ES2290675T3

ES2290675T3 - CONTINUOUS COLADA PROCEDURE.

Info

Publication number: ES2290675T3
Application number: ES04713860T
Authority: ES
Inventors: Hubert Sommerhofer; Peter Sommerhofer
Original assignee: SO and SO Sommerhofer OEG
Current assignee: SO and SO Sommerhofer OEG
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2008-02-16
Anticipated expiration: 2024-02-24
Also published as: ATE367228T1; DE602004007628T2; CN100342996C; BRPI0407886B1; CA2516038C; EP1599300A1; DE602004007628D1; EP1599300B1; PL378634A1; AU2004216532B2; EP1452252A1; IS2493B; MXPA05009163A; IS8046A; JP2007523745A; CA2516038A1; CN1753743A; NO20054099L; NO20054099D0; ZA200506448B

Abstract

The invention concerns the continuous casting of metals of all kinds. <??>The invention is characterised in that liquid metal is used as coolant, especially for direct cooling of the strand. The invention further includes a casting device. <IMAGE>

Description

Procedimiento de colada continua.Continuous casting procedure.

La invención se refiere al procedimiento de colada continua de metales tales como aluminio, cobre, magnesio, níquel y sus aleaciones así como también acero, en el que se usa como refrigerante metal líquido o líquido iónico, siendo este último una sal compuesta por cationes orgánicos y principalmente aniones inorgánicos, que tienen un punto de fusión inferior a 100ºC, para el enfriamiento directo de la barra de colada continua de metales de todos los tipos, en el que el metal líquido se usa como refrigerante para enfriamiento directo de la barra y a un dispositivo para tal procedimiento de enfriamiento de acuerdo con las partes introductorias de las reivindicaciones 1 a 9, respectivamente; de acuerdo con la patente US 3430680 A y algunas otras de las patentes citadas más adelante. No hay descripción relativa al uso de líquido iónico.The invention relates to the process of continuous casting of metals such as aluminum, copper, magnesium, nickel and its alloys as well as steel, in which it is used as liquid metal refrigerant or ionic liquid, this being last one a salt composed of organic cations and mainly inorganic anions, which have a melting point lower than 100 ° C, for direct cooling of the continuous casting bar of metals of all types, in which the liquid metal is used as a coolant for direct cooling of the bar and at a device for such cooling procedure according to the introductory parts of claims 1 to 9, respectively; according to US patent 3430680 A and some other patents cited below. No description concerning the use of ionic liquid.

Hay varios documentos en la técnica anterior que muestran un procedimiento de este tipo:There are several documents in the prior art that They show such a procedure:

La patente US 3430680 A describe un procedimiento de enfriamiento con un conducto orientado verticalmente, a través del cual el refrigerante fluye por gravedad. Se encuentra insertada centralmente en este conducto una tobera, el metal de la colada fluye a través de esta tobera en un estado líquido y a la misma velocidad que el refrigerante, con el fin de evitar cualquier fuerza de cizalla u otras alteraciones de la superficie de contacto líquido-líquido. El metal de la colada solidifica desde esta superficie de contacto hacia el centro de la barra y finalmente es suficientemente duro y viscoso para ser separado del refrigerante. Además de las enormes dificultades de alcanzar velocidades idénticas para dos líquidos separados en una corriente constituida por dos componentes que fluyen en un estado puramente laminar, la eficiencia del enfriamiento es más bien pobre por estas mismas razones.US 3430680 A describes a cooling procedure with a conduit oriented vertically, through which the refrigerant flows through gravity. It is centrally inserted in this duct a nozzle, the metal of the wash flows through this nozzle in a liquid state and at the same rate as the refrigerant, with the in order to avoid any shear force or other alterations of the liquid-liquid contact surface. The metal of the laundry solidifies from this contact surface towards the center of the bar and finally it is hard and viscous enough to be separated from the refrigerant. In addition to the huge Difficulties reaching identical speeds for two liquids separated in a stream consisting of two components that they flow in a purely laminar state, the efficiency of Cooling is rather poor for these same reasons.

La patente US 3874438 A describe un baño de enfriamiento de metal líquido que tiene su superficie bajo la salida del crisol (que proporciona la forma). La situación de temperatura es muy delicada; la masa fundida alcanza su punto de solidificación en la zona de la salida, poco antes de entrar en el baño de enfriamiento. El baño de enfriamiento está previsto en un cilindro y es enfriado por transferencia de calor a través de las paredes laterales del cilindro. Están previstos equipamientos especiales, concretamente, un recipiente adicional para enfriamiento del líquido para mantener la superficie del refrigerante a la altura seleccionada. Es extremadamente difícil mantener la temperatura de solidificación dentro de la salida, se tiene que tener en cuenta que la barra aún es líquida en la mayor parte de su sección transversal, que la energía térmica es liberada por la solidificación y que el proceso de enfriamiento a lo largo de la barra está cambiando durante la colada debido a que el refrigerante se calienta cada vez más.US 3874438 A describes a bath of liquid metal cooling that has its surface under the crucible outlet (which provides the shape). The situation of temperature is very delicate; the melt reaches its point of solidification in the exit zone, shortly before entering the cooling bath The cooling bath is provided in a cylinder and is cooled by heat transfer through the side walls of the cylinder. Equipments are planned special, specifically, an additional container for liquid cooling to maintain the surface of the refrigerant at the selected height. It is extremely difficult keep the solidification temperature inside the outlet, it you have to keep in mind that the bar is still liquid in the largest part of its cross section, that thermal energy is released by solidification and that the cooling process along the bar is changing during laundry because the Coolant heats up more and more.

La patente US 5344597 A describe un procedimiento muy sofisticado para la fabricación de planchas delgadas de acero fuera del estado líquido: Se lleva una capa fina de colada fundida hasta la superficie de un refrigerante constituido por metal fundido (por ejemplo, plomo) y nada sobre él hasta un lecho de laminación donde se mantiene, se guía y se retira. El refrigerante entra en contacto sólo con la parte inferior de la colada. El refrigerante se transfiere desde la región superficial del baño a un enfriador y se devuelve a la zona del fondo del baño con una bomba. Debido al enfriamiento sólo por una parte por el hecho de que el refrigerante está bajo la colada y debido al movimiento paralelo de la plancha respecto a la superficie, el transporte de calor y por tanto el enfriamiento es más bien pobre y asimétrico, lo que conduce a tensiones y distorsiones del producto.US 5344597 A describes a very sophisticated procedure for plate making thin steel out of the liquid state: A thin layer is worn of molten laundry to the surface of a coolant consisting of molten metal (for example, lead) and nothing about it to a rolling bed where it is kept, guided and withdraw The refrigerant comes into contact only with the bottom of the laundry. The refrigerant is transferred from the region surface of the bath to a cooler and returned to the area of the Bottom of the bathroom with a pump. Due to cooling only for one partly because of the fact that the refrigerant is under the wash and due to the parallel movement of the plate with respect to the surface, heat transport and therefore cooling is rather poor and asymmetric, which leads to tensions and product distortions.

