ES2183267T5 - Geometría en forma de tolva de una coquilla para colada continua de metal. - Google Patents

Geometría en forma de tolva de una coquilla para colada continua de metal. Download PDF

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Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UNA COQUILLA PARA COLADA EN CUERDA DE METAL CON UNA ZONA DE VERTIDO QUE MUESTRA PAREDES LATERALES AMPLIAS REFRIGERADAS Y PAREDES LATERALES ESTRECHAS, REDUCIENDOSE EN FORMA DE EMBUDO EN LA DIRECCION DE FUNDICION PARA LA OBTENCION DEL FORMATO DE LA COLADA EN CUERDA CORRESPONDIENTE. UNA COQUILLA DE ESTE TIPO SE MEJORA DE TAL MODO, QUE EN LA ZONA DE EMBUDO DE LOS CONTORNOS INTERIORES DE LAS PAREDES LATERALES AMPLIAS SE CONFIGURA AL MENOS A LO LARGO DE UNA LONGITUD PARCIAL UNA LINEA RECTA DESDE EL CANTO 1 SUPERIOR DE COQUILLA HASTA EL CANTO 3 INFERIOR DE COQUILLA EN DIRECCION DE FUNDICION DESDE ARRIBA HACIA ABAJO CON AL MENOS UN TRAMO A, A'', A'''' CONCAVO Y CON AL MENOS UN TRAMO D, D'', D'''' CONVEXO. UNA COQUILLA DE ESTE TIPO SE MEJORA TAMBIEN DE TAL MODO, QUE EN LA ZONA DE EMBUDO LOS CONTORNO INTERIORES DE LAS PAREDES LATERALES AMPLIAS SE CONFIGURAN A LO LARGO DE RECTAS QUE UNEN UNO DE LOS CANTOS 1 SUPERIOR DE COQUILLA Y EL PRINCIPIO DEL TRAMO D'', D'''' INFERIOR DE LAS PAREDES LATERALES AMPLIAS EN LA DIRECCION DE FUNDICION DESDE ARRIBA HACIA ABAJO CON AL MENOS UN TRAMO A'' CONCAVO Y CON AL MENOS UN TRAMO CONVEXO.

Description

La invención se refiere a una coquilla para la colada continua de metal con una zona de vertido de la colada, que tiene paredes laterales refrigeradas en sus lados anchos y en sus lados estrechos y que se va estrechando en forma de tolva en el sentido de la colada hasta alcanzar el formato de la barra de colada continua fundida.
Las medidas de la zona de vertido de la colada están determinadas en lo esencial por la sección de la barra de colada que se desea obtener, las dimensiones del tubo de colada y la profundidad de penetración del mismo en el caldo metálico fundido.
Debido a la forma de tolva de las paredes laterales de los lados anchos, en la dirección de colada tiene lugar no sólo un estrechamiento sino también una variación de la forma de la sección de la barra de colada. En consecuencia, al atravesar una coquilla en forma de tolva se le obliga a la camisa de la barra de colada a adoptar deformaciones adicionales, al contrario de lo que ocurre en una coquilla convencional de colada continua con paredes planas. Para evitar defectos en la superficie del producto de fundición, estas deformaciones adicionales no deberán sobrepasar un determinado valor límite, con el fin de que no resulte sobrecargada la camisa de la barra de colada y permanezca garantizada una evacuación uniforme del calor en toda la sección de la barra de colada.
El documento EP 0 268 910 B1 propone hacer que la camisa todavía delgada de la barra de colada por debajo del nivel de la colada sea conducida sin deformaciones, haciendo que las paredes laterales de los lados anchos se extiendan en lo esencial en paralelo entre sí en una primera parte en la zona de vertido de la colada y se reduzcan luego hasta el grosor del formato de colada en la parte situada a continuación, de manera que la primera parte llegue hasta debajo del plano del nivel de la colada, que se debe alcanzar durante la operación de colada, hasta la zona de la primera formación de la camisa de la barra de colada. Toda la variación de la forma aplicada por la coquilla a la barra continua de colada y necesaria para la reducción de la barra de colada hasta el grosor del formato de colada, se extiende hasta la parte situada a continuación, que está formada por superficies inclinadas o abovedadas o con una combinación de ambas.
