ES2134427T5 - FOUNDING OF A STAINLESS STEEL BAND ON A DEFAULT RUGOSITY SURFACE. - Google Patents
FOUNDING OF A STAINLESS STEEL BAND ON A DEFAULT RUGOSITY SURFACE.Info
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Abstract
Description
Fundición de una banda de acero inoxidable sobre una superficie de rugosidad predeterminada.Casting of a stainless steel band on a predetermined roughness surface.
La presente invención se refiere a la fundición continua de una banda de acero inoxidable austenítico. Tiene aplicación particular, aunque no exclusiva en la fundición continua de una banda de acero inoxidable en un fundidor de rodillos gemelos.The present invention relates to casting continuous of an austenitic stainless steel band. Have particular application, although not exclusive in continuous casting of a stainless steel band in a roller smelter Twins.
Es conocida la fundición de una banda metálica en operación continua en un fundidor de rodillos gemelos. El metal fundido se introduce entre un par de rodillos de colada horizontales que giran en sentidos opuestos sometidos a enfriamiento de tal manera que sobre la superficie de los rodillos giratorios solidifican unas placas metálicas que se unen en el paso entre los rodillos para producir una banda solidificada que se desprende hacia abajo de entre los rodillos. El término "paso entre rodillos" se utiliza en la presente memoria para hacer referencia a la zona en general en la que los rodillos se encuentran más próximos. El metal fundido puede verterse desde un caldero de colada a un recipiente de menor tamaño desde el cual el metal fluye a través de una boquilla de alimentación de metal situada sobre los rodillos con el fin de dirigirlo al paso entre los mismos, formando así un baño de colada que está soportado por las superficies de colada de los rodillos inmediatamente encima del paso entre los mismos. Este baño de colada puede confinarse entre unas placas laterales o diques que están en acoplamiento deslizante con las superficies extremas de los rodillos.It is known to cast a metal band in continuous operation in a twin roller smelter. The metal cast is introduced between a pair of cast rollers horizontal that rotate in opposite directions subjected to cooling in such a way that on the surface of the rollers rotating solidify metal plates that join in the passage between the rollers to produce a solidified band that peel down from between the rollers. The term "step between rollers "is used herein to make reference to the area in general in which the rollers are located closer. The molten metal can be poured from a cauldron of pouring into a smaller container from which the metal flows through a metal feed nozzle located above the rollers in order to direct it to the passage between them, forming thus a wash bath that is supported by the surfaces of Roller casting immediately above the passage between same. This wash bath can be confined between plates laterals or dikes that are in sliding coupling with the extreme surfaces of the rollers.
Estos rodillos gemelos de colada se han utilizado con cierto éxito con metales no ferrosos que solidifican rápidamente al enfriar, por ejemplo, el aluminio. La patente australiana nº 631728 a nombre del presente solicitante da a conocer un procedimiento y aparato que hacen posible la fundición continua de una banda ferrosa entre 0,5 mm y 5 mm y se ha desarrollado un aparato de este tipo hasta la etapa en la que es posible producir de forma continua una banda de acero suave de buena calidad. Sin embargo, se han presentado problemas particulares en la fundición de una banda de acero inoxidable austenítico a causa de la marcada tendencia de tales aceros a sufrir grietas y a la aparición de repetidas depresiones superficiales como defecto superficial conocido generalmente como "piel de cocodrilo". El solicitante ha realizado un extensivo trabajo experimental en el cual hemos determinado factores que hacen posible fundir de forma continua banda de acero inoxidable austenítico de buena calidad superficial sin defectos de agrietamiento significativos.These twin casting rollers have been used with some success with non-ferrous metals that solidify quickly when cooling, for example, aluminum. The patent Australian No. 631728 on behalf of this applicant announces a procedure and apparatus that make continuous casting possible of a ferrous band between 0.5 mm and 5 mm and a apparatus of this type until the stage in which it is possible to produce continuously a smooth steel band of good quality. Without However, there have been particular problems in the foundry of an austenitic stainless steel band because of the marked tendency of such steels to suffer cracks and the appearance of repeated superficial depressions as superficial defect generally known as "crocodile skin". The solicitor He has done extensive experimental work in which we have certain factors that make it possible to melt continuously austenitic stainless steel band of good surface quality No significant cracking defects.
