entorno de presión reducida, un volumen de cámara excesivo contribuye significativamente al coste y hace que la limpieza sea más difícil.

Del documento WO 90/00627 se conoce un horno de solera en frío que comprende dos soleras, una de los cuales forma una solera combinada de fusión y transporte, mientras que la otra forma una solera de transporte. En la solera de transporte se proporcionan barreras parciales primera y segunda hechas de metal solidificado al lobo.

Del documento US-A-3 343 828 se conoce un horno de solera en frío que comprende una única solera en frío con una parte de fusión en la que se introduce el material de partida que va a fundirse, y una parte de transporte con separadores parciales hechos de grafito que se extienden de manera alterna desde los lados opuestos de la solera para definir una trayectoria serpenteante para el material fundido.

Del documento JP-A- 6 327 3555 se conoce una artesa de colada para producir acero, que tiene una entrada y una boquilla de salida dispuestas verticalmente por encima y por debajo de la artesa de colada, y varios rebosaderos transversales que se proyectan de manera alterna desde los lados opuestos de la artesa de colada para definir una trayectoria serpenteante para el acero fundido.

El documento EP-A-0 124 667 se refiere a una artesa de colada para el moldeo por colada de acero inoxidable, en el que la dirección de flujo vertical es predominante.

El documento GB-A-2 207 225 enseña un aparato para fundir metales que comprende una única solera dividida por una barrera en una parte de fusión y una parte de transporte, en la que el material fundido fluye de una manera lineal desde la parte de fusión a través de la parte de transporte hasta un molde.

La invención se define en las reivindicaciones 1 y 12.

El horno de solera en frío de esta invención proporciona un sistema y una técnica de purificación mejorados. El horno de solera en frío de la realización preferida tiene múltiples segmentos que están conectados entre sí de una manera lineal. El horno incluye una solera de fusión en la que se funde el titanio usando fuentes de energía deseadas, por ejemplo, cañones de haz electrónico. El titanio fundido fluye desde la solera de fusión hasta una solera de transporte. Se introducen barreras en la trayectoria de flujo en una posición deseada en la solera de transporte. Estas barreras se extienden hacia el titanio fundido para hacer que fluya de una manera tortuosa a medida que atraviesa la solera. Esto proporciona un mezclado mejorado del flujo controlado de titanio, permitiendo que las impurezas volátiles no deseadas se evaporen o se disuelvan, mientras que las impurezas de alta densidad se depositan en el fondo de la solera. Tras circunnavegar las barreras, en el extremo de la solera de transporte, se proporciona una zona de moldeo por colada en la que el titanio fundido fluye hasta un molde, u otra estructura deseada, para su solidificación.

En una realización, un horno de solera en frío comprende un primer segmento en el que se introduce el material de partida que va a fundirse. Se proporciona un segundo segmento que está conectado al primer segmento para alojar el material de partida fundido procedente del primer segmento. Los segmentos primero y segundo se disponen linealmente. El segundo segmento fluye hasta un molde o recipiente para la solidificación. Se disponen una barrera primera y segunda entre el primer segmento y el molde, extendiéndose cada barrera desde los lados opuestos de la solera hasta el flujo del titanio fundido. Las barreras solapan entre sí en el centro de la solera formando una protección frente a la salpicadura. Las barreras juntas hacen que el material fundido fluya en un patrón no lineal entre el primer segmento y el recipiente. En algunas realizaciones de la invención, las barreras también hacen que el titanio fundido caiga en cascada sobre un saliente para mezclar adicionalmente el titanio y eliminar las impurezas.

En otra realización de la invención, un método de afino de un metal impuro incluye las etapas de introducir el metal impuro en un horno de solera en frío mantenido en un entorno controlado, teniendo el horno una solera de fusión en la que se introduce el material de partida que va a fundirse. Una solera de transporte está conectada a la solera de fusión, estando dispuestas las dos soleras linealmente. En una posición deseada en la solera de fusión, el material fundido se fuerza para que fluya de manera tortuosa para crear una turbulencia adicional. Por todo el horno se extraen los vapores que se forman a partir de las impurezas del metal fundido. Tras pasar a través de la solera de transporte, el metal fundido se deposita en un molde u otro recipiente donde se enfría para que se solidifique.

