BRPI0615463B1 - Método de lingotamento contínuo de aço - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE LINGOTAMENTO CONTÍNUO DE AçO".

CAMPO TÉCNICO A presente invenção refere-se a um método de lingotamento contínuo de aço para produzir estavelmente uma placa lingotada com quali- dades desuperfícíe e interna superiores· ANTECEDENTE DA TÉCNICA Várias tecnologias foram desenvolvidas no passado para estabi- lizar o fluxo de descarga do aço fundido a partir de um bocal de imersão de modo a produzir uma placa lingotada tendo excelentes qualidades de super- fície e interna. A Japanese Patent Publication (A) nQ 2002-301549 descreve um método de lingotamento contínuo evitando o fenômeno do fluxo unilateral do aço fundido no molde de lingotamento pelo ajuste do ângulo entre um bocal deslizante e o plano horizontal formado pelo fluxo de descarga para 80 a 90°. A Japanese Patent Publication (A) n- 58-74257 descreve um método de injeção fazendo do bocal de imersão uma seção transversal e lingotando enquanto mantém o fluxo de injeção do orifício de injeção para o molde de lingotamento a uma velocidade baixa uniforme do fluxo descendente. A Ja- panese Patent Publication (A) ns 9-285852 descreve um método de lingota- mento contínuo fazendo do orifício de descarga com uma forma de fenda e dispersando e tornando uniforme o fluxo de aço fundido descarregado a par- tir de um bocal de imersão de modo a produzir uma placa lingotada livre de defeitos de superfície e internos. A Japanese Patent Publication (A) ns 2000-237852 descreve um bocal de imersão fornecido dentro dele com uma fita torcida em forma de uma lâmina rotativa. A Japanese Patent Publication (A) n9 9-225604 descre- ve um método de lingotamento contínuo introduzindo o gás inerte em um bocal de imersão e controlando-se a pressão interna de modo a evitar a o- corrência de um fluxo prejudicado no fluxo do aço fundido a partir do orifício de descarga. A Japanese Patent Publication (A) nQ 9-108793 descreve um método de lingotamento contínuo usando um bocal de imersão com o diâ- metro interno da extremidade frontal ampliado comparado com o diâmetro interno da extremidade base do bocal de imersão.

Entretanto, mesmo com esses métodos, foi ainda difícil estabili- zar o fluxo de aço fundido descarregado no molde de lingotamento. Não foi possível evitar suficientemente os defeitos de superfície chamados de “las- cas11 devido a inclusões que ocorrem na superfície da bobina após a lamina- ção ou defeitos de bolhas ehamados de "bolhas de gás" devido ao argônio soprado a partir do orifício de imersão.

DESCRIçãO DA INVENçãO A presente invenção fornece um método de lingotamento contí- nuo de aço eliminando os problemas acima da técnica anterior pela estabili- zação do fluxo de descarga a partir de um bocal de imersão de modo a evi- tar que a alumina e outras inclusões não-metálicas se tornem causas de las- cas e bolhas de argônio tornando-se causas de bolhas de gás serem intro- duzidas e, portanto, permitindo a produção de uma placa lingotada superior em qualidades de superfície e interna.

Os inventores analisaram o fluxo dentro do bocal de imersão de modo a resolver os problemas acima e como resultado obtiveram a desco- berta a seguir e completaram a presente invenção. Isto é, no caso de um tipo convencional de bocal de imersão onde o furo interno do bocal tem uma forma de seção horizontal circular, conforme mostrado na figura 4, fazendo- se o bocal deslizante 1 deslizar, a parte da abertura se tornará prejudicado em um lado, então um fluxo de redemoinho conduzido na direção do desli- zamento do bocal de deslizamento 1 será formado no bocal de imersão 2.

Devido a esse fluxo de redemoinho, a flutuação na taxa de fluxo do aço fun- dido a partir do orifício de descarga do bocal de imersão é aumentada e a maior taxa de fluxo de descarga aumenta.