El documento EP 0 552 501 A2 ha dado a conocer una coquilla para la colada continua de banda de acero, en la que las paredes laterales de los lados anchos forman una zona de vertido de la colada con forma de tolva, que está reducida, hasta alcanzar el formato de la banda fundida, en dirección hacia las paredes laterales de los lados estrechos y en la dirección de colada. La zona abovedada de la parte de vertido de la colada con forma de tolva está determinada por arcos circulares laterales y por arcos circulares centrales unidos a aquellos en puntos tangenciales. Para reducir la fricción y el desgaste y disminuir los esfuerzos de tracción y de flexión de la camisa de la barra de colada, los radios de los arcos circulares laterales están configurados con valores iguales y constantes en una parte que llega hasta por lo menos 100 mm hacia abajo desde el canto superior de la coquilla.
El documento DE 39 07 351 A1 ha dado a conocer una propuesta para configurar la tolva de vertido de una coquilla de manera que la deformación de la barra continua de metal continuo se distribuya a lo largo de una longitud lo más grande posible del recorrido y se eviten estrechamientos, así como formaciones de grietas en la camisa de la barra de colada de metal fundido. Esto se consigue, haciendo que el contorno de la pared interior de la tolva de vertido de la colada esté formado, en la dirección de paso de la colada, por tres arcos circulares que están en contacto tangencial entre sí y cuyos radios, que van aumentando progresivamente de tamaño en la dirección de paso de la colada, pasen a integrarse en el contorno de la pared interior de la coquilla. Una distribución lo más uniforme posible de la variación de la forma de la camisa de la colada en una zona de vertido configurada de este modo se consigue aumentando los radios con el mismo factor o con un factor diferente en la dirección de paso de la colada.
Partiendo del estado de la técnica antes mencionado, la presente invención tiene por objeto proponer otra geometría en forma de tolva de una coquilla, con la cual se reduce todavía más la fricción y el desgaste entre la camisa de la barra de colada y las paredes de la coquilla y en especial se consigue una reducción todavía más clara de los defectos en la superficie del planchón, como consecuencia de una variación de la forma lo más uniforme posible, en especial en la formación de la camisa de la barra de colada de un acero que tiene una tendencia relativamente grande a la contracción.
La presente invención se basa en el conocimiento de que, en la zona de vertido de la colada, la variación de la longitud del contorno de la coquilla, debida al paso desde un horizonte hasta otro horizonte situado por debajo de aquél, tiene un máximo en cada horizonte, y que este máximo corresponde a una deformación local superior a la media o a una gran inclinación a la formación local de espacios de separación entre la barra de colada y la pared de la coquilla. De esto se deduce que la zona de vertido de la colada tiene por lo menos un máximo de la variación de la longitud del contorno horizontal de la coquilla, y que una distribución lo más uniforme posible de la variación de la forma por toda la zona de vertido de la colada se consigue haciendo que este máximo sea lo más pequeño posible.
El cometido se soluciona por medio de una coquilla de acuerdo con la reivindicación 1 y su utilización de acuerdo con la reivindicación 7.
La solución del objeto planteado se consigue por medio de la presente invención, haciendo que en la zona de tolva, los contornos interiores de las paredes laterales de los lados anchos tengan en la dirección de colada desde arriba hacia abajo por lo menos dos puntos, con la propiedad de que los mismos determinan una línea recta, a lo largo de la cual están configurados los contornos interiores de estas paredes laterales de los lados anchos con por lo menos una parte cóncava y con por lo menos una parte convexa en un orden sucesivo opcional.