En la descripción que sigue será necesario referirse a una medición cuantitativa de la rugosidad de las superficies fundidas. Una medición específica utilizada en nuestros trabajos de experimentación y que auxilian para la definición del alcance de la presente invención es la medición estándar conocida como "valor medio aritmético de la rugosidad" que se representa generalmente por el símbolo R_{a}. Este valor se define como la media aritmética de los valores absolutos de las distancias del perfil de rugosidad desde la línea central del perfil dentro de la distancia de medición l_{m}. La línea central del perfil es la línea sobre la que se mide la rugosidad y se trata de una línea paralela a la dirección general del perfil dentro de los límites de la sección de la anchura de rugosidad de tal manera que las sumas de las áreas contenidas entre ella y las partes del perfil que quedan a cada lado son iguales. El valor medio aritmético de la rugosidad puede definirse comoIn the description that follows it will be necessary refer to a quantitative measurement of the roughness of the molten surfaces A specific measurement used in our experimentation work that helps to define the Scope of the present invention is the known standard measurement as "arithmetic mean value of roughness" that is generally represented by the symbol R_ {a}. This value is defined as the arithmetic mean of the absolute values of the roughness profile distances from the centerline of the profile within the measurement distance l_ {m}. The center line of profile is the line on which roughness is measured and it is about a line parallel to the general direction of the profile within the boundaries of the roughness width section such that the sums of the areas contained between it and the parts of the Profile left on each side are the same. Average value arithmetic roughness can be defined as
R_{a} = \frac{1}{l_{m}} \ \int\limits^{x \ = \ l_{m}}_{x \ = \ 0} \ |y|dxR_ {a} = \ frac {1} {l_ {m}} \ \ int \ limits ^ {x \ = \ l_ {m}} _ {x \ = \ 0} \ | y | dx
Según la invención, se proporciona un procedimiento tal como se define en la reivindicación 1. La superficie de esta textura puede obtenerse por el mecanizado de crestas regulares en la superficie.According to the invention, a method as defined in claim 1. The surface of this texture can be obtained by machining regular ridges on the surface.
Preferentemente, la proporción del cromo respecto del níquel no debe exceder de 1,55.Preferably, the ratio of chromium to Nickel must not exceed 1.55.
Más específicamente, la invención proporciona un procedimiento tal como se define en la reivindicación 7.More specifically, the invention provides a procedure as defined in claim 7.
Las superficies de colada de los rodillos pueden poseer una textura regular de surcos circunferenciales con una profundidad de textura en la gama de 10 micras a 60 micras y un paso de surcos en la gama de 100 micras a 200 micras.Roller casting surfaces can have a regular texture of circumferential grooves with a texture depth in the range of 10 microns to 60 microns and a passage of grooves in the range of 100 microns to 200 microns.
En una forma de realización alternativa, el rodillo puede poseer una textura de proyecciones regularmente distanciadas, que pueden adoptar la forma de pirámides o conos con un paso de distanciamiento en la gama de 100 a 200 micras y una profundidad en la gama de 10 a 60 micras.In an alternative embodiment, the roller can possess a texture of projections regularly distanced, which can take the form of pyramids or cones with a distance of distance in the range of 100 to 200 microns and a depth in the range of 10 to 60 microns.
Es preferible que los contenidos en carbono, cromo y níquel del acero se encuentren dentro de las siguientes gamas:It is preferable that the carbon contents, Chrome and nickel steel are within the following ranges:
Para una explicación más completa de la invención, se expondrá su aplicación a la producción de banda de acero inoxidable en un fundidor continuo de rodillos gemelos haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:For a more complete explanation of the invention, its application will be exposed to band production of stainless steel in a continuous twin roller smelter referring to the attached drawings, in which:
la Figura 1 es una vista en planta de un fundidor de banda continua de rodillos gemelos según la presente invención;Figure 1 is a plan view of a smelter Continuous band of twin rollers according to the present invention;
la Figura 2 es un alzado lateral del fundidor de banda representado en la Figura 1;Figure 2 is a side elevation of the melter of band depicted in Figure 1;
la Figura 3 es una sección transversal vertical por la línea 3-3 de la Figura 1;Figure 3 is a vertical cross section on line 3-3 of Figure 1;
la Figura 4 es una sección transversal vertical por la línea 4-4 de la Figura 1;Figure 4 is a vertical cross section on line 4-4 of Figure 1;
la Figura 5 es una sección transversal vertical por la línea 5-5 de la Figura 1;Figure 5 is a vertical cross section on line 5-5 of Figure 1;
la Figura 6 ilustra la superficie texturizada de una superficie de fundición utilizada en una serie de operaciones de fundición de prueba; yFigure 6 illustrates the textured surface of a foundry surface used in a series of operations casting test; Y
las Figuras 7 a 9 ilustran los resultados de las pruebas de fundición utilizando aceros de varias composiciones.Figures 7 to 9 illustrate the results of the foundry tests using steels of various compositions.