Se describe un procedimiento similar en la patente US 4955430 A: La diferencia fundamental es cómo el acero líquido se lleva sobre el plomo y fuera de él de nuevo, el procedimiento de colada es el mismo y tiene las mismas desventajas.A similar procedure is described in the US patent 4955430 A: The fundamental difference is how steel liquid is carried over the lead and out of it again, the casting procedure is the same and has the same disadvantages

Se describen respectivamente en la patente US 4510989 A y en la patente US 4751959 A dos dispositivos y procedimientos muy similares: Se lleva colada fundida, que ya tiene una capa sólida fina en su superficie, a un baño de enfriamiento constituido por metal fundido y se mueve a lo largo de un trayecto curvo. El volumen del baño es mucho mayor que el volumen de la barra sumergida, por lo tanto es necesaria una enorme cantidad de refrigerante para el procedimiento. El refrigerante, en el mejor de los casos, se agita de forma aleatoria mediante bombas de circulación montadas en el fondo del recipiente. Surgen grandes problemas debido a la gran área superficial del refrigerante y a los vapores y gases peligrosos resultantes de los distintos procesos en el baño. Otro problema aparece con el hecho de que tiene que llevarse la barra a una forma curvada y de nuevo a una forma alargada. Esto provoca problemas estructurales y perjudica la calidad del producto final.They are described respectively in US Pat. 4510989 A and in US Patent 4751959 to two devices and Very similar procedures: Cast cast is taken, which already has a thin solid layer on its surface, to a cooling bath constituted by molten metal and moves along a path curved. The volume of the bathroom is much larger than the volume of the submerged bar, therefore a huge amount of refrigerant for the procedure. The refrigerant, at best the cases are randomly shaken by means of bombs circulation mounted on the bottom of the container. Large ones arise problems due to the large surface area of the refrigerant and the vapors and dangerous gases resulting from the different processes in the bathroom. Another problem appears with the fact that you have to take the bar to a curved shape and back to a shape elongated This causes structural problems and damages the quality of the final product

La patente US 2363695 A muestra una idea interesante: Se alimenta material fundido, en la mayoría de los casos acero, a través de un conducto térmicamente aislado con forma de U hasta una tobera la cual está dirigida hacia arriba a un recipiente relleno con plomo líquido como refrigerante y luego se extrae verticalmente hacia arriba. El refrigerante se mantiene en el recipiente sin agitación o remoción, por lo tanto se mueve sólo con la barra y el movimiento de convección debido a las diferencias de temperatura, lo que significa sin movimiento relevante. Esto, y el co-movimiento de la barra y el plomo en ascenso debido a su calentamiento conduce a problemas con el enfriamiento uniforme y ciclos de operación de carga prolongados.US Patent 2363695 A shows an idea interesting: Molten material is fed, in most steel cases, through a thermally insulated duct with shape from U to a nozzle which is directed upwards to a container filled with liquid lead as a refrigerant and then extract vertically up. The refrigerant is kept in the container without agitation or removal, therefore it moves only with the bar and convection movement due to differences of temperature, which means no relevant movement. Am the co-movement of the bar and the rising lead due to its heating it leads to problems with cooling uniform and prolonged load operation cycles.

La patente SU 863161 A describe la colada de un conducto en dos etapas: En la primera etapa se utiliza un molde enfriado con agua para producir una capa fina de metal solidificado en la superficie de la barra, en la segunda etapa, la barra se enfría adicionalmente por contacto directo con metal líquido a lo largo de un trayecto curvo. El metal líquido se mantiene en una rendija en forma de anillo en torno a la colada y es enfriado indirectamente con agua. Además de los problemas con la forma toroidal del molde se dan problemas con la uniformidad de la complicada transferencia de calor: El calor va desde el núcleo fundido a través del área superficial solidificado hasta el metal líquido que se utiliza como refrigerante, además de la pared del molde y al agua que circula en canales en esta pared. Es casi imposible llevar a un esquema de enfriamiento definido y uniforme con una disposición de este tipo.Patent SU 863161 A describes the casting of a duct in two stages: In the first stage a mold is used water cooled to produce a thin layer of solidified metal on the surface of the bar, in the second stage, the bar is cools further by direct contact with liquid metal at along a curved path. The liquid metal is kept in a ring-shaped slit around the laundry and is cooled indirectly with water. In addition to the problems with the form toroidal mold problems occur with the uniformity of the complicated heat transfer: Heat goes from the core melted through the solidified surface area to the metal liquid used as a refrigerant, in addition to the wall of the mold and water circulating in channels in this wall. Is almost impossible to carry out a defined and uniform cooling scheme with such an arrangement.

La patente US 3128513 A describe un procedimiento de colada en el que se utiliza sal fundida como refrigerante. Por lo tanto, la barra tiene una mayor densidad que el refrigerante y baja al fondo del recipiente. La presión del interior líquido de la barra se usa para formar la sección transversal de la barra, pero esto también comporta un número de problemas e incluso riesgos peligrosos (ruptura del metal fundido, etc.). El refrigerante se mantiene simplemente en el recipiente sin agitación alguna, en algunas realizaciones en las que se usan moldes para la barra que se pueden desmontar, el contacto entre la superficie de la barra y el refrigerante es complicado.US Patent 3128513 A describes a casting process in which molten salt is used as refrigerant. Therefore, the bar has a higher density than the refrigerant and falls to the bottom of the container. The pressure of Liquid inside of the bar is used to form the section transverse of the bar, but this also involves a number of problems and even dangerous risks (rupture of molten metal, etc.). The refrigerant is simply kept in the container without some agitation, in some embodiments in which they are used bar molds that can be removed, the contact between the Bar surface and coolant is complicated.

La patente US 3.874.439 A describe un enfriamiento indirecto de la barra con metal fundido.US Patent 3,874,439 A describes a Indirect cooling of the bar with molten metal.

La patente JP 62101353 A describe un procedimiento de colada convencional para tubos. Con el fin de formar la superficie interior lisa y correctamente se inserta un núcleo hueco en la tobera. El núcleo hueco es enfriado en su interior con metal fundido en lugar de agua con el fin de evitar cualquier peligro de contacto directo del agua y metal fundido (explosión de vapor) en caso de un accidente. No hay contacto directo entre la barra y el metal líquido.JP 62101353 A describes a conventional casting procedure for tubes. With the purpose of form the smooth inner surface and correctly insert a hollow core in the nozzle. The hollow core is cooled in its interior with molten metal instead of water in order to avoid any danger of direct contact of water and molten metal (steam explosion) in case of an accident. No contact Direct between the bar and the liquid metal.

Hablando en general, la introducción de la colada continua es un modo muy efectivo de producir productos semiacabados. Los productos son lingotes de laminación, palanquillas de extrusión, flejes y alambres, a veces también tubos, además de piezas forjadas y en pequeñas cantidades también pre-material tixotrópico. Los materiales de colada son aluminio, cobre, magnesio, níquel y sus aleaciones así como también acero. El gran número de parámetros que influyen en el proceso de colada ha llevado al desarrollo de muchos diseños de moldes diferentes.Generally speaking, the introduction of the continuous casting is a very effective way to produce products semi-finished The products are rolling ingots, extrusion billets, strips and wires, sometimes also tubes, in addition to forged parts and in small quantities also thixotropic pre-material. Casting materials they are aluminum, copper, magnesium, nickel and their alloys as well as also steel. The large number of parameters that influence the casting process has led to the development of many designs of different molds.

Normalmente la masa fundida de la colada es enfriada indirectamente por un molde en tanto esto sea necesario para solidificar una corteza suficientemente fuerte para soportar las tensiones en la salida del molde y para resistir una ruptura de la masa fundida de colada líquida. Poco después de la salida del molde la barra es enfriada directamente con agua ejecutado como enfriamiento en película o como enfriamiento por pulverización o un enfriamiento en dos fases con agua y aire. La fase de enfriamiento directo asegura la solidificación del núcleo líquido de la barra. A veces la segunda fase de enfriamiento es seguida de una tercera, una inmersión en un baño de agua o una fase de enfriamiento suave con un flujo de aire.Normally the melt of the laundry is indirectly cooled by a mold as long as this is necessary to solidify a crust strong enough to withstand the tensions at the outlet of the mold and to resist a rupture of The melt of liquid laundry. Shortly after the departure of mold the bar is cooled directly with water executed as film cooling or as spray cooling or a two-phase cooling with water and air. Cooling phase Direct ensures solidification of the liquid core of the bar. TO times the second phase of cooling is followed by a third, a immersion in a water bath or a gentle cooling phase with an air flow