Según la presente invención se propone que en la zona en forma de tolva, los contornos interiores de las paredes laterales de los lados anchos estén configurados a lo largo de una línea recta trazada desde el canto superior de la coquilla hasta el canto inferior de la coquilla, en la dirección de colada desde arriba hacia abajo, con por lo menos una parte cóncava y con por lo menos una parte convexa.
La solución del objeto planteado se consigue también por medio de la presente invención haciendo que en la zona en forma de tolva los contornos interiores de las paredes laterales de los lados anchos estén configurados a lo largo de una línea recta, que une al canto superior de la coquilla con el comienzo de la parte inferior vertical de las paredes laterales de los lados anchos en la dirección de colada desde arriba hacia abajo, con por lo menos una parte cóncava y con por lo menos una parte convexa.
En esta configuración, las partes cóncavas y las partes convexas de las paredes laterales de los lados anchos pueden continuar ventajosamente intercalándose directamente entre sí.
También es ventajoso que, en la dirección de colada desde arriba hacia abajo, esté situada primeramente la parte cóncava y luego la parte convexa hasta llegar a la salida de la coquilla.
De este modo, cada una de las partes cóncavas o de las partes convexas de las paredes laterales de los lados anchos pueden tener ventajosamente una curvatura uniforme en su recorrido, así como también una curvatura variable.
Una realización de la invención prevé que los contornos interiores de las paredes laterales de los lados anchos tengan a lo largo de las partes cóncavas o a lo largo de las partes convexas un recorrido en forma de arco circular o un recorrido trigonométrico, por ejemplo un recorrido en forma senoidal.
Si la parte inferior de la coquilla tiene una zona de paredes paralelas, se obtiene un paso de transición especialmente sin fricciones entre la zona en forma de tolva y la zona de paredes paralelas situadas a continuación, haciendo que la zona inferior común convexa o la zona inferior cóncava continúe con un arco circular inferior en sus extremos hasta formar la zona en línea recta, con un recorrido constante.
Una realización de la geometría en forma de tolva de una coquilla, esencial para la invención, se consigue por medio de la medida de que las curvaturas de las diversas partes de las paredes laterales de los lados anchos estén configuradas con radios tales, que la variación local máxima de la longitud deltamáx (% / m) al pasar desde un horizonte hasta otro horizonte situado debajo, no sobrepasa un valor cuádruple al de las variaciones locales de la longitud comprobadas a lo largo de la zona en forma de tolva, sin tener en cuenta partes de paredes paralelas, no sobrepasando en especial un valor del 2,0 % / m.
Y, finalmente, la presente invención prevé una utilización de la coquilla reivindicada para la colada continua de aceros al carbono peritécticos, que tienen tendencia a una contracción extremadamente grande y aceros inoxidables austeníticos.
Otros detalles, características y detalles de la invención pueden verse en la explicación siguiente de variaciones de la longitud del contorno interior de una coquilla en diferentes horizontes de la zona de vertido de la colada, por medio de su representación en los diagramas tridimensionales adjuntos.
En los dibujos se muestran:
en la figura 1 en sección a lo largo del eje central, tres contornos interiores diferentes 4, 4’, 4’’ con forma de tolva de la pared lateral de los lados anchos de una coquilla realizada según la invención;
en la figura 2a variaciones de la longitud de contorno interior en la zona de vertido de la colada a diferentes distancias tanto del canto superior de la coquilla como también del centro de la coquilla;
en la figura 2b otra representación de la variación de la longitud, también en dependencia de las distancias hasta el canto superior de la coquilla y hasta el centro de la coquilla;
en la figura 3a variaciones de la longitud del contorno interior en la zona de vertido de la colada de una coquilla convencional, también a una distancia hasta el canto superior de la coquilla y hasta el centro de la coquilla;
en la figura 3b en otra representación, variaciones de la longitud del contorno interior en la zona de vertido de la colada de una coquilla convencional, en dependencia de la distancia tanto hasta el canto superior de la coquilla, como hasta el centro de la coquilla.