El fundidor ilustrado comprende un bastidor principal de la máquina 11 que apoya sobre el suelo de la fábrica 12. El bastidor 11 soporta un carro de rodillos de colada 13 que es desplazable horizontalmente entre una estación de montaje 14 y una estación de colada 15. El carro 13 soporta un par de rodillos de colada paralelos 16 a los que se suministra material fundido durante la operación de colada desde un caldero de colada 17 a través de una tolva 18 y una boquilla de alimentación 19. Los rodillos de colada 16 están refrigerados por agua a fin de que las capas de metal que se solidifiquen sobre las superficies de los rodillos giratorios y se junten en el paso entre los mismos para producir una banda solidificada 20 a la salida de los rodillos. Este producto se recoge en un bobinador estándar 21 y puede transferirse posteriormente a un segundo bobinador 22. En el bastidor de la máquina, adyacente a la estación de colada se encuentra montado un receptáculo 23 y el metal fundido puede desviarse hacia este receptáculo a través de una piquera de rebosamiento 24 existente en la tolva o bien mediante la extracción de un tapón de emergencia 25 situado en un costado de la tolva si se detectara una importante malformación del producto u otra disfunción severa durante la operación de colada.The smelter illustrated comprises a frame Main machine 11 resting on the factory floor 12. The frame 11 supports a laundry roller carriage 13 which is horizontally movable between a mounting station 14 and a casting station 15. Carriage 13 supports a pair of rollers of parallel casting 16 to which molten material is supplied during the casting operation from a casting cauldron 17 to through a hopper 18 and a feeding nozzle 19. The casting rollers 16 are water cooled so that the layers of metal that solidify on the surfaces of rotating rollers and join in the passage between them to produce a solidified band 20 at the exit of the rollers. This product is collected in a standard 21 tape drive and can subsequently transferred to a second tape drive 22. In the Machine frame, adjacent to the casting station is a receptacle 23 is mounted and the molten metal can deviate towards this receptacle through a piquera of overflow 24 existing in the hopper or by extraction of an emergency plug 25 located on the side of the hopper if a significant malformation of the product or other will be detected severe dysfunction during the laundry operation.
El carro de rodillos 13 comprende un bastidor del carro 31 montado sobre ruedas 32 que ruedan sobre raíles 33 que se extienden a lo largo de parte del bastidor principal de la máquina 11, con lo cual el carro 13 en su conjunto está montado para desplazarse a lo largo de los raíles 33. El carro 31 sustenta un par de cunas de rodillo 34 en los que se encuentran montados giratorios los rodillos 16. La cunas de rodillos 34 están montadas sobre el bastidor del carro 31 por intermedio de elementos deslizantes complementarios 35, 36 para permitir que las cunas se desplacen sobre el carro bajo la influencia de unidades de cilindros hidráulicos 37, 38 para regular el paso entre los rodillos de colada 16. El carro es desplazable como conjunto a lo largo de los raíles 33 por la acción de una unidad de cilindro y pistón hidráulico de doble efecto 39, conectado entre el soporte de arrastre 40 situado en el carro de rodillos y el bastidor principal de la máquina y cuya función es desplazar el carro de rodillos entre la estación de montaje 14 y la estación de colada 15, y recíprocamente.The roller carriage 13 comprises a frame of the carriage 31 mounted on wheels 32 that roll on rails 33 that are extend along part of the main frame of the machine 11, whereby the carriage 13 as a whole is mounted to move along rails 33. Carriage 31 supports a pair of roller cradles 34 in which they are mounted swivel the rollers 16. The roller cradles 34 are mounted on the carriage frame 31 through sliding elements complementary 35, 36 to allow the cribs to move on the car under the influence of cylinder units Hydraulics 37, 38 to regulate the passage between the casting rollers 16. The carriage is movable as a whole along the rails 33 by the action of a hydraulic cylinder and piston unit of double acting 39, connected between the carrier 40 located in the roller carriage and the main frame of the machine and whose function is to move the roller carriage between the station assembly 14 and the casting station 15, and reciprocally.