La variante de procedimiento con una fase de enfriamiento indirecto en el molde y una fase de enfriamiento directo siguiente con agua o agua y aire corresponde al estado de la técnica, pero la desventaja de este concepto de enfriamiento es que la fricción entre el molde y la barra provoca daño de la nueva superficie formada. Además, el recalentamiento de la corteza de la barra inducido por la capa de aire que surge entre el molde y la barra como consecuencia de la contracción por solidificación también es desventajosa. Estos dos fenómenos conducen a defectos tales como grietas de superficie (en caso de fricción demasiado alta), segregación y variaciones de tamaño de célula, doblado significativo de la corteza para la capa subsuperficial de una barra de colada continua. En cualquier caso la subsuperficie es muy diferente del núcleo de la barra y por tanto tiene que ser mecanizada especialmente en lingotes de laminación. Esto significa que es necesaria una etapa de procedimiento adicional que conduce a costes adicionales. Un enfoque para reducir el grosor de la capa subsuperficial es la aplicación de lubricante. Se han desarrollado muchos sistemas de lubricación diferentes que aplican lubricante pero también mezclas de lubricante/gas para reducir la fricción y la eliminación de calor en el molde, pero no fue posible una eliminación completa de la capa subsuperficial. Otro enfoque fue reducir la longitud del molde con el fin de reducir el grosor de la capa subsuperficial, requiriendo un sistema de control de proceso mejor y por tanto más costoso.The procedure variant with a phase of indirect cooling in the mold and a cooling phase direct next with water or water and air corresponds to the state of the technique, but the disadvantage of this cooling concept is that friction between the mold and the bar causes damage to the new surface formed. In addition, overheating the crust of the bar induced by the layer of air that arises between the mold and the bar as a result of solidification contraction also It is disadvantageous. These two phenomena lead to defects such as surface cracks (in case of too high friction), segregation and cell size variations, folded significant bark for the subsurface layer of a bar Continuous casting. In any case the subsurface is very different from the core of the bar and therefore has to be specially machined in rolling ingots. This means that an additional procedural step is necessary that leads to additional costs An approach to reduce layer thickness Subsurface is the application of lubricant. They have been developed many different lubrication systems that apply lubricant but also lubricant / gas mixtures to reduce friction and heat removal in the mold, but it was not possible to complete removal of the subsurface layer. Another approach was reduce the length of the mold in order to reduce the thickness of the subsurface layer, requiring a process control system Better and therefore more expensive.

Para la producción de cristales simples se utiliza un molde calentado en el denominado procedimiento de colada continua de Ohno (OCC), las temperaturas del molde son mayores que el punto de fusión del material de colada con el fin de evitar la nucleación en la pared del molde y asegurar la solidificación direccional axial. La eliminación de calor necesaria para este procedimiento se realiza por enfriamiento directo sólo en una posición a una distancia definida de la salida del molde. Las barras producidas en este procedimiento son siempre cristales simples con una superficie muy lisa. Pero la producción de cristales simples no es la finalidad de la colada continua usual, ya que las barras producidas deberían poder formarse por laminación, extrusión o forja u otro proceso en frío o en caliente con propiedades isotrópicas.For the production of simple crystals use a heated mold in the so-called casting procedure Ohno continuous (OCC), mold temperatures are higher than the melting point of the casting material in order to avoid the nucleation in the mold wall and ensure solidification axial directional. The heat removal necessary for this procedure is performed by direct cooling only in one position at a defined distance from the mold outlet. The bars produced in this procedure are always crystals Simple with a very smooth surface. But the production of crystals simple is not the purpose of the usual continuous casting, since the produced bars should be able to be formed by lamination, extrusion or forging or other cold or hot process with properties isotropic

Entre estos dos tipos de procedimiento (colada con molde enfriado y colada con molde calentado) subyace la posibilidad de trabajar con un molde de aislamiento y enfriar la barra sólo por enfriamiento directo. Esto también asegura una barra libre de capa subsuperficial, lisa cuando se trabaja con parámetros de procedimiento correctos. Cuando la longitud del molde activo es muy corta este procedimiento requiere un sistema de control de proceso muy rápido y seguro.Between these two types of procedure (laundry with cooled mold and heated mold casting) underlies the possibility of working with an insulating mold and cooling the bar only by direct cooling. This also ensures a bar free of subsurface layer, smooth when working with parameters of correct procedure. When the length of the active mold is very short this procedure requires a control system of Very fast and safe process.

Una característica que tienen en común la mayor parte de los procedimientos descritos es que el uso de agua como refrigerante induce una película de vapor más o menos estable en la superficie enfriada, dependiendo de la temperatura de superficie y de la densidad de suministro de agua de enfriamiento. Esto conduce a un coeficiente de transferencia de calor fuertemente variable durante la fase de enfriamiento directo. Dependiendo del concepto de enfriamiento, son decisivas las propiedades del material de colada, la rugosidad de la superficie de la barra, la densidad de suministro de agua y la velocidad del agua así como también la temperatura del agua. Pero estos parámetros influyen en el desgarro en caliente, desarrollo de grietas de superficie y posiblemente en la velocidad de colada. Debido a que los parámetros pueden cambiar durante el proceso de colada también puede cambiar la calidad del producto.A feature that the greatest have in common part of the procedures described is that the use of water as refrigerant induces a more or less stable vapor film in the cooled surface, depending on surface temperature and of the density of cooling water supply. This leads to a strongly variable heat transfer coefficient during the direct cooling phase. Depending on the concept of cooling, the material properties of casting, the surface roughness of the bar, the density of water supply and water velocity as well as the water temperature. But these parameters influence the tear hot, development of surface cracks and possibly in casting speed Because the parameters can change During the casting process you can also change the quality of the product.

La patente EP 063832 describe un concepto para la "colada" de una muestra que solidifica en su molde y por tanto no es realmente un procedimiento de colada, aún menos un procedimiento de colada continua.EP 063832 describes a concept for the "casting" of a sample that solidifies in its mold and by much is not really a laundry procedure, let alone a continuous casting procedure.

La patente DE 4127792 describe la colada de una muestra problemática en un molde pre-calentado con propiedades geométricas especiales, donde tiene lugar una forma especial de solidificación. Esto es un procedimiento de colada pero no tiene nada que ver con un procedimiento de colada continua.Patent DE 4127792 describes the casting of a problematic sample in a pre-heated mold with special geometric properties, where a shape takes place special solidification. This is a laundry procedure but It has nothing to do with a continuous casting procedure.

Como se puede apreciar, existe un gran interés en un procedimiento y dispositivo de colada continua simple, fiable, que evite las desventajas citadas sin pérdida de las ventajas de los procedimientos conocidos.As you can see, there is great interest in a simple continuous casting device and procedure, reliable, to avoid the disadvantages mentioned without loss of Advantages of known procedures.

Con el fin de conseguir este objetivo, la invención se propone utilizar uno o más chorros o corrientes de metal licuado o líquidos iónicos como medio de enfriamiento con flujo turbulento y, de forma ventajosa, un molde aislado. Esto asegura que no exista película de vapor de agua en la superficie de la barra y que el refrigerante golpee la barra de un modo definido tras un tratamiento definido. Esto garantiza que las propiedades y características de enfriamiento están bien definidas y son controlables.In order to achieve this goal, the invention is proposed to use one or more jets or streams of liquefied metal or ionic liquids as a cooling medium with turbulent flow and, advantageously, an insulated mold. This ensures that there is no water vapor film on the surface of the bar and the coolant hit the bar in a defined way after a definite treatment. This guarantees that the properties and cooling characteristics are well defined and are controllable

Líquidos iónicos o líquidos designados es el nombre para un grupo de sales compuestas por cationes orgánicos y principalmente aniones inorgánicos los cuales tienen un punto de fusión inferior a 100ºC. Estos se pueden usar con la invención en tanto no se descompongan a la máxima temperatura de trabajo del procedimiento o reaccionen con la barra en las circunstancias dadas. En la siguiente descripción se encuentran estos, en la mayoría de los casos no citados de forma expresa, pero siempre incluidos cuando se usa el término "metal fundido" o "refrigerante" o similar.Ionic liquids or designated liquids is the name for a group of salts composed of organic cations and mainly inorganic anions which have a point of melting below 100 ° C. These can be used with the invention in both do not decompose at the maximum working temperature of the procedure or react with the bar in the circumstances given. In the following description are these, in the Most cases not expressly cited, but always included when the term "molten metal" is used or "refrigerant" or similar.