Foi aprendido que o aumento na maior taxa de fluxo provoca o aumento da profundidade de penetração do fluxo de descarga, então os produtos da desoxidação da alumina, o pó do lingotamento contínuo, e ou- tras inclusões ou bolhas de argônio sopradas pelo bocal de imersão pene- tram profundamente dentro da placa lingotada e permanecem lá sem flutua- ção, levando assim a defeitos de superfície em nas folhas finas, fraturando no momento do pressionamento ou da produção de latas, e outros defeitos internos.

Os inventores descobriram que para evitar esse fluxo de rede- moinho, é eficaz dar ao furo interno do bocal uma forma elíptica ou alongada de seção horizontal ou outra forma plana, fazer a direção desse eixo longo substancialmente paralela a uma direção do lado maior do molde de lingo- tamento, e fazer a direção do deslizamento do bocal deslizante uma direção perpendicular ao mencionado eixo longo no lingotamento. Reciprocamente, foi aprendido que fazendo-se a direção do eixo longo da forma elíptica etc. substancialmente perpendicular à direção do lado mais longo do molde de lingotamento e fazendo a direção de deslizamento do bocal deslizante uma direção paralela ao mencionado eixo longo, o fluxo de redemoinho é ajudado e a maior taxa de fluxo de descarga é aumentada e tem como resultado o aumento da taxa de ocorrência de defeitos prejudiciais. O método de lingotamento contínuo de aço da presente inven- ção feito com base nas descobertas acima é um método de lingotamento contínuo de aço fornecendo metal fundido a partir de um bocal fornecido no fundo de uma panela intermediária através de um bocal de imersão para o interior de um molde de lingotamento, caracterizado por dar ao furo interno do bocal de imersão uma forma elíptica ou oblonga de seção horizontal, fa- zendo a razão de comprimento DJDs do eixo longo DL e do eixo curto Ds ser 1,2 a 3,8 , fazendo a direção daquele eixo longo substancialmente paralelo à direção do lado longo do molde de lingotamento, e fazendo a direção de deslizamento do bocal deslizante uma direção perpendicular ao mencionado eixo longo para fornecer o aço fundido ao molde de lingotamento.

Na invenção acima, é preferível fazer uma razão Si/S0 de uma área de seção Si a uma parte de área de seção menor do furo interno do bocal de imersão e uma área de seção S0 de um furo do bocal de desliza- mento de 0,5 a 0,9 , também é preferível fornecer dois orifícios de descarga nos dois lados do bocal de imersão na direção do eixo longo de forma que os orifícios de descarga do bocal de imersão descarregam aço fundido na direção do lado curto que está de frente para o molde de lingotamento e, além disso, é preferível fazer-se a distância entre a superfície externa do lado do eixo menor do bocal de imersão e a parede interna do lado de com- primento longo do molde de lingotamento pelo menos 50 mm. Além disso,na invenção acima, é preferível lingotar o aço fundido enquanto se usa um dis- positivo de agitação eletromagnética para prejudicar a capacidade de fazer redemoinho para o aço no molde de lingotamento.

BREVE DESCRIçãO DOS DESENHOS A figura 1 é uma vista seccional de um, molde de lingotamento fornecido com um bocal de imersão conforme a presente invenção conforme visto por um lado curto. A figura 2 é uma vista seccional horizontal de um bocal de imer- são conforme a presente invenção. A figura 3 é uma vista plana de um molde de lingotamento. A figura 4 é uma vista seccional de um molde de lingotamento fornecido com um bocal de imersão convencional conforme visto no lado curto.

MELHOR FORMA PARA EXECUCãO DA INVENçãO

Abaixo será explicada a melhor forma para execução da presen- te invenção. A figura 1 é uma vista mostrando a configuração geral de um dispositivo de lingotamento contínuo para trabalhar o método de lingotamen- to contínuo da presente invenção como visto a partir do lado curto da placa lingotada, onde 1 indica um bocal deslizante fornecido no fundo de uma pa- nela intermediária não mostrada, 2 é um bocal de imersão conectado ao bo- cal deslizante 1,3 é um molde de lingotamento no qual o aço fundido é inje- tado, e 4 é uma bobina de agitação eletromagnética que agita o aço fundido no molde de lingotamento. O bocal deslizante 1 tem um furo de bocal 11 com uma área seccional S0 e desliza prensada entre uma chapa superior 5 e uma chapa inferior 6.