Los rodillos de colada 16 son accionados en su giro inverso a través de los árboles de accionamiento 41 por un motor eléctrico y una transmisión montados en el bastidor del carro 31. Los rodillos 16 presentan paredes periféricas de cobre dotadas de una serie de pasos de agua de refrigeración que se extienden longitudinalmente y están espaciados circunferencialmente los cuales reciben agua de refrigeración a través de los extremos de los rodillos mediante conductos de alimentación de agua situados en los árboles de accionamiento de los rodillos 41 conectados a mangueras de alimentación de agua 42 a través de prensaestopas giratorios 43. Los rodillos pueden ser normalmente de unos 500 mm de diámetro y hasta 1300 mm de longitud con el fin de producir una banda de 1300 mm de anchura.The casting rollers 16 are driven in their reverse rotation through drive shafts 41 by a electric motor and transmission mounted on carriage frame 31. The rollers 16 have peripheral copper walls provided of a series of cooling water passages that extend longitudinally and are circumferentially spaced which they receive cooling water through the ends of the rollers by means of water supply conduits located in the drive shafts of rollers 41 connected to hoses of water supply 42 through rotating glands 43. The rollers can normally be about 500 mm in diameter and up to 1300 mm in length in order to produce a 1300 band mm wide
El caldero de colada 17 es de construcción totalmente convencional y está soportado mediante una horquilla 45 por una grúa elevada con la cual puede llevarse a su posición procedente de una estación de recepción del metal fundido. El caldero de colada está dotado de un vástago de cierre 46 que se acciona mediante un servocilindro para permitir al metal fundido fluir del caldero de colada a través de una piquera 47 y de un conducto refractario 48 hasta el interior de la tolva 18.The cauldron of laundry 17 is of construction completely conventional and is supported by a fork 45 by an elevated crane with which it can be brought into position from a reception station of molten metal. He pouring cauldron is provided with a locking rod 46 which is operated by a servo cylinder to allow molten metal flow from the pouring cauldron through a piquera 47 and a refractory duct 48 to the inside of the hopper 18.
La tolva 18 también es de construcción convencional. Presenta la forma de una amplia cubeta construida de un material refractario tal como óxido de magnesio (MgO). Un lado de la tolva recibe el metal fundido procedente del caldero de colada y está dotado de la piquera de rebosamiento 24 anteriormente citada y el tapón de emergencia 25. El otro lado de la tolva está dotado de una serie de aberturas de salida de metal 52 espaciadas longitudinalmente. La parte inferior de la tolva presenta unos soportes de montaje 53 para situar la tolva sobre el bastidor del carro de rodillos 31 estando dotados dichos soportes de una aberturas para recibir unos pitones de posición 54 existentes en el carro a fin de situar la tolva con exactitud.Hopper 18 is also construction conventional. It presents the shape of a large bucket constructed of a refractory material such as magnesium oxide (MgO). A side from the hopper receives the molten metal from the cauldron of laundry and is provided with the overflowing spout 24 above cited and emergency plug 25. The other side of the hopper is equipped with a series of 52 spaced metal outlet openings longitudinally. The bottom of the hopper has some mounting brackets 53 for placing the hopper on the frame of the roller carriage 31 said supports being provided with a openings to receive position 54 pythons existing in the cart to position the hopper exactly.
La boquilla de alimentación 19 está constituida por un cuerpo alargado construido de un material refractario tal como grafito al aluminio. Su parte inferior es cónica de manera que converge hacia dentro y hacia abajo a fin de que pueda proyectarse hacia el interior del paso entre los rodillos de colada 16. Está dotada de un soporte de montaje 60 que la soporta sobre el bastidor del carro de rodillos y su parte superior presenta unas pestañas laterales proyectadas hacia fuera 55 que la sitúan sobre el soporte de montaje.The feeding nozzle 19 is constituted by an elongated body constructed of such refractory material as graphite to aluminum. Its bottom is conical so that converges inward and downward so that it can project into the passage between the casting rollers 16. It is equipped with a mounting bracket 60 that supports it on the frame of the roller carriage and its upper part has some tabs projected lateral sides 55 that place it on the support mounting
La boquilla 19 puede presentar una serie de pasos de flujo distanciados horizontalmente que se extienden en sentido vertical para conseguir una velocidad de descarga convenientemente baja del metal en toda la anchura de los rodillos y suministrar el metal fundido en el paso entre los rodillos sin incidir directamente sobre las superficies de los rodillos donde se produce la solidificación inicial. Alternativamente, la boquilla puede presentar una única ranura continua de salida para suministrar una cortina de metal fundido a baja velocidad directamente en el paso entre los rodillos y/o puede estar sumergida en el baño de metal fundido.The nozzle 19 can present a series of steps horizontally spaced flow that extend in the direction vertical for convenient download speed lower the metal across the width of the rollers and supply the molten metal in the passage between the rollers without impact directly on the surfaces of the rollers where it occurs initial solidification. Alternatively, the nozzle can present a single continuous output slot to provide a low speed cast metal curtain directly in step between the rollers and / or can be submerged in the metal bath molten.
