En metalurgia , un cucharón es un recipiente o recipiente con 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 transportados a mano que se parecen a un cucharón de cocina y tienen una capacidad de 20 kilogramos (44 lb) hasta grandes cucharones de acería que tienen una capacidad de hasta 300 toneladas (295 toneladas largas; 331 toneladas cortas). Muchas fundiciones no ferrosas también utilizan crisoles de cerámica para transportar y verter metal fundido y también se refieren a ellos como cucharones.
El término básico suele ir precedido de un prefijo 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 tengan un punto de fusión muy bajo, 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 fundirían 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, las cucharas solían revestirse con ladrillos refractarios prefabricados, sin embargo, los hormigones refractarios han tendido a reemplazarlos en muchos países.
Las cucharas de fundición se clasifican normalmente por su capacidad de trabajo en lugar de por su tamaño físico. Las cucharas de mano se conocen normalmente como cucharas de mango largo y están equipadas con un mango largo para mantener el calor del metal alejado de la persona que las sostiene. Su capacidad está limitada a lo que una persona puede manejar con seguridad. Las cucharas más grandes suelen denominarse cucharas de grúa con engranajes. Su capacidad suele estar determinada por la función de la cuchara. Las cucharas de mano pequeñas 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 aérea o un sistema de monorraíl y también está equipado con un medio mecánico para girar el recipiente, generalmente en forma de caja de cambios. La caja de cambios puede operarse manualmente o con motor. (Véase el párrafo siguiente para más detalles).
Para el transporte de volúmenes muy grandes de metal fundido, como en las acerías , la cuchara puede funcionar sobre ruedas, sobre un carro de transferencia de cuchara construido especialmente o colgarse de una grúa aérea y se inclinará utilizando un segundo dispositivo de elevación superior.
La forma más común de un cucharón es un cono vertical, pero también se pueden fabricar otras formas. Tener un cono cónico como carcasa le aporta resistencia y rigidez. Tener la forma cónica 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 conoce como cucharas torpedo. [ cita requerida ] Las cucharas torpedo se utilizan comúnmente para transportar hierro líquido desde un alto horno a otra parte de la acería. Algunas versiones incluso están adaptadas para que puedan transportarse en bogies especiales que pueden transportarse por carretera o ferrocarril.
Los cucharones pueden tener un diseño de "vertido con los labios", un diseño de "pico de tetera", un diseño de "eje de labios" o un diseño de "vertido desde abajo":
Los cucharones pueden ser 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 abiertos. Los cucharones pequeños no suelen tener tapas, aunque se puede usar una manta de cerámica en su lugar (si está disponible).
Las cucharas medianas y grandes que se suspenden de una grúa tienen un asa que sujeta la cuchara sobre ejes, llamados muñones . Para inclinar la cuchara se utiliza una caja de cambios, que normalmente es un engranaje helicoidal . El mecanismo de engranaje puede ser operado manualmente con una rueda grande o puede ser operado por un motor eléctrico o un motor neumático. La rotación motorizada permite que el operador de la cuchara se mueva a una distancia segura y controle 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 en general. La rotación motorizada obviamente 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 la cuchara está equipada con una caja de cambios operada manualmente, el tipo de caja de cambios que se usa más comúnmente es el diseño de tornillo sin fin porque en la mayoría de las circunstancias prácticas, y cuando se mantiene correctamente, puede considerarse como "autoblocante" y no necesita un freno de fricción interno para regular la velocidad de inclinación de la cuchara. También se pueden utilizar otros tipos de sistemas de engranajes, pero deben estar equipados con un sistema de frenado adicional que pueda sujetar la cuchara si el operador quita la mano del volante.
Las cucharas con eje de labio también pueden utilizar cilindros hidráulicos para inclinarlas. Las cucharas más grandes no tienen engranajes y, por lo general, se vierten utilizando una grúa especial con dos cabrestantes, donde el cabrestante principal lleva la cuchara mientras que el segundo cabrestante se acopla a una orejeta en la parte inferior de la cuchara. Luego, al elevar el segundo cabrestante, la cuchara gira sobre sus muñones.
Las cucharas suelen estar diseñadas para fines especiales, como agregar aleaciones al metal fundido. Las cucharas también pueden tener tapones porosos insertados en la base, de modo que se puedan hacer burbujear gases inertes a través de ellas para mejorar las prácticas de aleación o tratamiento metálico.