El molde comprende preferiblemente un molde de aislamiento que permite una solidificación de la corteza de la barra en la proximidad de la salida del molde. Esto es responsable de la prevención de muchos defectos de superficie y de la prevención de una capa subsuperficial no deseada. La solidificación tiene lugar con la influencia del enfriamiento directo. El enfriamiento directo se utiliza un metal líquido tal como plomo, estaño, bismuto, galio, indio o aleaciones de estos así como también otros metales líquidos o aleaciones que son líquidas por debajo de la temperatura de solidificación del metal o aleación de colada.The mold preferably comprises a mold of insulation that allows a solidification of the bark of the bar in the vicinity of the mold outlet. This is responsible of the prevention of many surface defects and of the prevention of an unwanted subsurface layer. Solidification It takes place with the influence of direct cooling. He Direct cooling uses a liquid metal such as lead, tin, bismuth, gallium, indium or their alloys as well as other liquid metals or alloys that are liquid below the solidification temperature of the metal or casting alloy.

El rasgo característico del enfriamiento directo en colada continua con metal líquido asegura un comportamiento de enfriamiento muy constante, evita, si así se desea, la oxidación de la superficie de barra recién formada y elimina por completo el peligro de explosiones como consecuencia del uso de agua como refrigerante. Adicionalmente, se pueden eliminar el desgarro en caliente y el desgarro en frío mediante la elección del metal de enfriamiento y temperatura del metal de enfriamiento en la entrada del enfriador y salida del enfriador. La barra producida está sustancialmente exenta de la capa subsuperficial bien conocida que se encuentra normalmente en procedimientos de colada continua convencionales. La estructura granular de las barras producidas se puede controlar con ajuste de la temperatura del refrigerante.The characteristic feature of direct cooling in continuous casting with liquid metal ensures a behavior of very constant cooling, prevents, if desired, the oxidation of the newly formed bar surface and completely eliminates the danger of explosions as a result of the use of water as refrigerant. Additionally, the tear can be eliminated in hot and cold tear by choosing the metal of cooling and cooling metal temperature at the inlet of the cooler and cooler outlet. The bar produced is substantially free of the well-known subsurface layer that It is normally found in continuous casting procedures conventional. The granular structure of the bars produced is Can control with coolant temperature adjustment.

En algunos casos, por ejemplo en colada de aluminio, o algunos otros metales, puede ser ventajosa la oxidación de la superficie, debido a que esto facilita un límite muy bien definido con el refrigerante en lo que respecta a reacciones e interacciones entre el refrigerante y la barra. En tales casos se puede insertar aire u oxígeno en el extremo aguas abajo del molde, la salida del molde (coquilla), pero aguas arriba de(de los) lugar(es) donde el(los) chorro(s) impacta(n) la superficie de la barra. Un modo muy simple para conseguir esto es (cuando tiene lugar la colada verticalmente) dejar una pequeña ranura anular entre la coquilla y la unidad de distribución de refrigerante, cuya ranura tiene una conexión con el aire del ambiente. En caso necesario se pueden usar equipamientos más sofisticados.In some cases, for example in laundry aluminum, or some other metals, oxidation can be advantageous of the surface, because this facilitates a limit very well defined with the refrigerant in regards to reactions e interactions between the coolant and the bar. In such cases it You can insert air or oxygen into the downstream end of the mold, the outlet of the mold (coquilla), but upstream of (of the) place (s) where the jet (s) impact the surface of the bar. A very simple way to getting this is (when the laundry takes place vertically) leave a small annular groove between the shell and the unit refrigerant distribution, whose slot has a connection with the ambient air. If necessary equipment can be used more sophisticated

Además es posible unir la máquina de colada con una unidad de laminación ya que la temperatura de salida de la barra se puede ajustar y con ello se ahorrarán costes de energía para recalentamiento. En este tipo de procedimiento no es necesario lubricante, esto hace que el procedimiento sea más sencillo, más económico pero también aumente la calidad de la barra producida, ya que es sabido que el lubricante también interacciona y reacciona con la superficie de la barra caliente lo que conduce a enriquecimiento de hidrógeno y otros defectos de superficie.It is also possible to join the casting machine with a rolling unit since the outlet temperature of the bar can be adjusted and this will save energy costs for overheating. In this type of procedure it is not necessary lubricant, this makes the procedure more simple, cheaper but also increase the quality of the bar produced, since it is known that the lubricant also interacts and reacts with the surface of the hot rod which leads to hydrogen enrichment and other surface defects.

El metal líquido como refrigerante se puede dirigir sobre la superficie de la barra caliente como película o chorro continuo o como gotas. La unidad de distribución de refrigerante puede estar realizada con una ranura continua alrededor del perímetro de la barra pero también puede estar constituida por segmentos ranurados a diferentes ángulos respecto a la dirección de retirada de la barra. Con el fin de aumentar la eliminación de calor es posible añadir fases de enfriamiento directo para asegurar un mayor área de transferencia de calor lo que conduce posiblemente a mayores velocidades de colada posibles. El molde en sí puede tener cualquier sección transversal y ser cilíndrico o cónico llegando a ser más ancho en la dirección de colada. Para velocidades de colada inferiores es también posible realizar la etapa de enfriamiento directo por inmersión de la unidad de distribución de refrigerante y de la barra caliente en un baño de metal de enfriamiento líquido.The liquid metal as a refrigerant can be direct on the surface of the hot rod as a film or continuous stream or as drops. The distribution unit of refrigerant can be made with a continuous groove around the perimeter of the bar but it can also be consisting of grooved segments at different angles with respect to the direction of withdrawal of the bar. In order to increase the heat removal it is possible to add cooling phases direct to ensure a greater heat transfer area what which leads possibly to higher possible casting speeds. The mold itself can have any cross section and be cylindrical or conical becoming wider in the direction of wash. For lower casting speeds it is also possible perform the direct cooling stage by immersion of the unit of distribution of refrigerant and hot rod in a bath Metal cooling liquid.

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En general es también posible operar un molde convencional con una primera etapa de enfriamiento indirecta y una etapa de enfriamiento directa secundaria con metal líquido como refrigerante, pero con el fin de evitar defectos de superficie conocidos y la capa subsuperficial no homogénea la longitud del molde enfriado tiene que ser muy corta.In general it is also possible to operate a mold conventional with a first stage of indirect cooling and a secondary direct cooling stage with liquid metal as refrigerant, but in order to avoid surface defects known and the subsurface layer not homogeneous the length of the Chilled mold has to be very short.

Es posible usar el procedimiento de colada de acuerdo con la invención para colada continua vertical y horizontal (o en cualquier otro ángulo deseado). La invención se aplicó exitosamente para colada de cobre, magnesio y aluminio mostrando que se puede aplicar para todos los metales y aleaciones no ferrosas así como también para acero.It is possible to use the casting procedure of according to the invention for continuous vertical and horizontal casting (or at any other desired angle). The invention was applied successfully for casting copper, magnesium and aluminum showing which can be applied for all non-ferrous metals and alloys as well as for steel.

Son ventajas del nuevo concepto de enfriamiento:They are advantages of the new concept of cooling:

: Control de enfriamiento más fácil, ya que el coeficiente de transferencia de calor es muy constante en comparación con el de un enfriamiento directo con agua y en comparación con el de inmersión no definida en refrigerantes estancados constituidos por metales o sales líquidas.Control of easier cooling, since the transfer coefficient of heat is very constant compared to that of a cooling direct with water and compared to the immersion not defined in stagnant refrigerants consisting of metals or salts liquid

: No hay oxidación de la superficie de la barra recién formada, en caso que se desee.No oxidation of the surface of the newly formed bar, in case wish.