El baño de metal se confina en los extremos de los rodillos mediante un par de placas de cierre 56 que se mantienen contra los extremos escalonados 57 de los rodillos cuando el carro de rodillos se encuentra en la estación de colada. Las placas de cierre lateral 56 están construidas de un material refractario resistente, por ejemplo nitruro de boro, y presentan sus bordes laterales 81 dentados para acoplarse a la curvatura de los extremos escalonados 57 de los rodillos. Las placas laterales pueden estar montadas en portaplacas 82 que son desplazables en la estación en la estación de colada por la actuación de un par de unidades de cilindros hidráulicos 83 para llevar las placas laterales a su acoplamiento con los extremos escalonados de los rodillos de colada para constituir cierres extremos para el baño de colada de metal que se forma sobre los rodillos de colada durante la operación de colada.The metal bath is confined at the ends of the rollers by means of a pair of closing plates 56 which held against the staggered ends 57 of the rollers when The roller carriage is in the casting station. The side closure plates 56 are constructed of a material resistant refractory, for example boron nitride, and present its toothed side edges 81 to engage the curvature of the staggered ends 57 of the rollers. Side plates they can be mounted on plate holders 82 that are movable in the station in the casting station by the performance of a couple of hydraulic cylinder units 83 to carry the plates lateral to its coupling with the staggered ends of the casting rollers to constitute extreme closures for the bath of metal casting that forms on the casting rollers during the laundry operation.
Durante una operación de colada se acciona el vástago de cierre 46 del caldero de colada para permitir que el metal fundido cuele desde el caldero hacia la tolva a través de la boquilla de alimentación y de ésta hacia los rodillos de colada. El extremo limpio de cabeza de la banda de producto 20 es guiado por la acción de una mesa delantal 96 hasta las mordazas del bobinador 21. La mesa delantal 96 cuelga de unos pivotes de montaje 97 situados en el bastidor principal y puede oscilar hacia el bobinador por la acción de una unidad de cilindro hidráulico 98 una vez que se ha formado el extremo limpio de cabeza. La mesa 96 puede trabajar contra un aleta superior guía de banda 99 accionada por una unidad de pistón y cilindro 101 y la banda producida 20 puede confinarse entre un par de rodillos laterales verticales 102. Una vez que le extremo de cabeza ha sido guiado hasta las mordazas del bobinador, se hace girar el bobinador para bobinar la banda producida 20 y la mesa delantal puede retornar a su posición de reposo donde pende simplemente del bastidor de la máquina separada del producto que es tomado directamente por el bobinador 21. El producto de banda resultante 20 puede transferirse posteriormente a un bobinador 22 para obtener una bobina final para su transporte fuera del fundidor.During a casting operation the closing rod 46 of the casting cauldron to allow the molten metal sneaks from the cauldron to the hopper through the feed nozzle and from it to the casting rollers. He clean head end of the product band 20 is guided by the action of an apron table 96 to the jaws of the tape drive 21. The apron table 96 hangs on mounting pivots 97 located on the main frame and can swing towards the tape drive through the action of a hydraulic cylinder unit 98 once it has been formed the clean end of head. Table 96 can work against a top band guide fin 99 driven by a unit of piston and cylinder 101 and the band produced 20 can be confined between a pair of vertical side rollers 102. Once you head end has been guided to the jaws of the tape drive, the winder is rotated to wind the produced band 20 and the apron table can return to its resting position where it hangs simply from the machine frame separated from the product that is taken directly by the tape drive 21. The band product resulting 20 can be subsequently transferred to a tape drive 22 to obtain a final coil for transport outside the founder.
