BRPI1016152B1 - Processo e dispositivo para produção de tiras de aço por meio de lingotamento contínuo por cinta - Google Patents

Processo e dispositivo para produção de tiras de aço por meio de lingotamento contínuo por cinta Download PDF

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Wans Jochen
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Description

(54) Título: PROCESSO E DISPOSITIVO PARA PRODUÇÃO DE TIRAS DE AÇO POR MEIO DE LINGOTAMENTO CONTÍNUO POR CINTA (51) Int.CI.: B22D 11/06; B22D 11/106; B22D 11/117; B22D 27/00; B22D 41/60 (30) Prioridade Unionista: 26/06/2009 DE 10 2009 031 236.6 (73) Titular(es): SMS GROUP GMBH (72) Inventor(es): HELLFRIED EICHHOLZ; JOCHEN WANS; KARL-HEINZ SPITZER; HANS-JÜRGEN HECKEN
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PROCESSO E DISPOSITIVO PARA PRODUÇÃO DE TIRAS DE AÇO POR MEIO DE LINGOTAMENTO CONTÍNUO POR CINTA [001] A invenção refere-se a um processo para produção de tiras de aço por meio de lingotamento contínuo por cinta bem como a um dispositivo para produção de tiras de aço de acordo com tal processo.
[002] Um processo geralmente utilizado para produção de tiras de aço por meio de lingotamento contínuo por cinta é conhecido (steel research 74 (2003), N. 11/12, Page 724 731). Esse processo de produção, conhecido como processo DSC, é apropriado especialmente para a produção de tira a quente de aço de construção leve.
[003] No processo conhecido, o metal fundido é passado de um vazo de alimentação em direção a uma cinta rotativa de lingotamento contínuo por uma calha sifonada de vazamento de saída projetada como um bocal de lingotamento contínuo de uma instalação de fundição de tira horizontal.
Por resfriamento intensivo da tira de fundição o metal fundido alimentado solidifica para uma tira desbastada com uma espessura na faixa entre 6 e 20 mm. Após a total solidificação, a tira desbastada é submetida a um processo de laminação a quente.
[004] Para uma distribuição uniforme de metal fundido sobre a tira de fundição na região de alimentação, vários jatos de um gás inerte em forma de um ancinho são dirigidos para o banho de metal fundido contra a direção de transporte, distribuídos pela largura.
[005] A desvantagem nessa instalação de lingotamento contínuo por cinta é que durante a operação na região do
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2/8 lado de saída do bocal de fundição podem ocorrer aglutinações, que reduzem consideravelmente a seção transversal de saída para o metal fundido. Devido a isso ocorre uma alimentação desigual do aço líquido à tira e, por conseguinte, leva a falhas de fundição.
[006] Estudos sobre a causa das aglutinações indicaram que, de um lado, a temperatura mais baixa no bocal de fundição em comparação com o metal fundido só possibilita a formação de depósito; de outro lado, o bocal de fundição consistindo em cerâmica quando da saída de metal fundido é umectado por óxidos resultantes na superfície do banho de metal fundido, que ali permanecem aderidos e formam então uma superfície ideal para um maior aumento das aglutinações.
[007] As aglutinações se formam especialmente no ponto triplo crítico de bocal de fundição cerâmico, tira de fundição resfriada contínua, metal fundido líquido e regiões desfavoráveis ao fluxo.
[008] Constitui objetivo da invenção indicar um processo para a produção de tiras de aço por meio de lingotamento contínuo por cinta, em que sejam evitados, pelo menos contudo nitidamente reduzidos, os problemas anteriormente descritos. Outro objetivo da invenção reside em indicar um dispositivo para execução do processo.
[009] Esse objetivo é alcançado a partir do preâmbulo em combinação com as características da reivindicação 1. Outras configurações bem como um dispositivo para produção de tiras a quente são objetivo das outras reivindicações.
[010] Conforme o ensinamento da invenção, na região do lado de saída do bocal de fundição e no metal fundido
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3/8 dela saindo ao menos durante a operação de fundição atua ao menos um jato de plasma aquecendo e inertizando a região de atuação.
[011] O processo segundo a invenção é apropriado basicamente para a produção de tiras a quente dos mais diversos materiais metálicos, especialmente também para aços de construção leve, como por exemplo aços HSD® com alto teor de manganês.
[012] Em ensaios se verificou que pela ação de um jato de plasma sobre a região de saída de um bocal de fundição e sobre a superfície do metal fundido em saída - devido à grande atividade química, à inertização e ao aquecimento altamente eficazes - é eficazmente impedido o surgimento de aglutinações.
[013] Os tempos operacionais e com isso a economicidade da instalação de lingotamento contínuo por cinta, bem como a qualidade da tira fundida podem assim ser nitidamente aumentadas.
[014] O plasma é inflamado de maneira em si conhecida por alta tensão ou com alta frequência indutivamente ou capacitivamente na própria tocha ou contra o metal fundido e mantido com corrente contínua ou alternada. A intensidade do plasma é então ajustada vantajosamente por um conjunto de regulagem consistindo em um regulador de mistura de gás, de pressão e de quantidade e em um dispositivo de regulagem para os parâmetros elétricos.