: Superficie lisa sin defectos de superficie.Smooth surface No surface defects.

: No existe o sólo un nivel despreciable de capa subsuperficial no homogénea de la barra de colada (no es necesario mecanizado).Does not exist or just a negligible level of non-homogeneous subsurface layer of the casting bar (no machining necessary).

: Se puede controlar la estructura granular mediante ajuste de la temperatura del refrigerante.It can control the granular structure by adjusting the temperature of the refrigerant.

: Se pueden eliminar el desgarro en caliente y en frío mediante ajuste y control de la temperatura de refrigerante en las diferentes fases de las fases de enfriamiento así como también con la elección del metal (o aleación) líquido como refrigerante.Can be eliminate hot and cold tearing by adjustment and control of the coolant temperature in the different phases of the cooling phases as well as with the choice of metal (or alloy) liquid as coolant.

: Es posible la laminación en línea de la barra de colada y se ahorrarían costes de energía para recalentamiento.It is possible the inline lamination of the casting bar and costs of Reheating energy

: No se necesita lubricante.Not needed lubricant.

: Diseño del molde más sencillo.Mold design more easy.

La invención se describirá en mayor detalle con referencia a los dibujos. Los dibujos muestran en:The invention will be described in greater detail with Reference to the drawings. The drawings show in:

la figura 1 un molde de acuerdo con la invención en una sección transversal vertical,Figure 1 a mold according to the invention in a vertical cross section,

la figura 2 otra realización de la invención en una vista similar,Figure 2 another embodiment of the invention in a similar view,

la figura 3 una tercera realización de la invención en una vista similar,Figure 3 a third embodiment of the invention in a similar view,

la figura 4 una cuarta realización de la invención en una vista similar,Figure 4 a fourth embodiment of the invention in a similar view,

la figura 5 una quinta realización de la invención en una vista similar,Figure 5 a fifth embodiment of the invention in a similar view,

la figura 6 una sexta realización de la invención en una vista similar,Figure 6 a sixth embodiment of the invention in a similar view,

la figura 7 una vista principal del sistema de enfriamiento yFigure 7 a main view of the system of cooling and

la figura 8 una vista principal de un enfriador de la barra.Figure 8 a main view of a cooler of the bar.

La figura 1 muestra una barra con dirección de vertido vertical. El enfriamiento se hace en un modo completamente nuevo, utilizando un enfriador de barra completamente equipado que de algún modo se hace funcionar de forma similar al intercambiador de calor conocido de la industria química. La masa fundida 1 es succionada desde la artesa 2 (que puede estar calentada) al molde 3 y solidifica en la salida del molde ya que la barra 4 es enfriada por un refrigerante de metal líquido 8 en toda la longitud de una unidad de enfriamiento. El refrigerante 8 rellena todo el espacio 11 en forma de ranura entre la superficie de la barra 4 y la superficie interior de un conducto 12 el cual rodea la barra. La temperatura de la barra 4 disminuye durante su movimiento a través de la unidad de enfriamiento de la barra cuyo extremo alcanza. Una unidad de limpieza 7 de la barra asegura el desprendimiento del refrigerante de la barra 4.Figure 1 shows a bar with direction of vertical spill. The cooling is done in a completely mode new, using a fully equipped bar cooler that somehow it works similarly to the exchanger of heat known from the chemical industry. The melt 1 is sucked from trough 2 (which may be heated) to mold 3 and solidifies at the outlet of the mold since the bar 4 is cooled by a liquid metal refrigerant 8 over the entire length of a cooling unit Refrigerant 8 fills the entire space 11 in the form of a groove between the surface of the bar 4 and the inner surface of a duct 12 which surrounds the bar. The bar 4 temperature decreases during its movement through of the bar cooling unit whose end reaches. A bar cleaning unit 7 ensures the detachment of the bar refrigerant 4.

Sin embargo al contrario que los intercambiadores de calor habituales, el refrigerante frío se alimenta es el enfriador de la barra 5 y se distribuye como sea requerido para la conformación de la colada por parte de una unidad de distribución de refrigerante 6. El refrigerante 8 abandona la unidad de distribución de refrigerante 6 bien a través de una ranura que tiene la forma de un anillo (dependiendo de la conformación de la colada) y se dirige a la superficie de la barra 4 o a través de una pluralidad de aberturas o toberas que están dispuestas a lo largo de un conducto cerrado y se dirigen a la superficie de la barra también. La variante con la ranura forma una "pared" cerrada, cónica de refrigerante 8 en flujo, la variante con las aberturas una pluralidad de chorros 10 de refrigerante 8. En ambos casos es importante que la velocidad del refrigerante 8, cuando abandona la unidad de distribución de refrigerante 6, sea suficientemente elevada para hacer el flujo turbulento. La razón para esto es que un flujo turbulento tiene una capacidad mucho mayor para el transporte de calor en la dirección normal (lejos de la barra) respecto a la dirección de flujo que un flujo laminar.However, unlike the usual heat exchangers, the cold refrigerant will feeds is the cooler of the bar 5 and is distributed however required for the shaping of the laundry by one unit of refrigerant distribution 6. Refrigerant 8 leaves the refrigerant distribution unit 6 well through a slot which is shaped like a ring (depending on the conformation of the laundry) and goes to the surface of the bar 4 or through a plurality of openings or nozzles that are arranged at along a closed duct and go to the surface of the bar too. The variant with the groove forms a "wall" closed, conical refrigerant 8 in flow, the variant with the openings a plurality of jets 10 of refrigerant 8. In both cases it is important that the speed of the refrigerant 8, when leave the refrigerant distribution unit 6, be high enough to make the flow turbulent. The reason for this is that a turbulent flow has a lot capacity greater for the transport of heat in the normal direction (far from the bar) with respect to the direction of flow that a laminar flow.

La situación en la figura 1 con la pared o chorros 10 fluyendo en su medio, significa que a cierta distancia de la unidad de distribución de refrigerante 6 la combinación del movimiento de la barra 4 con el movimiento del refrigerante 8 debido a su circulación, forzado por una bomba como se describe posteriormente, supera los chorros 10 o pared y el modelo de flujo en el refrigerante 8 inducido por ellos.The situation in figure 1 with the wall or jets 10 flowing in their middle, means that at a certain distance of the refrigerant distribution unit 6 the combination of movement of the bar 4 with the movement of the refrigerant 8 due to its circulation, forced by a pump as described subsequently, it surpasses the 10 or wall jets and the flow model in the refrigerant 8 induced by them.

Desde la salida del molde hasta una unidad de recogida de refrigerante 9, el refrigerante 8 adquiere calor de la barra 4 caliente, con lo que se calienta. La unidad de recogida de refrigerante 9 asegura la distribución de refrigerante requerida a lo largo del perímetro de la barra. Este tipo de procedimiento permite las mayores relaciones de enfriamiento pero necesita un control de presión exacto en la alimentación de refrigerante.From the mold outlet to a unit of refrigerant collection 9, refrigerant 8 acquires heat from the 4 hot bar, which heats up. The collection unit of refrigerant 9 ensures the distribution of refrigerant required to along the perimeter of the bar. This type of procedure allows the highest cooling ratios but needs a exact pressure control in the refrigerant feed.