Se ha comprobado en el funcionamiento del aparato que se ha descrito que es posible producir de forma continua una banda de buen acero inoxidable austenítico por una acertada regulación de la composición química del acero en combinación con el uso de rodillos que presenten superficies texturizadas para minimizar la segregación en los regímenes iniciales de enfriamiento rápido.It has been checked in the operation of the device It has been described that it is possible to continuously produce a good austenitic stainless steel band for a successful regulation of the chemical composition of steel in combination with the use of rollers presenting textured surfaces to minimize segregation in initial cooling regimes Quick.
En la fundición de banda de acero inoxidable austenítico, la manera de producirse la solidificación puede jugar un papel importante en la determinación de la calidad superficial de la banda. El modo primario de solidificación austenítica, que se produce cuando la proporción Cr/Ni es inferior a 1,60 aproximadamente, normalmente no se recomienda puesto que se facilita la segregación lo que conduce a un incremento de la tendencia a la formación de grietas. Anteriormente, se creía necesario asegurar una proporción Cr/Ni dentro de la gama de 1,7 a 1,9 para minimizar la formación de grietas debido a la reducción de la severidad en la segregación y a que se obtienen caminos tortuosos que hacen difícil la propagación de las grietas. Sin embargo, nuestro trabajo experimental ha demostrado que la fundición de una banda continua con acero de esta composición es muy propensa a producir bandas con depresiones de "piel de cocodrilo" y la severidad en la depresión puede ser suficiente para producir grietas. El acero con una proporción de Cr/Ni inferior al 1,55 es más propenso a la segregación y puede por tanto incrementar la presencia de grietas. Si se produce la solidificación sobre un substrato liso inicial, los regímenes de transmisión de calor son bajos y la estructura de solidificación es basta, dando como resultado segregación y agrietamiento. Sin embargo, nosotros hemos determinado que esta tendencia a la segregación y agrietamiento puede superarse asegurando un alto régimen inicial de transmisión de calor y ello puede conseguirse más fácilmente utilizando un substrato texturizado, por ejemplo, mediante el mecanizado de resaltes en la superficie del substrato.In the casting of stainless steel band austenitic, the way solidification can occur can play an important role in determining surface quality from the band. The primary mode of austenitic solidification, which is produced when the Cr / Ni ratio is less than 1.60 approximately, normally not recommended since it is provided segregation which leads to an increase in the tendency to crack formation Previously, it was believed necessary to ensure a Cr / Ni ratio within the range of 1.7 to 1.9 to minimize the formation of cracks due to the reduction of severity in the segregation and to which tortuous roads are obtained that make difficult The spread of cracks. However, our work Experimental has shown that the casting of a continuous band with steel of this composition it is very prone to produce bands with depressions of "crocodile skin" and severity in the Depression may be enough to produce cracks. Steel with a Cr / Ni ratio of less than 1.55 is more prone to segregation and can therefore increase the presence of cracks. If solidification occurs on an initial smooth substrate, the heat transmission rates are low and the structure of solidification is enough, resulting in segregation and cracking. However, we have determined that this tendency to segregation and cracking can be overcome ensuring a high initial heat transmission rate and this can be achieved more easily using a substrate textured, for example, by machining highlights in the substrate surface.
El trabajo experimental inicial se realizó en un equipo de pruebas de solidificación en el cual un bloque refrigerado de 40 mm x 40 mm se sumerge en un baño de metal fundido a una velocidad tal que simule muy próximamente las condiciones de las superficies de colada de un fundidor de rodillos gemelos. El acero se solidifica sobre el bloque refrigerado a medida que se desplaza por el baño fundido para producir una capa de acero solidificado sobre la superficie del bloque. El espesor de esta capa puede medirse en determinados puntos de su superficie para establecer una distribución de las variaciones en el régimen de solidificación y por tanto el régimen efectivo de transmisión de calor en los distintos puntos. De este modo es posible producir una constante de solidificación completa, indicada generalmente por el símbolo K, así como una distribución de los valores individuales en toda la banda solidificada. Es también posible examinar la microestructura de la superficie de la banda para correlacionar los cambios en la microestructura de solidificación con los cambios en los valores de transmisión de calor observados.The initial experimental work was carried out in a solidification testing equipment in which a block 40mm x 40mm chilled is immersed in a molten metal bath at a speed that simulates the conditions of The casting surfaces of a twin roller smelter. He steel solidifies on the refrigerated block as it scroll through the molten bath to produce a layer of steel solidified on the block surface. The thickness of this layer can be measured at certain points on its surface to establish a distribution of variations in the regime of solidification and therefore the effective transmission regime of heat at different points. In this way it is possible to produce a complete solidification constant, usually indicated by the K symbol, as well as a distribution of individual values in The whole band solidified. It is also possible to examine the microstructure of the surface of the band to correlate the changes in the solidification microstructure with changes in the observed heat transmission values.