[015] Devido à bem controlável potência do plasma e à elevada temperatura do plasma, vantajosamente pode ser ajustada uma entrada de temperatura definida na região do
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4/8 bocal de fundição, para p.ex. compensar o perfil de temperatura no cadinho de fundição ou a queda de temperatura quando da fundição.
[016] Para se obter uma inertização e assim evitar a formação de óxidos na superfície de metal fundido, que em seguida poderiam levar a aglutinações, como gás de processo para o plasma é empregado vantajosamente um gás inerte, como p.ex. argônio ou nitrogênio.
[017] Como gás de plasma podem, no entanto, ser empregados, além de argônio e nitrogênio, também outros gases individuais ou mesmo misturas de gás com aditivos de H2, CO, CO2 ou CH4 e também outras combinações.
[018] Pela inertização definidamente ajustável, a superfície (tensão superficial) da película de metal pode ser muito bem influenciada. Por exemplo, hidrogênio presente impede muito bem a oxidação da superfície do metal fundido.
[019] Pela inertização da região de saída e pelo obtido controle de temperatura da superfície do metal fundido pode ser vantajosamente influenciado o comportamento de fluência da película de metal e, com isso, a molhabilidade da cerâmica com relação ao impedimento de aglutinações.
[020] As aglutinações no ponto triplo especialmente crítico de bocal de fundição cerâmico, tira de fundição e metal fundido líquido podem ser impedidas vantajosamente com o processo segundo a invenção.
[021] Como já conhecido do estado atual da técnica, antes do bocal de fundição está disposto um elemento do tipo bocal executado como ancinho de argônio uniformemente distribuído.
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5/8 [022] Em uma primeira forma de execução vantajosa da invenção, o ancinho de argônio é de tal maneira modificado que uma ou várias tochas de plasma podem ser integradas no sistema lado a lado ou sucessivamente vistas em direção de fluxo de metal fundido, de modo que resulta uma unidade estrutural. As tochas de plasma ficam então de tal maneira posicionadas que podem atuar por toda a largura dos bocais de fundição especialmente também sobre a região de aresta. O emprego de várias tochas é vantajoso porque com isso pode ser aumentada a eficiência da inertização e do aquecimento.
[023] Em uma segunda forma de execução vantajosa, as tochas de plasma atuam setorialmente sobre a região de bocal de fundição do lado de saída, sendo que por um controle de temperatura específico, separado, das tochas distintas, pode ser realizado um ótimo aquecimento do bocal de fundição por sua largura ou pela largura do banho de metal fundido em saída.
[024] A unidade estrutural é, segundo a invenção, produzida de um material bom condutor de calor, como p.ex. cobre, e intensivamente resfriada com água.
[025] Mas também é possível dispor as tochas de plasma independentemente do ancinho de argônio, quando isso parecer conveniente para a respectiva finalidade de emprego.
[026] A direção de jato das tochas de plasma é ajustada contra a direção de fundição vantajosamente de modo fácil inclinada para baixo em direção ao aço líquido, para também poder influenciar especificamente a superfície do banho de metal fundido. Nas regiões de aresta do bocal de fundição as tochas de plasma são também alinhadas para isso
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6/8 facilmente em direção da região de aresta do metal fundido em saída.
[027] Em um desenho, o processo segundo a invenção é detalhadamente explicado. Mostram:
[028] Figura 1 - uma vista superior de uma representação esquemática da região do bocal de fundição de uma instalação de lingotamento contínuo por cinta segundo a invenção, [029] Figura 2 - a figura 1 em uma vista lateral.
[030] Na figura 1 está mostrada em uma vista superior uma representação esquemática da região de bocal de fundição de uma instalação de lingotamento contínuo por cinta, segundo a invenção.
[031] Podem ser identificadas duas partes laterais 1, 1' cerâmicas do bocal de fundição bem como limitações laterais 2, 2' acompanhantes de uma tira de fundição 3 contínua. A direção de fundição do metal fundido 7 se estende nessa representação da esquerda para a direita e é caracterizada por uma seta.
[032] Na região da saída do metal fundido 7 do bocal de fundição está representada uma unidade estrutural 4 de cobre consistindo segundo a invenção em um ancinho de argônio, para uniforme distribuição de metal fundido pela superfície da tira de fundição 3, e tochas de plasma 9 (figura 2).
[033] As tochas de plasma 9 ficam de tal maneira dispostas que seus jatos de plasma 5 podem inertizar completamente a região de saída do metal fundido 7 do bocal de fundição e a superfície de massa funda e controlar a
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7/8 temperatura do metal fundido.
[034] Para distribuição uniforme de metal fundido sobre a tira de fundição 3 os bocais 6 do ancinho de argônio ficam dirigidos inclinados para baixo para o metal fundido
7.
[035] Na figura 2 está representada a região de bocal de fundição em uma vista lateral conforme corte A - A da figura 1. Nessa vista podem ser vistas a parte superior 8 consistindo igualmente em cerâmica e a parte inferior 8' do bocal de fundição.