Los tres contornos cónicos diferentes en forma de tolva de la pared lateral de los lados anchos de una coquilla tienen una zona de vertido A de la colada que se va estrechando en forma de tolva en la dirección de colada hasta alcanzar el formato de la barra de colada fundida, o bien una zona de vertido B de la colada que se va estrechando en forma de tolva en la dirección de la colada hasta alcanzar el formato de la barra de colada fundida, y una zona C con paredes esencialmente paralelas situadas a continuación de aquélla. Esta zona de la coquilla o parte de salida de la coquilla no es necesario que tenga superficies paralelas o cantos paralelos de salida. La zona inferior de la coquilla o la parte inferior de salida de la coquilla puede tener en su zona central un pequeño abovedado de entre 1 y 15 mm por cada pared de los lados anchos.
En la zona A en forma de tolva, los contornos cónicos de tolva de las paredes 4 de los lados anchos están configurados a lo largo de una línea recta que une al canto superior 1 de la coquilla y al canto inferior 3 de la coquilla desde arriba hacia abajo, primeramente con una parte cóncava “a” y a continuación de esto con una parte convexa “b”. Aquí se puede ver que el contorno interior 4 de las paredes de los lados anchos tiene un recorrido en forma senoidal a lo largo de las partes “a” y “b”.
En la zona B en forma de tolva, los contornos cónicos de tolva de las paredes 4’ ó 4’’ de los lados anchos están configurados a lo largo de una línea recta que une entre sí el canto superior 1 de la coquilla y el comienzo de la zona 2 de paredes paralelas desde arriba hacia abajo, primeramente con una parte cóncava a’ o bien a’’ y a continuación de esto con una parte convexa b’ o bien b’’ y c’’.
También en este ejemplo, los contornos interiores 4’ ó 4’’ de las paredes de los lados anchos tienen un recorrido con forma senoidal a lo largo de las partes a’ y b’ o bien a’’ y b’’.
La figura 1 muestra además que la parte convexa b’’, con un arco circular inferior c’’ situado en su extremo, pasa a formar la zona d’’ de paredes paralelas con un recorrido constante.
Para la geometría en forma de tolva es esencial además en la presente invención la medida de que cada una de las partes cóncavas a, a’ y a’’ o bien cada una de las partes convexas b, b’ y b’’ pueda tener en su recorrido una curvatura uniforme, así como también una curvatura variable.
En la geometría en forma de tolva analizada, las curvaturas de las partes a, b, a’, b’, a’’, b’’, c’’ están configuradas con unos radios tales que la variación máxima local de la longitud, al pasar de un horizonte a un horizonte deltamáx situado debajo, no sobrepase un valor del 2,0 % / m y al mismo tiempo no sobrepase tampoco el valor cuádruple de las variaciones locales de la longitud comprobadas a lo largo de la zona en forma de tolva sin tener en cuenta las partes de paredes paralelas d’ y d’’.
Las figuras 2a y 2b muestran en diagramas tridimensionales la distribución de la variación de la forma en la zona en forma de tolva de la pared del lado ancho de una coquilla con los parámetros siguientes:
950 mm de anchura de la tolva, 45 mm de profundidad de la tolva en el canto superior de la placa de la coquilla, 900 mm de longitud de la tolva y contorno horizontal con forma senoidal.
En un contorno vertical 4’, configurado en forma senoidal según la figura 1, de la zona de vertido de la colada con una amplitud de 1,52 mm, la variación máxima local es del 1,90 % / m y la variación de la longitud calculada a lo largo de las zonas a’ y b’ y la anchura de la tolva es del 0,50 % / m.