A continuación se describen la naturaleza del trabajo experimental y los resultados obtenidos.The nature of the experimental work and the results obtained.
Se realizaron pruebas sobre tres substratos de cobre con diferentes características superficiales; una superficie lisa y una superficie de cobre texturizada y una superficie rectificada recubierta de Cr (100 \mum de espesor). La textura se introdujo en el bloque de cobre mecanizando ranuras y resaltes longitudinales de una geometría tal como la que se muestra esquemáticamente en la Figura 6. A cada uno de estos bloques se les dotó de termopares para determinar los regímenes de transmisión de calor prevalentes durante la solidificación. Para mantener las condiciones de fundición constantes a lo largo de los experimentos, se mantuvieron constantes, dentro de límites razonables, las variables tales como el sobrecalentamiento del baño y la temperatura del bloque. La temperatura del baño se trató de mantener a unos 1525ºC que corresponde a un sobrecalentamiento de 75ºC. La introducción de gas argón en el horno resultó muy eficaz para la prevención de una interacción química entre el baño y la atmósfera ambiente. La composición química del baño se ajustó para conseguir las deseadas proporciones (Cr/Ni)_{eq}, principalmente mediante adiciones de Cr, Ni, C y N_{2}. Para determinar el Cr_{eq} y el Ni_{eq} se utilizaron las siguientes expresiones:Tests were conducted on three substrates of copper with different surface characteristics; a surface smooth and a textured copper surface and a surface ground coated with Cr (100 µm thick). The texture is introduced into the copper block by machining grooves and projections lengths of a geometry such as the one shown schematically in Figure 6. Each of these blocks is given provided with thermocouples to determine the transmission rates of prevalent heat during solidification. To keep the constant casting conditions throughout the experiments, they remained constant, within reasonable limits, the variables such as bath overheating and block temperature The bath temperature was tried to keep at about 1525 ° C corresponding to an overheating of 75 ° C. The introduction of argon gas in the oven proved very effective for the prevention of a chemical interaction between the bath and the atmosphere ambient. The chemical composition of the bath was adjusted to achieve the desired proportions (Cr / Ni) eq, mainly by additions of Cr, Ni, C and N2. To determine the Cr_ {eq} and Ni_ {eq} the following were used expressions:
(1)Cr_{eq} = Cr + 1,37 Mo + 1,50 Si + 2,0 Nb + 3,0 Ti(1) Cr_ {eq} = Cr + 1.37 Mo + 1.50 Si + 2.0 Nb + 3.0 You
(2)Ni_{eq} = Ni + 0,31 mn + 22,0 C + 14,2 n + Cu(2) Ni_ {eq} = Ni + 0.31 nm + 22.0 C + 14.2 n + Cu
En la Tabla 1 se recoge un resumen de las condiciones de prueba. El programa experimental comprendió aproximadamente 45 pruebas con proporciones (Cr/Ni)_{eq} variables entre 1,55 y 1,74. La características principales de las distintas pruebas se resumen en la Tabla 2.Table 1 shows a summary of the test conditions The experimental program included approximately 45 tests with proportions (Cr / Ni) eq variables between 1.55 and 1.74. The main characteristics of the Different tests are summarized in Table 2.