Na presente invenção, um furo interno 21 do bocal de imersão 2 é circular no topo, mas tem forma elíptica conforme mostrado na figura 2 no fundo. Uma "forma elíptica" inclui uma forma elíptica estendida. É também possível usar-se uma forma alongada tendo uma parte paralela onde ao la- dos de comprimento curto retangular são substituídos por arcos. A forma elíptica ou a forma alongada tem um eixo maior DL e um eixo menor Ds per- pendicular ao mesmo. O eixo maior DL, conforme mostrado na figura 3, é considerado paralelo ou substancialmente paralelo ao lado maior do molde de lingotamento 3. Portanto, o eixo curto Ds é perpendicular ou substancial- mente perpendicular ao lado maior do molde de lingotamento 3. Além disso, o bocal de imersão 2 é fornecido com dois orifícios de descarga 22 nos dois lados na direção do eixo maior DL, então os dois orifícios de descarga 22 podem descarregar aço fundido na direção do lado menor do molde de lingo- tamento 3 que está à sua frente. Além disso, a direção de deslizamento do bocal deslizante 1 é feita uma direção perpendicular ao eixo maior DL, então é possível manter baixa a largura na direção do redemoinho no aço fundido dentro do bocal de imersão 2 e fazer o aço fundido fluir ao longo da direção do eixo DL e possível para fazer o fluxo de remoinho do aço fundido ocorrer quando realiza o bocal deslizante 1 menor.

No bocal de imersão 2 que tem o furo interno 21 da forma acima, a razão de comprimento DL/Ds do eixo maior DL para o eixo menor Ds tem que ser feita 1,2 a 3,8 logo acima do furo de descarga 22. Com uma razão de comprimento DL/Ds de menos de 1,2 , a ocorrência de um fluxo de rede- moinho na direção do deslizamento do bocal deslizante 1 não pode ser efeti- vamente evitada, enquanto se for maior que 3,8 , o aço fundido não é uni- formemente preenchido na direção da largura da placa lingotada no bocal de imersão 2 e a taxa de fluxo do aço fundido do orifício de descarga 22 não se tornará uniforme. O bocal de imersão 2 é reduzido na área seccional do furo inter- no 21 do topo para o fundo, mas a razão S-i/So da área seccional Si da parte justamente acima do orifício de descarga 22, isto é, a área seccional Si na menor parte de área seccional 23 do furo interno 21, para a área seccional So do furo de bocal 11 do bocal deslizante 1 é preferivelmente feita 0,5 a 0,95. Com esta razão S-i/So menor que 0,5, o interior do bocal de imersão 2 será facilmente preenchido pelo aço fundido no lado de dentro do bocal de imersão torna-se uma pressão negativa, e ocorre a entrada de ar da parte de engrenagem do bocal de imersão 2 e do bocal inferior 6. Como resultado, o Al no aço fundido e o ar reagem e uma grande quantidade de alumina é pro- duzida, então o entupimento do bocal ocorre facilmente e uma operação es- tável não se torna mais possível. Por outro lado, com uma razão Si/S0 de mais de 0,95 , a planura do furo interno 21 é pequena e a ocorrência de um fluxo de redemoinho na direção do deslizamento do bocal deslizante 1 den- tro do bocal de imersão 2 não pode ser efetivamente evitado.

Além disso, conforme mostrado na figura 3, a distância S entre a superfície externa do lado do eixo menor do bocal de imersão 2 e a parede interna do lado maior do molde de lingotamento 3 é preferivelmente feito 50 mm ou mais. Se a distância S for menor que 50 mm, uma taxa de fluxo sufi- ciente de aço fundido não pode ser obtida quando se tenta agitar eletromag- neticamente o aço fundido, então inclusões etc. que provocam defeitos de superfície acabam sendo capturadas.