La figura 1a es un diagrama esquemático que ilustra una realización de la invención;

la figura 1b es una vista desde arriba de un horno de afino en solera en frío y los sistemas de soporte que le rodean;

la figura 2 es una vista en sección transversal del horno mostrado en la figura 1b;

la figura 3 es otra vista en sección transversal del horno de afino en solera en frío;

la figura 4 ilustra cómo pueden dirigirse los cañones de haz electrónico para mantener el titanio en un estado fundido;

la figura 5 es una vista desde arriba que ilustra la disposición de la barrera;

la figura 6 es una vista en perspectiva de una realización de las barreras utilizadas para mezclar el titanio fundido; y

la figura 7 es una vista desde arriba de una realización de la invención que emplea una solera de transporte y un depósito.

La figura 1a es un dibujo esquemático que representa la disposición conceptual de un horno 5 de solera en frío según una realización de la invención. El material de partida que contiene titanio y que normalmente es relativamente más puro, se introduce en el horno 5 usando un alimentador 10 de barra o un alimentador 20 a granel. El titanio cae dentro de una solera 30 de fusión de cobre refrigerada por agua, en la que se calienta hasta al menos su punto de fusión mediante los cañones 61, ..., 68 de haz electrónico, de los cuales se representan cuatro. El titanio se funde y fluye a través de la solera 115 de transporte refrigerada por agua y finalmente hasta un molde o crisol 40 refrigerado por agua en el que el titanio 73 fundido solidifica entonces en un lingote 71. Tal como se describirá más adelante con más detalle, este procedimiento purifica el titanio.

La figura 1b es una vista desde arriba de un horno 5 de solera en frío y el área de manipulación del material. La figura 1b pretende representar la disposición general del horno cuando se ve desde arriba, junto con el equipo de soporte que le rodea. El material de partida de titanio se suministra al horno 5 mediante un alimentador 10 de material en barra o de electrodo y, en algunas realizaciones, mediante alimentador 20 de chatarra o esponja de titanio. En el horno 5, el titanio se funde y fluye generalmente desde la parte inferior de la figura 1b hacia la parte superior. Tras el afino, los materiales se solidifican en formas deseadas usando moldes individuales o múltiples de diversas configuraciones. El lingote solidificado se retira en la cámara inferior. (La operación de moldeo por colada se representa en la figura 2 y se describe más adelante). Se proporcionan carros 45 y 46 para retirar y transportar los lingotes de colada tras la solidificación. Además, se permite un espacio alrededor del horno para una estación 42 de mantenimiento para la revisión de la tapa del horno, los cañones de haz electrónico y los sistemas relacionados.

El horno 5 mostrado en la figura 1b incluye varios componentes principales: un recinto 50 para mantener las condiciones ambientales deseadas dentro del horno, una solera 30 de fusión para fundir el titanio y un área 40 de colada que contiene moldes para moldear por colada el titanio en formas deseadas. Generalmente, la materia prima de titanio, la chatarra de titanio, la esponja de titanio u otro material sólido que contenga titanio, o el material que contiene un elemento deseado con el que alear el titanio, se introduce por uno o ambos alimentadores 10, 20 de material en la solera 30 de fusión. La solera 30 de fusión recibe energía procedente fuentes de calentamiento para fundir el titanio de partida. El titanio se funde, usando preferiblemente cañones de haz electrónico o antorchas de plasma, aunque también pueden emplearse otras fuentes. Una vez fundido en la solera 30, el titanio fluye a través de una solera 115 de transporte hasta la cámara 40 de moldeo en la que se moldea por colada en la forma deseada. A medida que el titanio avanza a través del horno, se eliminan las impurezas evaporadas mediante bombas 90 de vacío, representadas esquemáticamente.

En la figura 1b no se muestra una sala de control en la que se sitúan los operarios y el equipo para controlar el horno. También se representa una estación 42 de mantenimiento del cañón y la tapa. Cuando el horno tiene que limpiarse o mantenerse de otro modo, se retira la parte superior del horno (no mostrada) y se coloca en la estación de mantenimiento para permitir el acceso al horno. Cuando se requiere el mantenimiento en los cañones de haz electrónico (descritos más adelante) que se usan para fundir el titanio, esto también puede realizarse en la estación de mantenimiento.

El diagrama de la figura 1b también representa el uso de diferentes moldes y diferentes carros para el producto de titanio terminado. El titanio fluye hasta el área 40 de colada en el que se moldea por colada en las formas deseadas. El carro 45 se representa llevando dos lingotes cilíndricos, mientras que el carro 46 se representa llevando un único bloque rectangular.