El examen visual de las muestras reveló que la proporción (Cr/Ni)_{eq} tiene un influencia directa sobre la calidad superficial de la banda obtenida con un substrato texturizado; sin embargo, no se pudieron observar efectos apreciables con el substrato liso. Las probetas fundidas con proporción (Cr/Ni)_{eq} variable revelaron una progresión gradual desde un tipo de textura de severa piel de cocodrilo hasta una textura superficial lisa al decrecer la proporción (Cr/Ni)_{eq}. El efecto de la proporción (Cr/Ni)_{eq} sobre la severidad de la piel de cocodrilo, que se representa en la Figura 9, sugiere que pueden obtenerse sustanciales mejoras en la calidad superficial de la banda manteniendo la proporción (Cr/Ni)_{eq} por debajo de 1,60.Visual examination of the samples revealed that the proportion (Cr / Ni) eq has a direct influence on the surface quality of the band obtained with a substrate textured; however, no effects could be observed appreciable with the smooth substrate. The molten specimens with Variable proportion (Cr / Ni) eq revealed a progression gradual from a type of texture of severe crocodile skin to a smooth surface texture as the proportion decreases (Cr / Ni) eq. The effect of the proportion (Cr / Ni) eq on the severity of the crocodile skin, which is represented in Figure 9, suggests that they can be obtained Substantial improvements in surface quality of the band keeping the ratio (Cr / Ni) eq below 1.60.
Los regímenes de transmisión de calor desde la superficie de la banda hacia el substrato se determinaron a partir de las temperaturas del substrato. La Figura 7 muestra la influencia del la proporción (Cr/Ni)_{eq} en el baño sobre los flujos de calor para un substrato texturizado. Puede observarse que los perfiles se caracterizan por un pico en el flujo de calor que se manifiesta inicialmente seguido de una rápida reducción de este pico, y al aumentar el tiempo el flujo de calor tiende a un valor constante. Las transmisiones de calor más elevadas (unos 30 MW/m^{2}) que se encuentran en las etapas iniciales de solidificación pueden atribuirse al contacto íntimo.The heat transmission regimes from the surface of the band towards the substrate were determined from of substrate temperatures. Figure 7 shows the influence of the proportion (Cr / Ni) eq in the bath on Heat flows for a textured substrate. Can be seen that profiles are characterized by a peak in heat flow which manifests initially followed by a rapid reduction of this peak, and with increasing time the heat flow tends to a constant value The highest heat transmissions (about 30 MW / m2) that are in the initial stages of Solidification can be attributed to intimate contact.
El programa experimental determinó que la proporción (Cr/Ni)_{eq} que demuestra producir la mejor textura superficial (sobre un substrato texturizado) es inferior a 1,60.The experimental program determined that the proportion (Cr / Ni) eq that proves to produce the best surface texture (on a textured substrate) is less than 1.60.
La Figura 8 revela la influencia de la proporción (Cr/Ni)_{eq} sobre la transmisión de calor para una superficie lisa. Puede apreciarse que los flujos de calor son relativamente constantes a lo largo de toda la solidificación y, lo que es más importante, las magnitudes de los picos de flujo son mucho más bajas que las medidas con el substrato texturizado (Figura 7). Este hallazgo está de acuerdo con la estructura de solidificación observada que es basta en la superficie. Aunque se producen ciertas variaciones en el flujo de calor con diferentes proporciones (Cr/Ni)_{eq}, no se aprecia una tendencia definida. Sin embargo, al aumentar el tiempo los flujos de calor se aproximan con independencia de la proporción (Cr/Ni)_{eq}. Esta aparente falta de dependencia de la transmisión de calor con respecto a la proporción (Cr/Ni)_{eq} con un substrato liso está de acuerdo con las observaciones de la textura superficial de la banda que no estaban influidas por aquella proporción.Figure 8 reveals the influence of the proportion (Cr / Ni) eq on heat transmission for a smooth surface. It can be seen that heat flows are relatively constant throughout the solidification and, what more importantly, the magnitudes of the flow peaks are much lower than the measures with the textured substrate (Figure 7). This finding is in accordance with the structure of observed solidification that is enough on the surface. Although produce certain variations in heat flow with different proportions (Cr / Ni) eq, a trend is not appreciated defined. However, as time increases heat flows will approximate regardless of the ratio (Cr / Ni) eq. This apparent lack of dependence on heat transmission with with respect to the ratio (Cr / Ni) eq with a substrate smooth agrees with the texture observations superficial of the band that were not influenced by that proportion.
El programa experimental demostró que la gama operativa normal para las proporciones (Cr/Ni)_{eq} de 1,7-1,9 no es la óptima en lo referente a la textura superficial de la banda. La utilización de una proporción (Cr/Ni)_{eq} inferior a 1,60 produce una mejor calidad superficial.The experimental program showed that the range normal operating for the proportions (Cr / Ni) eq of 1.7-1.9 is not optimal in relation to the surface texture of the band. The use of a proportion (Cr / Ni) eq lower than 1.60 produces better quality superficial.
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