Além disso, na presente invenção, é possível usar-se uma bobi- na de agitação eletromagnética 4 ou outro dispositivo de agitação eletro- magnética para transmitir capacidade de redemoinho ao aço fundido no molde de lingotamento 3 enquanto se lingota. Pela agitação eletromagnética do aço fundido, é possível evitar-se que inclusões etc. sejam capturadas na placa lingotada e produzir-se uma placa lingotada superior em propriedades de superfície.

EXEMPLOS

Abaixo, a presente invenção será explicada em detalhes com base nos exemplos. 300 t de aço fundido de aço de carbono ultrabaixo foram produ- zidas por um processo de conversor RH. A temperatura do aço fundido na panela intermediária foi feita 1560 a 1580°C, um bocal de deslizamento do tipo de três camadas e um bocal de imersão foram usados para injetar o aço fundido no molde de lingotamento, e uma placa lingotada de uma espessura de 250 mm e com uma largura de 1200 a 1600 mm foi lingotada a uma taxa de lingotamento de 1,6 a 2,0 mm/min. No lingotamento, o aço fundido foi feito girar por agitação eletromagnética na direção horizontal. A seguir, a placa lingotada foi laminada a quente, decapada, laminada a frio, e recozida por métodos comuns até se obter chapas de aço laminadas a frio com 0,7 a 1,2 mm de espessura.

Os resultados do lingotamento contínuo e dos testes sob várias condições estão mostrados na Tabela 1. Na Tabeia, A1 até A20 são exem- plos da presente invenção, enquanto B1 a B13 são exemplos comparativos.

Note que a s notas *1 a *8 na tabela significam o seguinte: *1 Forma seccional horizontal do furo interno do bocal de imersão, mostra a forma da menor posição de área seccional. *2 "Perpendicular" significa que a direção do eixo maior da seção trans- versal elíptica do bocal de imersão e a direção de deslizamento do bo- cal deslizante são substancialmente perpendiculares, enquanto "parale- lo" significa que a direção do eixo maior da seção transversal elíptica do bocal de imersão e a direção de deslizamento do bocal deslizante são substancialmente paralelas. *3 "Paralelo" significa que a direção do eixo maior da seção transversal elíptica do bocal de imersão é substancialmente paralela à direção do lado maior do molde de lingotamento, enquanto "perpendicular" signifi- ca que a direção do eixo maior da seção transversal elíptica do bocal de imersão é substancialmente perpendicular à direção do lado maior do molde de lingotamento. *4 Si é a menor área de seção do orifício do bocal de imersão, enquanto S0éa área de seção horizontal do bocal deslizante. *5 Um bocal de "dois furos" fornece aço fundido à direção do lado menor do molde de lingotamento, um bocal "para baixo" o fornece na direção para baixo por um orifício único, e um bocal "rachado" é formado na ex- tremidade inferior do bocal e o fornece na direção do fundo de forma que ele se torna paralelo à direção do eixo maior da seção transversal elíptica do bocal de imersão. *6 A menor distância entre a parede externa do bocal de imersão e a pa- rede interna do lado maior do molde de lingotamento. *7 Taxa de ocorrência de empolamento na chapa de aço laminada a frio.

Taxa de ocorrência de empolamento (%) = número de bobinas onde ocorreu empolamento/número total de bobinas investigadas x 100. *8 Taxa de ocorrência de lascas na chapa de aço laminada a frio. Taxa de ocorrência de lascas (%) = comprimento total das lascas (m)/com- primento total das bobinas investigadas x 100.