La figura 1b también representa una disposición para bombas 90 de vacío. Se muestran ocho de las bombas en el extremo de alimentación del horno, y se muestran dos bombas en el extremo de moldeo por colada del horno. Las bombas 90 de vacío, tal como bombas auxiliares de vapor de aceite, bombas de difusión, ventiladores y bombas mecánicas mantendrán un vacío en la cámara suficiente para hacer funcionar los cañones de haz electrónico y realizar el afino. Esta disposición tiene la ventaja de extraer más de la impureza que contiene el vapor en el extremo de fusión de la solera en la que se origina. Dado que la mayor parte de la evaporación de las impurezas, por ejemplo cloruros de magnesio, se produce en la solera principal, se colocan bombas de vacío adicionales en esa región. Esto minimiza el movimiento de la impureza hacia la parte de moldeo por colada del horno, en la que la impureza podría dar como resultado defectos en el titanio que se está moldeando por colada. Un purgador 85 de condensado separa las bombas de vacío de la solera 30 de fusión. El purgador de condensado comprende preferiblemente un colector y un depósito de captación subyacente sobre el que se depositan o condensan materiales particulados o gaseosos de la atmósfera del horno. Esto evita que el material entre en las bombas de vacío, mejorando el rendimiento de las bombas. Usando el sistema descrito junto con la figura 1a, el colector puede retirarse periódicamente para su limpieza o sustitución.

La figura 2 es una vista en sección transversal del horno de afino de titanio mostrado en la vista desde arriba en la figura 1b. La estructura 3 de soporte se representa esquemáticamente y tiene una superficie 6 superior en la que se sitúa el horno. El recinto 50 contiene el horno. El alimentador 10 de barra y el alimentador 20 de chatarra descritos anteriormente se representan en el lado a mano izquierda del dibujo. Una guía de deslizamiento y una carretilla 8 adjunta se representan por encima del recinto 50. La carretilla se utiliza para levantar la tapa 51 del recinto 50 desde el recinto 50 para el transporte hasta la estación 42 de mantenimiento. Por encima del recinto 50 se sitúa diverso equipo de apoyo para hacer funcionar el horno, tal como suministros de energía, sistemas de agua y vacío y otros servicios 53.

La figura 2 representa adicionalmente la manera en la que se extrae el titanio moldeado por colada del horno. Una vez realizado el afino del titanio, éste fluye hacia abajo hasta la cámara 100 de moldeo y solidifica en un lingote de la configuración deseada. La figura 2 representa la cámara 100 de moldeo en su posición 102 replegada desde recinto 50. Durante el proceso de moldeo, la superficie 101 superior de la cámara 100 de moldeo se pone en contacto con la superficie 54 inferior del recinto 50. Las dos superficies se unen entre sí y se sellan, permitiendo que las bombas de vacío acopladas al recinto 50 disminuyan la presión en la cámara 100 de moldeo. En ese momento, el elevador 74 hidráulico se extenderá completamente, de manera que la superficie inferior del molde esté en su posición superior para moldear por colada el lingote. A medida que el titanio se moldea por colada, el elevador 74 hidráulico se repliega. Una vez que se ha completado el proceso de moldeo, no se afina titanio adicional y el elevador hidráulico se repliega hasta la posición ilustrada en la figura 2. La cámara 100 de moldeo se separa entonces del recinto 50 de horno, tal como se representa. Uno de los carros, por ejemplo, el carro 45, representado en la figura 1b, puede usarse entonces para extraer el material de moldeo por colada y la cámara de moldeo desde la posición por debajo del horno. Una vez que esto ocurre, otro carro 46, también representado en la figura 1b, puede moverse hasta su posición para el siguiente moldeo por colada.