Con el fin de explicar la diferenciación entre flujo laminar y turbulento, se hace referencia a la figura 8, la cual muestra una ranura de forma circular entre dos paredes circulares, concéntricas, presentando el cilindro interior un diámetro "d", el cilindro hueco, exterior un diámetro interior "D", el diámetro hidráulico "D_{H}" de la ranura se calcula según:In order to explain the differentiation between laminar and turbulent flow, reference is made to figure 8, the which shows a circular groove between two walls circular, concentric, presenting the inner cylinder a diameter "d", the hollow cylinder, outer an inner diameter "D", the hydraulic diameter "D_ {H}" of the groove is Calculate according to:

D_{H} = D - dD_ {H} = D - d

El diámetro hidráulico "D_{H}" de un anillo y de canales no circulares es equivalente al diámetro de un círculo con la misma sección transversal. Se enumeran diámetros hidráulicos para diferentes formas de sección transversal, por ejemplo, por parte de Robert H. Perry (Ed.): "Perry's Chemical Engineers' Handbook" (Sexta edición, 1984). Las páginas 5 a 25 y 5 a 26 de esta publicación se incorporan a este documento como referencia. Si un medio líquido fluye por la ranura con el diámetro hidráulico "D_{H}" (dado en metros) en la dirección normal al plano del dibujo, presentando una viscosidad cinemática \nu (dada en m^{2}/s) y la velocidad media v (dada en m/s), el denominado número de Reynolds Re se puede calcular según:The hydraulic diameter "D_ {H}" of a ring and non-circular channels is equivalent to the diameter of a circle with the same cross section. Diameters are listed Hydraulics for different forms of cross section, by example, by Robert H. Perry (Ed.): "Perry's Chemical Engineers' Handbook "(Sixth edition, 1984). Pages 5 to 25 and 5 to 26 of this publication are incorporated into this document as reference. If a liquid medium flows through the groove with the diameter hydraulic "D_ {H}" (given in meters) in the normal direction to the drawing plane, presenting a kinematic viscosity \ nu (given in m 2 / s) and the average velocity v (given in m / s), the called Reynolds Re number can be calculated according to:

Re = (D_{H} \cdot v) / \nuRe = (D_ {H} \ cdot v) / \wildebeest

El punto donde el flujo laminar se vuelve flujo turbulento no sólo depende de la sección transversal del canal, sino también de la forma del área de la sección transversal. Para números de Reynolds (que por definición son adimensionales) mayores de aproximadamente 12000 en el caso de canales en forma de ranuras anulares, el flujo es normalmente turbulento. De acuerdo con la invención, el número de Reynolds en caso de un "chorro de pared" debería ser al menos 15000 y preferiblemente mayor de 25000. Se tiene que mencionar que la ranura en la unidad de distribución de refrigerante 6 no es cilíndrica, sino cónica, pero las diferencias son suficientemente pequeñas para ser despreciadas.The point where laminar flow becomes flow turbulent not only depends on the cross section of the channel, but also of the shape of the cross-sectional area. For Reynolds numbers (which by definition are dimensionless) higher of approximately 12000 in the case of channels in the form of slots annular, the flow is normally turbulent. According to the invention, the Reynolds number in case of a "jet of wall "should be at least 15000 and preferably larger than 25000. It should be mentioned that the slot in the drive Refrigerant distribution 6 is not cylindrical, but conical, but the differences are small enough to be despised

En una realización preferida la unidad de distribución de refrigerante 6 comprende varias partes individuales, que se pueden ajustar una contra otra preferiblemente por medio de una rosca, con el fin de cambiar la anchura de las ranuras cónicas en la unidad de distribución de refrigerante 6. Esto permite que el operador cambie fácilmente la anchura de las ranuras, y con ello el número de Reynolds, incluso durante el funcionamiento.In a preferred embodiment the unit of refrigerant distribution 6 comprises several individual parts, which can be adjusted against each other preferably by means of a thread, in order to change the width of the conical grooves in the refrigerant distribution unit 6. This allows the operator easily change the width of the slots, and with it the Reynolds number, even during operation.

En caso de aberturas discretas o toberas con el diámetro libre d (en metros), el número de Reynolds se define según:In case of discrete openings or nozzles with the free diameter d (in meters), the Reynolds number is defined according:

Re = (d \cdot v) / \nuRe = (d \ cdot v) / \wildebeest

El cambio de flujo laminar a turbulento tiene lugar con esta geometría en un punto entre 2600 \leq Re \leq 4000, en función de la dificultad para definir efectos de segundo orden. El número de Reynolds en caso de chorros individuales de este tipo debería ser por tanto al menos 5000, preferiblemente mayor de 7500.The change of laminar flow to turbulent has place with this geometry at a point between 2600 \ leq Re \ leq 4000, depending on the difficulty in defining second effects order. The Reynolds number in case of individual jets of this type should therefore be at least 5000, preferably greater 7500

Para todos los metales líquidos refrigerantes que se pueden usar así como también líquidos iónicos, se puede encontrar la viscosidad cinemática en las hojas de datos o libros texto de química o metalurgia, la viscosidad viene dada por el área de sección transversal conocida (en m^{2}) de la ranura y el volumen de refrigerante (en m^{3}) que pasa por segundo, la anchura de la rendija (que es la mitad de su diámetro hidráulico) es conocida por la construcción, por tanto, con esta descripción a mano el experto en la materia no tiene problema alguno para alcanzar el flujo turbulento que es usado en la invención.For all liquid cooling metals which can be used as well as ionic liquids, can be used find kinematic viscosity in data sheets or books text of chemistry or metallurgy, the viscosity is given by the area of known cross-section (in m2) of the groove and the volume of refrigerant (in m 3) that passes per second, the width of the slit (which is half of its hydraulic diameter) is known for construction, therefore, with this description to hand the subject matter expert has no problem to reach the turbulent flow that is used in the invention.

La figura 2 representa un tipo de procedimiento en el que la barra de colada 4 puede ser enfriada más suavemente que en el tipo de procedimiento de la figura 1. La masa fundida de colada 1 se succiona desde la artesa 2 (que puede estar calentada) al molde 3 y solidifica en la salida del molde ya que el calor es retirado por el refrigerante en contacto directo con la barra 4. En lugar de un conducto 12 se proporciona una cámara de enfriamiento 13 en torno a la zona donde la barra 4 solidifica durante su movimiento. La cámara de enfriamiento 13 sirve para recoger el refrigerante caliente. En el extremo del fondo de la cámara de enfriamiento 13 se fija una unidad de limpieza de la barra 7, esto asegura que no queda refrigerante (en un sentido técnico) en la superficie de la barra. El refrigerante "frío" se distribuye a lo largo del perímetro de la barra como se requiera para el conformado de la barra de colada con una unidad de distribución de refrigerante 6. Tras entrar en contacto con la barra 4 el nuevo refrigerante caliente fluye hacia el fondo de la cámara de enfriamiento 13 y luego la abandona por la salida de refrigerante.Figure 2 represents a type of procedure in which the casting bar 4 can be cooled more smoothly than in the type of procedure in figure 1. The melt of laundry 1 is suctioned from trough 2 (which may be heated) to mold 3 and solidifies at the exit of the mold since the heat is removed by the refrigerant in direct contact with the bar 4. In instead of a conduit 12 a cooling chamber is provided 13 around the area where bar 4 solidifies during its movement. The cooling chamber 13 serves to collect the hot coolant At the bottom end of the chamber of cooling 13 a cleaning unit of the bar 7 is fixed, this ensures that there is no refrigerant (in a technical sense) in the bar surface. The "cold" refrigerant is distributed to along the perimeter of the bar as required for the formed of the casting bar with a distribution unit of refrigerant 6. After coming into contact with bar 4 the new Hot coolant flows to the bottom of the chamber cooling 13 and then abandon it by the exit of refrigerant.

