En metalurgia , un cucharón es un recipiente o recipiente en forma de cubo que se utiliza para transportar y verter metales fundidos. [1] Los cucharones se utilizan a menudo en fundiciones y varían en tamaño, desde pequeños recipientes portátiles que se asemejan a un cucharón de cocina y soportan 20 kilogramos (44 lb) hasta grandes cucharones de acería que soportan hasta 300 toneladas (295 toneladas largas; 331 toneladas cortas). ). Muchas fundiciones no ferrosas también utilizan crisoles cerámicos para transportar y verter metal fundido y también los denominan cucharas.
El término básico suele ir precedido para definir el propósito real del cucharón. Por lo tanto, el diseño básico del cucharón puede incluir muchas variaciones que mejoran el uso del cucharón para tareas específicas. Por ejemplo:
A menos que la cuchara se vaya a utilizar con aleaciones que tienen un punto de fusión a muy baja temperatura, la cuchara también está equipada con un revestimiento refractario. Es el revestimiento refractario el que evita que el recipiente de acero sufra daños cuando la cuchara se utiliza para transportar metales con altas temperaturas de fusión que, si el metal fundido entrara en contacto directo con la carcasa de la cuchara, se derretiría rápidamente a través de la carcasa. Los materiales de revestimiento refractario vienen en muchas formas y la elección correcta depende en gran medida de las prácticas de trabajo de cada fundición. Tradicionalmente, los cucharones solían revestirse con ladrillos refractarios prefabricados, aunque en muchos países los hormigones refractarios han tendido a sustituirlos.
Los cucharones de fundición normalmente se clasifican por su capacidad de trabajo más que por su tamaño físico. Los cucharones de mano se conocen normalmente como cucharones de mango y están equipados con un mango largo para mantener el calor del metal alejado de la persona que lo sostiene. Su capacidad se limita a lo que un hombre puede manejar con seguridad. Las cucharas más grandes suelen denominarse cucharas grúa de engranajes. Su capacidad suele estar determinada por la función de la cuchara. Los pequeños cucharones de mano también pueden ser crisoles equipados con dispositivos de transporte. Sin embargo, en la mayoría de las fundiciones, la cuchara de fundición se refiere a un recipiente de acero que tiene un asa de elevación instalada para que el recipiente pueda ser transportado por una grúa puente o un sistema de monorraíl y también está equipado con un medio mecánico para girar el recipiente, generalmente en la dirección forma de caja de cambios. La caja de cambios puede operarse manualmente o motorizada. (Consulte el párrafo siguiente para obtener más detalles).
Para el transporte de grandes volúmenes de metal fundido, como por ejemplo en las acerías , la cuchara puede desplazarse sobre ruedas, sobre un carro transportador de cuchara especialmente diseñado o colgarse de una grúa puente y se inclina mediante un segundo dispositivo de elevación elevado.
La forma más común de un cucharón es un cono vertical, pero son posibles otras formas. Tener un cono cónico como carcasa añade resistencia y rigidez a la carcasa. Tener el cono también ayuda cuando llega el momento de quitar el revestimiento refractario. Sin embargo, también se fabrican carcasas de lados rectos al igual que otras formas.
La más común de estas otras formas se conoce como cuchara de tambor y tiene la forma de un cilindro horizontal suspendido entre dos bogies . Las versiones grandes, que a menudo tienen capacidades superiores a 100 toneladas (98 toneladas largas; 110 toneladas cortas), se utilizan en las acerías y a menudo se las denomina cucharas torpedo. [ cita necesaria ] Las cucharas torpedo se usan comúnmente para transportar hierro líquido desde un alto horno a otra parte de la acería. Algunas versiones incluso están adaptadas para poder transportarse en bogies especiales que pueden transportarse tanto por carretera como por ferrocarril.
Los cucharones pueden tener un diseño de "vertido de labios", un diseño de "pico de tetera", un diseño de "eje de labios" o un diseño de "vertido inferior":
Los cucharones pueden estar abiertos o cubiertos. Los cucharones cubiertos tienen una tapa en forma de cúpula (a veces removible) para contener el calor radiante ; pierden calor más lentamente que los cucharones con la parte superior abierta. Los cucharones pequeños no suelen tener tapas, aunque en su lugar se puede utilizar una manta de cerámica (cuando esté disponible).
Los cucharones medianos y grandes que se suspenden de una grúa tienen un asa que sujeta el cucharón sobre ejes, llamados muñones . Para inclinar la cuchara se utiliza una caja de cambios, que suele ser un engranaje helicoidal . El mecanismo de engranaje puede accionarse manualmente con una rueda grande o puede accionarse mediante un motor eléctrico o un motor neumático. La rotación motorizada permite mover al operador de la cuchara a una distancia segura y controlar la rotación de la cuchara mediante un control remoto colgante o por radio. La rotación motorizada también permite que la cuchara tenga varias velocidades de rotación que pueden ser beneficiosas para el proceso de fundición general. Obviamente, la rotación motorizada también reduce el esfuerzo requerido por el operador de la cuchara y permite transferir y verter grandes volúmenes de metal fundido durante largos períodos sin fatiga del operador. Cuando el cucharón está equipado con una caja de engranajes operada manualmente, el tipo de caja de engranajes más comúnmente utilizado es el diseño de tornillo sin fin porque en la mayoría de las circunstancias prácticas, y cuando se mantiene correctamente, se puede considerar como "autoblocante" y no necesita una caja de cambios interna. Freno de fricción para regular la velocidad de inclinación de la cuchara. También se pueden utilizar otros tipos de sistema de engranajes, pero deben estar equipados con un sistema de frenado adicional que pueda sujetar la cuchara si el operador retira la mano del volante.
Las cucharas de eje de labios también pueden usar arietes hidráulicos para inclinar la cuchara. Los cucharones más grandes no tienen engranajes y generalmente se vierten usando una grúa especial de dos cabrestantes, donde el cabrestante principal transporta el cucharón mientras que el segundo cabrestante se acopla a una orejeta en la parte inferior del cucharón. Al levantar el segundo cabrestante, la cuchara gira sobre sus muñones.
Las cucharas suelen estar diseñadas para fines especiales, como añadir aleaciones al metal fundido. Los cucharones también pueden tener tapones porosos insertados en la base, de modo que se puedan burbujear gases inertes a través del cucharón para mejorar las prácticas de aleación o tratamiento metálico.