La figura 3 es una representación esquemática que muestra detalle adicional delhorno 5 representado generalmente en las figuras 1b y 2. El material de titanio sólido se introduce en el horno 5 en la figura 3 desde uno o más alimentadores 10, 20. En la realización representada, se emplean dos alimentadores. Preferiblemente, cada uno de los alimentadores es por sí mismo un alimentador dual en el sentido de que cada alimentador incluye un bloqueo de carga para permitir proporcionar dos fuentes separadas de material. El uso de alimentadores duales permite que una parte del alimentador dual se cargue con material de partida y se bombee hasta vacío, mientras que la otra parte se emplea para introducir titanio en la cámara de fusión. El alimentador 10 es un alimentador dual de barra o de electrodo, mientras que el alimentador 20 es un alimentador dual de material particulado, que suministran material desde uno u otro de los alimentadores 22, 24. Las piezas sólidas suministradas desde el alimentador 20 pueden consistir en pequeñas chatarras de material que contiene titanio que va a reciclarse. El alimentador de electrodo, por el contrario, normalmente se utiliza para la introducción de una barra o lingote de titanio o un montaje fabricado de piezas más pequeñas.

El material de partida se introduce en el recinto a vacío (o atmósfera controlada) del horno usando un bloqueo de carga u otro enfoque similar. En algunas realizaciones de la invención, el titanio en chatarra que entra desde el alimentador 20 se introduce preferiblemente llevándose en una tolva que gira para depositar las piezas de titanio en el baño fundido presente en la solera 30 de fusión. La tolva minimiza el chapoteo y salpicadura del titanio fundido. En el caso de que se esté introduciendo una varilla o barra desde el alimentador 10 de electrodo, el material se funde continuamente desde el extremo de la varilla o barra usando un cañón de haz electrónico o antorcha de plasma a medida que llega a la solera 30 de fusión.

Además de alimentar titanio sólido sin afinar, los alimentadores 10 y 20 pueden utilizarse para introducir metales deseados para alearse con el titanio. Por ejemplo, utilizando los alimentadores puede introducirse aluminio para crear una aleación de titanio - aluminio. Los alimentadores también están acoplados normalmente a balanzas para pesar que permiten medir la cantidad de titanio u otro material introducido, permitiendo así un control más estrecho de los constituyentes de la aleación deseada. En una realización, el alimentador de material particulado es del orden de 12 pies por 6 pies por 12 pies, mientras que el alimentador de electrodo es de aproximadamente ocho pies por 4 pies por 14 pies. La solera de fusión será del orden de 5 pies por 5 pies por 3 pies de profundidad.

Una ventaja importante de tener múltiples alimentadores es que el titanio de partida puede cargarse desde ambos lados del horno con velocidades de alimentación controlables independientemente. Esto permite variar la composición del titanio moldeado por colada, por ejemplo, enriqueciéndolo con ciertos elementos que dependen de la aleación deseada.

La figura 4 representa cómo se mantiene el titanio en un estado fundido mediante una configuración de fuentes de energía o fuentes 61 - 68 de calentamiento. Las fuentes 62, 64, 66 y 68 están ocultas detrás de la fuente 61, 63, 65 y 67, respectivamente. En una realización preferida, las fuentes de calentamiento son cañones de haz electrónico que funcionan a aproximadamente 600 - 750 kilowatios. Estos cañones de haz electrónico son suficientes para mantener el titanio en un estado fundido en toda la solera. Dado que el horno 5 es un horno de solera en frío, la solera del horno se refrigerará mediante un refrigerante deseado, tal como el agua. De esta manera, se forma una capa de titanio sólido adyacente a las superficies de la solera, formando el lobo para separar el titanio fundido de la solera. Cuando el titanio fundido fluye a través del lobo, se evaporan más contaminantes volátiles dentro del titanio, mientras que los contaminantes de mayor densidad se depositan en el fondo. Las bombas 90 de difusión de vacío (véase la figura 1b) acopladas al recinto, retiran los contaminantes evaporados, purificando así el titanio. Dado que el material introducido inicialmente en el horno tiene más contaminantes y por tanto produce más gas de impureza, se emplean más bombas en el extremo corriente arriba del sistema. Esto se describe adicionalmente más adelante.

Los cañones de haz electrónico, u otras fuentes de calor, deben elevar la temperatura del titanio sólido introducido en la cámara hasta al menos la temperatura de fusión, aproximadamente 1650ºC. Normalmente, esto se logra mediante cañones 61 - 64 electrónicos. Cuando el titanio fluye desde la cámara 30 de fusión, cañones 65 - 68 de haz electrónico adicionales mantienen el titanio en un estado fundido. Estos cañones de haz electrónico se disponen asimétricamente alrededor de la trayectoria de flujo y el haz de cada uno puede dirigirse o barrerse alrededor de la región deseada de las soleras del horno. Esto permite que se calienten todas las partes de la solera. El número de cañones de haz electrónico se escoge para proporcionar redundancia, permitiendo que uno o más fallen o se apaguen para su mantenimiento sin cesar el proceso de afino.