La figura 3 representa un procedimiento de colada de acuerdo con la invención, y molde, respectivamente, con una velocidad de eliminación de calor que es sustancialmente mayor que la de los procedimientos de colada anteriormente citados mostrados en la figura 2. Debido a dos etapas de enfriamiento consecutivas se consigue una velocidad mayor de flujo de calor fuera de la barra 4 hasta el refrigerante 9. Con esto se proporcionan alimentaciones de refrigerante separadas para cada etapa de enfriamiento. La masa fundida de colada 1 en la artesa 2 (que puede estar calentada) se succiona al molde 3 y solidifica a la salida del molde. La eliminación de calor axial en la barra 4 es, en una primera fase de enfriamiento, similar a aquella de acuerdo con la figura 2 pero llega a aumentar con una segunda fase de enfriamiento en una unidad de enfriamiento adicional, que es similar a la unidad de enfriamiento mostrada en la
figura 1.Figure 3 depicts a casting process according to the invention, and mold, respectively, with a heat removal rate that is substantially greater than that of the above-mentioned casting procedures shown in Figure 2. Due to two stages of Consecutive cooling achieves a higher rate of heat flow out of the bar 4 to the refrigerant 9. This provides separate refrigerant feeds for each cooling stage. The casting melt 1 in the trough 2 (which may be heated) is suctioned into the mold 3 and solidifies at the exit of the mold. The elimination of axial heat in the bar 4 is, in a first cooling phase, similar to that according to Figure 2 but it increases with a second cooling phase in an additional cooling unit, which is similar to the unit of cooling shown in the
Figure 1.

El dispositivo para la primera fase de enfriamiento está constituido por un distribuidor de refrigerante 6 que produce una película de refrigerante 14. El dispositivo para la segunda fase de enfriamiento está constituido por una unidad de distribución de refrigerante 6' y un conducto unido 12, que actúa como un tubo intercambiador de calor, que asegura una mayor eliminación de calor que una fase de enfriamiento. Se limpia la barra 4 (limpieza técnica) del refrigerante 8 que quede sobre la superficie con la unidad de limpieza 7. Una cámara de enfriamiento o recogida 15 incluye toda la unidad de enfriamiento.The device for the first phase of cooling consists of a refrigerant distributor 6 which produces a refrigerant film 14. The device for the second phase of cooling consists of a unit of distribution of refrigerant 6 'and a connected duct 12, which acts as a heat exchanger tube, which ensures greater heat removal than a cooling phase. It cleans the bar 4 (technical cleaning) of refrigerant 8 remaining on the surface with cleaning unit 7. A cooling chamber or pickup 15 includes the entire cooling unit.

Las figuras 4, 5 y 6, respectivamente, muestran dispositivos similares a los descritos en las figuras 1, 2 y 3, respectivamente, pero con vertido horizontal de la barra. La colada continua con vertido horizontal es bien conocida en la técnica, por parte de un experto en la materia no hay problema para adaptar la invención a esta versión de colada. La única diferencia que se debería citar es que el metal líquido tiene una densidad mucho mayor que el agua que se ha usado principalmente en la técnica anterior. Por tanto el refrigerante aplicado libremente en los dispositivos de acuerdo con la figura 5 y la primera fase de enfriamiento de la figura 6 debe ser presurizado de forma diferente en la parte superior y en la parte inferior de la barra 4.Figures 4, 5 and 6, respectively, show devices similar to those described in figures 1, 2 and 3, respectively, but with horizontal pouring of the bar. Laundry Continuous horizontal pouring is well known in the art, for part of an expert in the field there is no problem to adapt the invention to this version of laundry. The only difference that is I should mention is that the liquid metal has a very high density greater than water that has been used primarily in the art previous. Therefore the refrigerant applied freely in the devices according to figure 5 and the first phase of cooling of figure 6 should be pressurized differently at the top and bottom of the bar 4.

La figura 7 muestra el diagrama de flujo de toda la planta de colada: El metal líquido utilizado como refrigerante es almacenado en un tanque 16, que necesita estar calentado con una unidad de calentamiento 17 antes de comenzar el procedimiento de colada. El refrigerante líquido es bombeado por la bomba 18 a la unidad de enfriamiento 5. En la unidad de enfriamiento 5 se capta calor de la barra 4 caliente, luego el refrigerante caliente abandona la unidad de enfriamiento y se desprende de este calor en el intercambiador de calor 19. Luego el refrigerante frío fluye de nuevo al tanque de refrigerante 16. La eliminación de calor en el intercambiador de calor 19 se puede usar para diferentes fines, en cualquier caso puede ayudar a ahorrar costes de energía en una compañía. El tanque de refrigerante 16 así como también todo el sistema de enfriamiento necesita estar exento de aire y especialmente de oxígeno, esto se asegura mediante lavado del tanque de refrigerante 16 y de la unidad de enfriamiento 5 con gas inerte 20. Como gas inerte 20 se pueden usar todos los gases conocidos en la técnica como tales, estos tienen que permanecer inertes a las temperaturas dadas en contacto con el refrigerante y el material de la barra. Por supuesto, es ventajoso usar el mismo gas inerte en el tanque de almacenamiento 16 y en la unidad de enfriamiento 5. Toda la planta de colada puede comprender además una unidad de vertido de la barra 25 y una sierra volante 26 para cortar la barra 4 en trozos de cierta longitud.Figure 7 shows the flow chart of all The casting plant: The liquid metal used as a refrigerant It is stored in a tank 16, which needs to be heated with a heating unit 17 before starting the procedure of wash. The liquid refrigerant is pumped by pump 18 to the cooling unit 5. Cooling unit 5 captures hot rod 4 heat, then hot coolant leaves the cooling unit and emerges from this heat in the heat exchanger 19. Then the cold refrigerant flows from new to the coolant tank 16. The removal of heat in the heat exchanger 19 can be used for different purposes, in any case can help save energy costs in a company. The coolant tank 16 as well as all the cooling system needs to be free of air and especially oxygen, this is ensured by washing the tank of refrigerant 16 and cooling unit 5 with inert gas 20. As inert gas 20, all gases known in the technique as such, these have to remain inert to the temperatures given in contact with the refrigerant and the material of the bar. Of course, it is advantageous to use the same inert gas in the 16 storage tank and in the cooling unit 5. All the casting plant can also comprise a pouring unit of the bar 25 and a fly saw 26 to cut the bar 4 in pieces of a certain length.

Con el fin de alcanzar condiciones definidas y repetitivas en la unidad de enfriamiento 5, se prefiere tener sensores para la temperatura (TIC) 21, 22, sensores para el caudal (FIC) 23 y sensores para la presión (PIC) 24 al menos cerca de la entrada del agente de enfriamiento en la unidad de enfriamiento 5. Por supuesto, es ventajoso tener más puntos de medida dentro de este sistema.In order to reach defined conditions and repetitive in the cooling unit 5, it is preferred to have temperature sensors (TIC) 21, 22, flow sensors (FIC) 23 and pressure sensors (PIC) 24 at least near the cooling agent input into the cooling unit 5. Of course, it is advantageous to have more measurement points within this system.

La invención no se restringe a las realizaciones mostradas y descritas.The invention is not restricted to embodiments. shown and described.

El refrigerante puede ser un metal líquido tal como plomo, estaño, bismuto, galio, indio o aleaciones de estos así como también metales o aleaciones que tienen un punto de fusión inferior o igual al 60% del punto de fusión del material de colada. Además, es posible utilizar líquidos no metálicos, a saber, cualquier medio líquido que no reaccione con el material de la barra a las temperaturas en cuestión y que permanezca en un estado líquido a todas las temperaturas implicadas en el proceso de enfriamiento. Este puede ser algunos compuestos orgánicos, especialmente para barras de aleaciones de bajo punto de fusión.The refrigerant may be such a liquid metal. such as lead, tin, bismuth, gallium, indium or alloys of these as well as well as metals or alloys that have a melting point less than or equal to 60% of the melting point of the casting material. In addition, it is possible to use non-metallic liquids, namely any liquid medium that does not react with the material of the bar at the temperatures in question and remain in a state liquid at all temperatures involved in the process of cooling. This may be some organic compounds, especially for low melting point alloy bars.

No es necesario que el tanque de almacenamiento 16 esté dispuesto a nivel más bajo que el molde 3, pero por razones de seguridad se prefiere esta disposición. Si se proporciona otra disposición, la bomba 18 y otros accesorios tienen que estar dispuestos en otras posiciones, pero esto no conlleva problema alguno para el experto en la materia.It is not necessary for the storage tank 16 is arranged at a lower level than mold 3, but for reasons For security this provision is preferred. If another is provided arrangement, pump 18 and other accessories have to be arranged in other positions, but this is not a problem Some for the subject matter expert.