Las figuras 3a y 3b muestran la misma imagen para la misma coquilla en forma de construcción convencional, en la que el contorno vertical del lado ancho de la coquilla está formado por una línea recta. en este caso, la variación local máxima de la longitud es esencialmente mayor, con un valor del 2,44 % / m. Además, se puede ver que la distribución de la variación de la forma es esencialmente más irregular y resulta especialmente grande en la zona del canto superior de la coquilla, donde es más sensible la formación de la camisa de la barra de colada. Precisamente estos inconvenientes se evitan con la presente invención.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Coquilla para la colada continua de metal, con una zona de vertido de la colada, que tiene paredes laterales refrigeradas en sus lados anchos y paredes laterales refrigeradas en sus lados estrechos, las cuales se va, estrechando en forma de tolva en la dirección de colada hasta alcanzar el formato de la barra de colada fundida, en la que en la zona con forma de tolva, los contornos interiores de las paredes de los lados anchos, en la dirección de colada desde arriba hacia abajo, tienen por lo menos cada uno de ellos dos puntos, con la propiedad de que éstos determinan una línea recta, a lo largo de la cual están configurados los contornos interiores de las paredes de los lados anchos con por lo menos una secuencia opcional de una parte cóncava y a continuación por lo menos una parte convexa, caracterizada porque en la zona de la tolva los contornos interiores (4, 4’, 4”) de las paredes de los lados anchos están configurados a lo largo de una recta que une el canto superior de la coquilla (1) y el canto inferior de la coquilla (3), o a lo largo de una recta que une el canto superior de la coquilla (1) y el comienzo (2) de una parte inferior vertical (d’, d”), en la dirección de la colada desde arriba hacia abajo en primer lugar con una parte cóncava (a, a’, a”) y a continuación con una parte convexa (b, b’, b”, c”), en la que con la finalidad de la distribución de la modificación de la forma sobre la zona de fundición, la modificación máxima de la forma en todos los horizontes de la mitad superior de la coquilla, también en la zona del canto superior de la coquillo, donde la formación de las cáscaras de colada es más sensible, es igual o esencialmente igual.
  2. 2.-Coquilla según la reivindicación 1, caracterizada porque las partes cóncavas (a, a’, a’’) y las partes convexas (b, b’, b’’) continúan directamente una tras otra sin solución de continuidad o bien con un contorno intermedio.
  3. 3.-Coquilla según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque los contornos interiores (4, 4’, 4’’) de las paredes de los lados anchos tienen un recorrido con forma de arco circular o bien un recorrido trigonométrico, como por ejemplo con forma senoidal, a lo largo de una o de varias zonas parciales (a, b, a’, b’, a’’, b’’, c’’).
  4. 4.-Coquilla según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, caracterizada porque la parte inferior convexa/cóncava (b’’) de las paredes de los lados anchos pasan con un arco circular (c’’) en su extremo a formar la parte inferior (d’’) preferentemente con paredes paralelas, con un recorrido constante.
  5. 5.-Coquilla según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 a 4, caracterizada porque cada una de las partes cóncavas (a, a’, a’’) y de las partes convexas (b, b’, b’’, c’’) tiene una curvatura constante en su recorrido, así como también una curvatura variable.
  6. 6.-Coquilla según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 a 5, caracterizada porque las curvaturas de las partes (a, b, a’, b’, a’’, b’’, c’’) están configuradas con radios tales, que la variación máxima local de la longitud (deltamáx), al pasar de un horizonte a otro horizonte situado debajo, no sobrepasa el cuádruplo del valor de las variaciones locales de la longitud comprobadas a lo largo de la zona en forma de tolva sin tener en cuenta las partes de paredes paralelas (d’ y d’’), y en especial no sobrepasa un valor del 2,0 % / m.
  7. 7.-Utilización de la coquilla con una geometría en forma de tolva realizada según las reivindicaciones 1 a 11 para la colada continua de aceros al carbono peritécticos, que tienen tendencia a una contracción extremadamente elevada, y de aceros inoxidables austeníticos.
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