En la representación de la figura 7, una solera 115 de transporte conecta la solera 30 de fusión con la zona 112 de moldeo por colada del horno. La zona de moldeo por colada se muestra realizando el moldeo por colada de un lingote 71. Este lingote se moldea por colada permitiendo que el titanio fundido fluya a través de la solera a un molde cilíndrico. Una vez en este molde, el titanio se enfría y solidifica. Tal como se ha descrito, puede emplearse cualquier configuración de molde deseada. El molde cilíndrico se usa sólo con objeto de explicación.

La figura 5 ilustra otro aspecto del horno de esta invención. En la realización preferida, un par de barreras 120, 126 se extienden hasta el titanio fundido en una posición deseada en la solera 115 de transporte, entre la solera 30 de fusión y la región 122 de moldeo por colada para bloquear parcialmente el flujo de titanio. En esta representación se está moldeando por colada un único lingote cilíndrico de gran diámetro. Estas barreras 120, 126 hacen que el titanio fundido que fluye desde la solera de fusión tome una trayectoria tortuosa antes de fluir hasta la cámara 40 de moldeo. Esta trayectoria introduce turbulencia para el titanio fundido y permite que se eliminen impurezas adicionales por evaporación de las impurezas en la superficie del titanio, mediante disolución o mediante depósito en el fondo de la solera. Adicionalmente, las barreras evitan la salpicadura del titanio desde la solera de fusión o los alimentadores, donde es relativamente impuro, hasta la cámara de moldeo por colada, donde es relativamente puro.

La figura 6 representa en detalle adicional las barreras 120 y 126 descritas anteriormente, junto con la solera 115 de transporte. La estructura representada en la figura 6 es particularmente beneficiosa para moldear por colada aleaciones de titanio sumamente puras. El flujo de titanio a través de la estructura mostrada en la figura 7 es en el sentido de la flecha 118. La primera 120 barrera incluye una muesca, mostrada generalmente en la región 150. La segunda barrera 126 incluye una muesca 153 similar, pero situada en el lado opuesto de la solera 115 de transporte. El suministro de las barreras y las muescas crea una trayectoria tortuosa para el flujo del metal y fuerza una cascada vertical desde una sección de la solera a la siguiente. La cascada se logra porque la muesca 150 está separada una distancia ligeramente superior del suelo de la solera que la muesca 153. En otras palabras, la muesca 153 está más cerca del fondo de la solera 115. Esto ayuda a atrapar impurezas que son más pesadas que el titanio y, por tanto, que se han depositado en el fondo de la solera, y evita que fluyan hasta la región de moldeo por colada. Una ventaja adicional de la estructura es que el lobo de titanio que solidifica contra la solera y las barreras está dividido en tres piezas separadas, y ninguna de las tres solidifica alrededor de las barreras. Esto permite una retirada más fácil del lobo cuando sea necesario.

La figura 7 representa otra realización de la solera. En la figura 7, se muestra la solera 30 de fusión y la solera 115 de transporte. También se representa la región de moldeo por colada y la cámara 40 de moldeo. Entre la solera 115 de transporte y la región 40 de moldeo se sitúa una solera 115 de depósito. El depósito se proporciona en el nivel de alimentación en la primera región 71 de moldeo de lingote. Dado que el depósito 105 está en una elevación ligeramente inferior que la solera 115 de transporte, habrá una cascada de titanio fundido desde la solera de transporte hasta la solera de depósito. Sin embargo, la solera de depósito está en la misma elevación que el primer molde 71 de lingote. Esto permite que el titanio fluya de una manera horizontal hasta el molde 71. De esta manera se minimiza el deterioro de la superficie del lingote a partir del flujo en cascada.

Un problema encontrado frecuentemente en la alimentación de titanio en chatarra en los hornos de afino es el chapoteo o la salpicadura. Cuando las piezas de materia prima de titanio golpean el baño fundido, se produce salpicadura que, si no se controla, puede contaminar el titanio afinado. Además, la salpicadura crea la necesidad de que el horno se limpie más frecuentemente.