Tabela 1 Os Exemplos Comparativos B1 e B2 são casos usando bocais de imersão convencionais de seções transversais circulares. O fluxo de re- demoinho ocorreu nos bocais de imersão, alumina e outras inclusões e bo- lhas de argônio falharam em flutuar suficientemente e acabaram permane- cendo no aço. Como resultado, esses tiveram altas taxas de ocorrência de empolamento e defeitos de superfície. O Exemplo Comparativo B3 teve uma razão de comprimento Dl/Ds da seção transversal do bocal de 1,1 ou menor que o limite inferior da presente invenção de 1,2. Por esta razão, novamente um fluxo de redemoi- nho ocorreu dentro do bocal de imersão, então ele teve altas taxas de ocor- rência de empolamento e de defeitos de superfície. O Exemplo Comparativo B4 teve uma razão de comprimento DL/DS de 4,3 ou maior que o limite supe- rior da presente invenção de 3,8. Por esta razão, a taxa de fluxo do aço fun- dido a partir dos orifícios de descarga tornou-se desigual e as taxas de ocor- rência de empolamento e de defeitos de superfície acabaram tornando-se maiores.

Os Exemplos Comparativos B5 e B6 tiveram formas de seção transversal do bocal adequadas, mas as direções de deslizamento dos bo- cais deslizantes foram tornadas paralelas à direção do eixo maior da seção transversal dos furos internos dos bocais de imersão, então o fluxo de rede- moinho acabou não ocorrendo nos bocais de imersão. Os Exemplos Compa- rativos B7 e B8 acabaram tendo eixos maiores dos furos internos dos bocais de imersão tornados perpendiculares à direção do lado maior dos moldes de lingotamento, então os fluxos de descarga tornaram-se instáveis e inclusões e bolhas foram incorporados. Como resultado, esses acabaram tornando-se maiores em taxas de ocorrência de empolamento e defeitos de superfície. O Exemplo Comparativo B9 teve uma razão Si/S0 da área de seção Si na parte de menor área de seção do furo interno do bocal de imer- são para a área de seção So do furo do bocal do bocal deslizante menor que a faixa da presente invenção. Por esta razão, ocorreu a entrada de ar da parte da engrenagem do bocal de imersão e do bocal do fundo e como resul- tado uma grande quantidade de alumina foi produzida e acabou ocorrendo o entupimento do bocal. O Exemplo Comparativo B10 teve uma razão S-i/So maior que a faixa da presente invenção. Por esta razão, a ocorrência de um fluxo de redemoinho dentro do bocal de imersão não pode ser efetivamente evitada, e as taxas de ocorrência de empolamento e de defeitos de superfí- cie acabaram se tornando mais altas. O Exemplo Comparativo B11 teve uma distâneia entre a superfí- cie externa do lado do eixo menor do bocal de imersão e a parede interna do lado maior do molde de lingotamento menor que a faixa de 50 mm da pre- sente invenção. Por esta razão, a taxa de fluxo do aço fundido próximo do bocal de imersão caiu e as inclusões e bolhas acabaram sendo capturadas pela placa lingotada, de modo que a ocorrência de empolamento e defeitos de superfície tornou-se maior. O Exemplo Comparativo B12 forneceu um orifício de descarga único virado para baixo para o fundo do bocal de imersão. Além disso, o E- xemplo Comparativo B13 formou uma fenda virada para baixo para o fundo do bocal paralelo à direção do eixo maior do furo interno do bocal de imer- são. Em cada caso, o fluxo de descarga chegou fundo a partir dos meniscos, das inclusões, etc. não foram capazes de flutuar suficientemente e serem separados, e por esta razão as taxas de ocorrência de empolamento e defei- tos de superfície acabaram tornando-se altas.