[036] A unidade estrutural 4 com ancinho de argônio e tochas de plasma 9 fica de tal maneira disposta na região de saída do metal fundido 7 do bocal de fundição que, de um lado, os bocais 6 (figura 1) do ancinho de argônio distribuem o metal fundido saindo uniformemente sobre a tira de fundição 3 e, de outro lado, os jatos de plasma 5 das tochas de plasma 9 podem inertizar completamente a região de saída.
[037] Para um controle específico de temperatura do metal fundido 7 as tochas de plasma 9 são inclinadas, segundo a invenção, em direção do metal fundido saindo.
[038] As tochas de plasma 9 são resfriadas por perfurações de água de resfriamento 10 por meio de água e supridos com gás de plasma por uma alimentação de gás de plasma 11.
[039] Não estão representados os condutos de alimentação para o suprimento elétrico das tochas de plasma, que ficam integrados na unidade estrutural 4.
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Lista de referências
1, 1' partes laterais bocal de fundição
2, 2' limitações laterais tira de fundição
3 tira de fundição
4 unidade estrutural de ancinho de argônio e tochas de plasma
5 jatos de plasma
6 elemento do tipo bocal
7 metal fundido
8, 8' parte superior e inferior bocal de fundição
9 tochas de plasma
10 perfurações de água de resfriamento
11 alimentação de gás de plasma
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Claims (4)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Processo para produção de tiras de aço por meio de lingotamento contínuo por cinta, em que uma metal fundido (7) é transferido de um recipiente de alimentação por uma calha de fundição e de uma região de saída executada à maneira de sifão como bocal de fundição para uma tira de fundição (3) contínua de uma instalação de lingotamento contínuo por cinta horizontal sob gás protetor, caracterizado pelo fato de que sobre a região do lado de saída do bocal de fundição e sobre o metal fundido (7) dela saindo atua ao menos durante a operação de fundição ao menos um jato de plasma (5) inertizando e aquecendo a região de atuação.
  2. 2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que vários jatos de plasma (5) atuam setorialmente sobre toda a região do lado de saída do bocal de fundição e sobre o metal fundido (7) dela saindo.
  3. 3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a potência e a temperatura
    do jato de plasma (5) produzido são setorialmente controláveis. 4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que para a
    produção do plasma é empregado um gás inerte ou uma mistura de gás com gás inerte.
    5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que como gás inerte é empregado argônio ou nitrogênio.
    6. Processo, de acordo com a reivindicação 4 ou 5,
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    2/4 caracterizado pelo fato de que como mistura de gás é empregado um gás inerte com aditivos de H2, CO, CO2 ou CH4.
    7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo jato de plasma (5) atuante é especificamente influenciada a temperatura do metal fundido (7) em saída e é compensada a queda de temperatura resultante do recipiente de afluxo à região de saída do bocal de fundição.
    8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a tensão superficial e, com isso, a viscosidade do metal fundido (7) saindo do bocal de fundição são especificamente influenciadas.
    9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o jato de plasma (5) atua já antes do início da operação de fundição sobre a região de saída do bocal de fundição.
    10. Dispositivo para produção de tiras de aço por meio de lingotamento contínuo por cinta, consistindo em um recipiente de afluxo contendo metal fundido com uma calha de fundição situada na horizontal e uma região de saída executada à maneira de sifão como bocal de fundição, em uma zona de resfriamento primária apresentando dois rolos de desvio e uma tira de fundição (3) resfriada, contínua, para execução do processo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por estar disposto ao menos uma tocha de plasma (9) dirigida na região de saída do bocal de fundição contra a direção de fundição, produzindo um jato de plasma (5).
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    11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que várias tochas de plasma (9) atuando setorialmente sobre o bocal de fundição, distribuídas pela largura do bocal de fundição, de tal maneira dispostos que os jatos de plasma (5) abrangem toda a largura do bocal de fundição.
    12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que as tochas de plasma (9) ficam dispostas sucessivamente vistos em direção de fluxo do metal fundido.
    13. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, sendo que na região de entrada do metal fundido (7) na tira de fundição (3) está disposto ao menos um elemento (6) do tipo bocal executado como ancinho para saída de vários jatos de gás de um gás inerte para uma distribuição uniforme do metal fundido sobre a tira de fundição (3), caracterizado pelo fato de que a tocha de plasma (9) e o elemento (6) do tipo bocal estão reunidos em uma unidade estrutural (4).
    14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a unidade estrutural (4) é resfriada a água.
    15. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que a tocha de plasma (9) e o elemento (6) do tipo bocal estão dispostos separados.
    16. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a tocha de plasma (9) e o elemento (6) do tipo bocal são respectivamente resfriados a
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  4. 4/4 água.
    17. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 16, caracterizado pelo fato de que a direção de jato da tocha de plasma (9) sobre a região de saída inferior do bocal de fundição é inclinada em direção ao metal fundido (7).
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    -\ΧΪ
    FIGURA 2
BRPI1016152-0A 2009-06-26 2010-05-07 Processo e dispositivo para produção de tiras de aço por meio de lingotamento contínuo por cinta BRPI1016152B1 (pt)

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