Los conductos, la bomba 18, los accesorios, los sensores 21, 22, 23, 24, el dispositivo de enfriamiento 5, los intercambiadores de calor de tubos y otros equipos para el refrigerante se encuentran, dada la descripción de la invención, fácilmente disponibles para el experto en la materia de metal de colada, pudiendo ser estos férricos o no.The ducts, the pump 18, the accessories, the sensors 21, 22, 23, 24, the cooling device 5, the tube heat exchangers and other equipment for the refrigerant found, given the description of the invention, easily available to the metal expert of laundry, can these be iron or not.

Algunas características y ventajas adicionales de la invención son: El procedimiento de colada puede aplicar una o más etapas de enfriamiento directo. El uso de metal líquido como refrigerante evita, si así se desea, la formación de capas de óxido en la superficie de la barra. El ajuste de la temperatura de alimentación del refrigerante y caudal de refrigerante permite un buen control de la velocidad de enfriamiento y de ahí la formación de estructura granular. La utilización de un molde de aislamiento o, de forma más precisa, una eliminación de calor baja en el molde, evita la formación de defectos de superficie y capas subsuperficiales no homogéneas. El uso de metal líquido para el enfriamiento directo en colada continua elimina el peligro de explosiones conocido del procedimiento convencional que usa agua como refrigerante. Esto aumenta enormemente la seguridad en talleres de colada. Para este procedimiento de colada continua no es necesario lubricante. La aplicación de uno de los tipos de procedimiento anteriormente descritos en colada continua horizontal permite la laminación en línea de los lingotes de colada con el fin de ahorrar costes de energía para el recalentamiento del lingote. El procedimiento elimina el desgarro en caliente y en frío cuando se opera en los parámetros de procedimiento óptimos (temperaturas de refrigerante en diferentes fases de la unidad de enfriamiento). El procedimiento no tiene restricciones en lo que respecta a la conformación de la barra de colada o al número de barras de colada en paralelo.Some additional features and advantages of the invention are: The casting process can apply one or More stages of direct cooling. The use of liquid metal as refrigerant prevents, if desired, the formation of oxide layers on the surface of the bar. The temperature setting of coolant feed and coolant flow allows a good control of the cooling rate and hence the formation granular structure. The use of an insulation mold or, more precisely, a low heat elimination in the mold, prevents the formation of surface and layer defects non-homogeneous subsurfaces. The use of liquid metal for direct cooling in continuous casting eliminates the danger of known explosions of the conventional procedure that uses water as a refrigerant This greatly increases security in laundry workshops. For this continuous casting procedure it is not necessary lubricant. The application of one of the types of procedure described above in horizontal continuous casting allows in-line lamination of casting ingots in order to save energy costs for reheating the ingot. The procedure eliminates hot and cold tearing when operates in the optimal procedure parameters (temperatures of refrigerant in different phases of the cooling unit). He procedure has no restrictions in regards to the conformation of the casting bar or the number of casting bars in parallel.

Las plantas existentes se pueden adaptar fácilmente a la invención, los sistemas de enfriamiento existentes que usan agua pueden ser desmontados y reemplazados por el nuevo sistema. El molde por su parte apenas necesita adaptación alguna, sólo es necesario que tenga la zona de enfriamiento en el extremo del molde, por tanto, se pueden utilizar mejor moldes aislados o moldes enfriados muy cortos.Existing plants can be adapted easily to the invention, existing cooling systems that use water can be disassembled and replaced by the new system. The mold on the other hand hardly needs any adaptation, you just need to have the cooling zone at the end of the mold, therefore, better insulated molds can be used or Very short cooled molds.

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Documents indicated in the description

Esta lista de documentos indicados por el solicitante se ha recogido exclusivamente para información del lector, y no es parte constituyente del documento de patente europeo. Ha sido recopilada con el mayor cuidado; sin embargo, la EPA no asume ninguna responsabilidad por posibles errores u omisiones.This list of documents indicated by the applicant has been collected exclusively for information from the reader, and is not a constituent part of the patent document European. It has been compiled with the greatest care; However, the EPA assumes no responsibility for possible errors or omissions

Patent documents indicated in the description

\bullet US 3430680 A [0001] [0003]US 3430680 A [0001] [0003]: \bullet SU 863161 A [0001]SU 863161 A [0001]

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Claims

         \global\parskip0.900000\baselineskip\ global \ parskip0.900000 \ baselineskip

1. Procedure for continuous casting of metals such as aluminum, copper, magnesium, nickel and their alloys, as well as steel, in which it is used as liquid metal refrigerant or an ionic liquid, in which this last is a salt composed of organic cations and mainly by inorganic anions, which has a melting point lower than 100 ° C, for direct cooling of the bar (4), in which the coolant (8) is forced into the bar in at least a jet (10) with turbulent flow.

2. Method according to claim 1, characterized in that the refrigerant (8) is selected from the group consisting of lead, tin, bismuth, gallium, indium or alloys thereof.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the refrigerant has a melting point, in degrees Celsius, which is less than or equal to 60% of the melting point of the casting material in degrees Celsius.

Method according to any of the preceding claims, characterized in that at least one jet (10) flows in the refrigerant (8), which fills the entire space (11) in the form of a groove between the surface of the bar (4) and the inner surface of a conduit (12) surrounding the bar.

5. Method according to any preceding claim, characterized in that the refrigerant (8) essentially flows in the direction in which the bar (4) moves.

Method according to any preceding claim, characterized in that the jet (10) is in the form of a conical wall jet and that its Reynolds number is at least 15,000 and preferably greater than 25,000.

Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the jet (10) comprises a plurality of individual jets in the form of a circular cross-section and that its Reynolds number is at least 5000.

Method according to any preceding claim, characterized in that oxygen or an oxygen-containing gas, preferably air, is supplied to the bar upstream of the point where the jet (s)
hits with the bar.

9. Device for an agreement procedure with any of claims 1 to 8, with a tank of storage (16) for the cooling medium, an element of heating (17) and a pump (18), with conduits that communicate the storage tank (16) with a cooling device (5) for the bar (4) and, if necessary, a heat exchanger (19) which is arranged in the conduit that carries the refrigerant from the cooling device (5) to the tank storage (16), in which the cooling device (5) includes at least one nozzle that directs the cooling liquid directly to the bar, preferably in immediate proximity of the mold outlet, and a recovery unit of the refrigerant (9, 13, 15).

Device according to claim 9, characterized in that the cooling device (5) includes a conduit (12) arranged around the bar (4) or its path, respectively, and forms a slot-shaped space around to the bar (4) which is filled with refrigerant (8).

Device according to any of claims 9 or 10, characterized in that it is provided with at least one refrigerant distribution unit (6) in the immediate proximity of the mold outlet, combined with a conduit (12) arranged to some distance of the at least one refrigerant distribution unit (6) in the direction of movement of the bar (4) and having a second refrigerant distribution unit (6 ') at the upstream end of the duct (12).

12. Device according to any of claims 9 to 11, characterized in that it is provided with a cleaning unit (7) for the surface of the bar (4), preferably outside the cooling device (5).

13. Device according to any of claims 9 to 12, characterized in that the mold (3) is an insulated mold.

14. Device according to any of claims 9 to 13, characterized in that the nozzle has the shape of a ring-shaped groove surrounding the bar (4).

15. Device according to any of claims 9 to 13, characterized in that a plurality of nozzles are arranged along a ring-shaped line, which surround the bar (4).

16. Device according to any of claims 9 to 14, characterized in that it is provided with an inlet for oxygen or an oxygen-containing gas, preferably air, between the outlet of the mold and the (s)
nozzle (s) for the refrigerant.

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