Lo anterior ha sido una descripción de una realización preferida de la invención. Aunque la descripción se ha realizado en lo que se refiere al afino de titanio, también puede realizarse el afino de otros metales usando el procedimiento y el aparato descritos.

Claims (10)

1. Horno de solera en frío que comprende:

un segmento (30) de fusión en el que el material de partida se introduce para fundirse,

un segmento (115) de transporte dispuesto próximo al segmento (30) de fusión para alojar el material de partida fundido del mismo, estando el segmento (30) de fusión y el segmento (115) de transporte dispuestos linealmente,

un molde (40) acoplado al segmento (115) de transporte para alojar el material fundido, mediante el cual el material de partida se funde en el segmento (30) de fusión y fluye a través del segmento (115) de transporte hasta el molde (40), siendo el segmento (115) de transporte más largo en la dirección del flujo del material fundido que el segmento (30) de fusión, y

barreras (120, 126) parciales que se extienden a través de la trayectoria de flujo del material fundido

caracterizado porque

el segmento (115) de transporte se refrigera por refrigerante y es más estrecho que el segmento (30) de fusión en una dirección perpendicular a la dirección del flujo del material fundido,

las barreras (120, 126) parciales son elementos estructurales refrigerados por refrigerante del segmento (115) de transporte que se extienden desde los lados opuestos del segmento (115) de transporte hasta obstruir parcialmente el flujo de material fundido a través del segmento (115) de transporte, y

cada barrera (120, 126) parcial refrigerada por refrigerante comprende una región inferior elevada por encima de una superficie de fondo del segmento (115) de transporte refrigerado por refrigerante y una región superior que tiene una muesca (153), estando colocadas las muescas (153) de las barreras (120, 126) parciales adyacentes en los lados opuestos del segmento (115) de transporte para forzar así el material fundido para que fluya de una manera tortuosa a través del segmento (115) de transporte, mientras atrapa impurezas en el fondo del segmento (115) de transporte.

2. Horno de solera en frío según la reivindicación 1, caracterizado porque una de las muescas (150) está separada una distancia mayor de la superficie de fondo del segmento (115) de transporte que una muesca (153) adyacente.

3. Horno de solera en frío según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque las barreras (120, 126) están dispuestas paralelas entre sí y separadas por una distancia inferior a la anchura de la solera (115) de transporte.

4. Horno de solera en frío según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las barreras (120, 126) solapan en el centro del segmento (115) de transporte para evitar que el material salpicado durante la fusión del material de partida alcance el molde (40).

5. Horno de solera en frío según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el segmento (30) de fusión incluye una primera serie de fuentes (61, 63) de calor para fundir el material de partida y el segmento (115) de transporte incluye una segunda serie de fuentes (65) de calor para mantener el material de partida en un estado fundido.

6. Horno de solera en frío según la reivindicación 5, caracterizado porque las fuentes (61, 63, 65, 67) de calor comprenden cañones de haz electrónico.

7. Horno de solera en frío según la reivindicación 6, caracterizado porque los cañones (61, 63, 65, 67) de haz electrónico están dispuestos de manera que se mantenga el material en un estado fundido en el segmento (30) de fusión y el segmento (115) de transporte, pero en un estado sólido a lo largo de las paredes y el fondo de los segmentos (30, 115) de fusión y de transporte.

8. Método de afino de un material impuro usando el horno de solera en frío según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por

mantener el horno a vacío,

introducir el metal impuro en el segmento (30) de fusión,

fundir el metal impuro en el segmento (30) de fusión,

transportar el metal fundido en el segmento (115) de transporte,

hacer que el material fundido fluya de una manera tortuosa en posiciones seleccionadas cuando fluye a través del segmento (115) de transporte mediante las barreras (120, 126) parciales,

extraer del horno (5) los gases formados por el material fundido para eliminar así las impurezas del material,

depositar el material fundido, menos las impurezas eliminadas como gases, en el molde (40), y

refrigerar el material fundido para solidificarlo.

9. Método según la reivindicación 8, caracterizado por hacer que el material fundido fluya a través de una cascada vertical formada por las barreras (120, 126) primera y segunda.

10. Método según la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque la etapa de fundir el material impuro comprende dirigir al menos un cañón (61, 63) de haz electrónico hacia el material impuro para calentarlo hasta su temperatura de fusión, pero no lo suficientemente caliente para fundir el material solidificado a lo largo de los lados del segmento (30) de fusión.