Quando comparado com os exemplos comparativos acima, os exemplos da presente invenção mostrados em A1 até A20 têm razões ade- quadas de comprimento DL/Ds das seções transversais dos bocais e têm também razões de S1/S0 em faixas adequadas, então a ocorrência de fluxos de redemoinho dentro dos bocais de imersão pode ser suprimida. Além dis- so, as direções de deslizamento dos bocais deslizantes e as direções dos eixos longos dos furos internos dos bocais de imersão em relação aos eixos maiores dos moldes de imersão foram adequadas, as direções dos furos de descarga dos bocais de imersão foram também adequadas, e a distância S entre as superfícies externas dos bocais de imersão e as paredes internas dos lados maiores dos moldes de lingotamento foi também suficientemente grande. Por aquela razão, os fluxos de descarga nunca penetraram profun- damente no menisco e as taxas de fluxo do aço fundido próximo aos bocais de imersão nunca caíram, então as inclusões e bolhas podem ser feitas flu- tuar suficientemente e serem separadas e como resultado as taxas de ocor- rência de empolamento e de falhas de superfície podem ser tornadas 0 ou extremamente pequenas.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL A presente invenção faz a forma da seção horizontal do furo in- terno do bocal de imersão uma forma elíptica ou outra forma plana, torna o eixo maior paralelo ao lado maior do molde de lingotamento, e torna a dire- ção de deslizamento do bocal deslizante uma direção perpendicular ao men- cionado eixo maior, então a largura na direção do redemoinho do aço fundi- do no bocal de imersão é suprimida e o fluxo de redemoinho do aço fundido pode ser tornado pequeno. Além disso, ele otimiza a razão S1/S0 da área da seção Si da menor parte do furo interno do bocal de imersão e a área de seção So da parte do furo do bocal deslizante e pode evitar um fluxo de re- demoinho sem provocar o entupimento do bocal devido à entrada de ar no bocal de imersão. Além disso, dois orifícios de descarga são fornecidos nos dois lados do bocal de imersão na direção do eixo maior, então é possível evitar que o fluxo de descarga do aço fundido penetre profundamente no menisco. Além disso, a invenção coloca uma distância adequada entre a superfície externa do lado do eixo menor do bocal de imersão e a superfície interna do lado maior do molde de lingotamento, então é possível garantir suficientemente a taxa de fluxo do aço fundido próxima do bocal de imersão e lingotar o aço fundido. Além disso, a invenção usa agitação eletromagnéti- ca para fazer o aço fundido fluido, então é possível evitar-se que inclusões não-,metálicas, etc., sejam capturadas na placa lingotada e lingotar uma pla- ca lingotada superior em propriedades de superfície.

Claims (4)

1. Método de lingotamento contínuo de aço fornecendo aço fun- dido a partir de um bocal deslizante (1) situado no fundo de uma panela in- termediária para o interior de um molde de lingotamento (3) através de um bocal de imersão (2) tendo furo interno (21) com seção transversal horizon- talo elíptica, o referido método de lingotamento contínuo caracterizado pelo fato de: - proporcionar ao bocal de imersão (2) um furo interno (21) tendo uma área seccional que se reduz da sua parte superior no sentido da sua parte inferior e orifícios de descarga (22) no seu fundo; - estabelecer uma razão S1/S0 de 0,5 a 0,95 onde Si é a área seccional (23) da parte do furo interno (21) que fica imediatamente acima dos orifícios de descarga (22) e So é a área seccional do furo do bocal desli- zante (1); - estabelecer uma razão DL/Ds de 1,2 a 3,8, onde DLé o eixo maior e Ds é o eixo menor do furo interno (21) no bocal de imersão (2), sen- do que o eixo maior DL é paralelo à direção do lado maior do molde de lingo- tamento (3); e - determinar que a direção de deslizamento do bocal deslizante (1) seja perpendicular ao mencionado eixo maior DL para fornecer o aço fun- dido ao molde de lingotamento (3).

2. Método de lingotamento contínuo de aço de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de proporcionar dois orifícios de descarga (22) nos dois lados do bocal de imersão (2), na direção do eixo maior DL, de forma que os orifícios de descarga (22) do bocal de imersão (2) descarreguem aço fundido na direção do lado menor do molde de lingota- mento (3).

3. Método de lingotamento contínuo de aço de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de estabelecer em pelo menos 50 mm a distância entre a superfície externa do lado do eixo menor do bocal de imersão (2) e a parede interna do lado de comprimento maior do molde de lingotamento (3).

4. Método de lingotamento contínuo de aço de acordo com a reivindicação 1, 3 ou 4, caracterizado pelo uso de um equipamento de agi- tação eletromagnética (4) para impor a formação de redemoinhos ao aço no molde de lingotamento (3) durante o lingotamento.