ES2327646T3 - Procedimiento de colada secuencial para la fabricacion de una barra de metal colada de elevada pureza. - Google Patents

Procedimiento de colada secuencial para la fabricacion de una barra de metal colada de elevada pureza. Download PDF

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Abstract

Procedimiento de colada secuencial para la fabricación continua de una barra de metal colada de elevada pureza, a partir de un metal fundido, preferentemente, de un acero fundido, en el cual el metal fundido es suministrado de manera regulada desde un recipiente de fundición (5) a un recipiente de distribución (8) y desde dicho recipiente de distribución es expulsado de manera regulada a una coquilla para colada continua (4) y en el cual el suministro de metal fundido al recipiente de distribución es interrumpido durante el cambio del recipiente de fundición, mientras que el suministro del metal fundido a la coquilla para colada continua continúa, caracterizado porque durante un lapso de tiempo que va desde el reinicio del suministro de metal fundido al recipiente de distribución (8), hasta alcanzar un nivel del baño operativo cuasi estacionario en el recipiente de distribución, la tasa de suministro al recipiente de distribución es mayor que la tasa de salida del recipiente de distribución y, en el cual, durante 70% a 100%, preferentemente, durante 70% a 99%, especialmente, durante 70% a 95% de este lapso de tiempo, la tasa de suministro al recipiente de distribución es menor o igual al doble, preferentemente, menor o igual a 1,5 veces la tasa de salida del recipiente de distribución.

Description

Procedimiento de colada secuencial para la fabricación de una barra de metal colada de elevada pureza.
La presente invención comprende un procedimiento de colada secuencial para la fabricación continua de una barra de metal colada de elevada pureza, a partir de un metal fundido, preferentemente, de un acero fundido, en el cual el metal fundido es suministrado de manera regulada desde un recipiente de fundición a un recipiente de distribución y desde dicho recipiente de distribución es expulsado de manera regulada a una coquilla para colada continua y en el cual el suministro de metal fundido al recipiente de distribución es interrumpido durante el cambio del recipiente de fundición, mientras que el suministro del metal fundido a la coquilla para colada continua continúa.
Por procedimiento de colada secuencial se entiende un procedimiento de colada en el cual múltiples cargas de metal, que son suministradas a la instalación de colada en múltiples recipientes de fundición, son fundidas sin interrumpir el procedimiento de colada, conformando una única barra de metal. Para ello es necesario que el recipiente de fundición sea intercambiado tras su vaciado por otro recipiente de fundición lleno en un tiempo lo más corto posible. Necesariamente se produce una interrupción del suministro de fundición al recipiente distribuidor y es necesario calcular la cantidad restante en el recipiente distribuidor de modo que en el recipiente distribuidor se encuentre una cantidad suficiente de metal fundido restante para superar el tiempo de cambio, hasta que el otro recipiente de fundición llevado a la posición de colada pueda verter nuevamente metal fundido en el recipiente distribuidor. Para poder mantener el procedimiento continuo de colada durante el tiempo de cambio, es usual que durante el tiempo de cambio se reduzca la velocidad de colada en la instalación de colada. Con una torre para girar las cucharas se puede mantener muy corto el tiempo de cambio.
La instalación de colada continua misma puede estar equipada con una coquilla de un tipo constructivo elegido libremente, por ejemplo, con una o múltiples coquillas oscilantes planas o tubulares, con coquillas de orugas, con coquillas con cintas circulares o coquillas formadas por rodillos de colada con paredes laterales de retención. También el formato del corte transversal de la barra de metal por colar puede ser elegida libremente, sin embargo, especialmente en el caso de la fabricación de cintas metálicas delgadas con un espesor de cinta inferior a 6,0 mm y anchos de cinta de más de 800 mm, hay requisitos especiales para la fase inicial, o la fase de reinicio, del procedimiento de colada tras un cambio de cucharas, dado que, especialmente debido al baño de fundición relativamente reducido y la longitud metalúrgica prácticamente invariable hasta el denominado kissing point en una instalación de colada entre dos cilindros, así como la rápida solidificación completa de una barra de metal delgada, no es posible una reducción fundamental de la velocidad de colada. Además, debe tenerse en cuenta que en el caso de un reinicio del suministro de fundición al recipiente de distribución se origina un movimiento intensificado del baño en un metal fundido restante ya cubierto por un elemento de cubrición, por lo cual, debido a la formación intensificada de ondas en la superficie del baño, se produce un mayor ingreso del elemento de cubrición en el baño metálico. Además, al abrir el empujador de cuchara ingresa arena de relleno al recipiente de distribución, que precisa un cierto tiempo y un baño metálico calmado para poder emerger en la superficie del baño. La presente invención se refiere, especialmente, a la colada de una cinta metálica con una instalación de colada entre dos cilindros acorde a un procedimiento de de colada vertical entre dos cilindros.
En el caso de la fabricación de una barra de metal colada de elevada pureza con una instalación de colada continua elegida libremente, el metal líquido usualmente es suministrado por una cuchara a través de, al menos, un recipiente intermedio, o recipiente de distribución, a una coquilla refrigerada, en la cual al menos se inicia el proceso de solidificación del metal fundido hasta obtener una barra de metal. El paso del metal fundido desde la cuchara al recipiente de distribución y desde éste a la coquilla, se lleva a cabo, sobre todo, a través de tubos inmersos o tubos sumergidos que durante el funcionamiento estacionario de colada se introducen en el baño de fundición del respectivo recipiente posterior y, de ese modo, posibilitan una corriente y una conducción, en lo posible calmadas y uniformes, del metal fundido hasta la coquilla. Usualmente, el metal fundido almacenado en la cuchara, en el recipiente intermedio y, eventualmente, en la coquilla, está cubierto por una capa de escoria, a través de la cual la superficie del baño metálico es protegida contra la oxidación. La disposición principal de los recipientes de alojamiento de fundición en el caso de una instalación de colada continua de múltiples barras se conoce, por ejemplo, por la memoria US- A 5 887 647. Cuanto más intensivo sea el movimiento del baño metálico en los recipientes individuales de fundición, mayor es la cantidad de partículas de escoria que ingresan de la capa de escoria que cubre el metal fundido en el baño metálico y también son más las partículas del material ignífugo de las paredes de los recipientes de fundición que, por erosión, también ingresan al baño metálico. Al mismo tiempo, se impide la evacuación de partículas de materias extrañas del metal fundido a la superficie del baño metálico o a la capa de escoria a través de un movimiento demasiado intensivo del baño metálico. También en el caso de barras de metal de gran formato, como barras con diámetros de lingotes, queda suficiente tiempo en la coquilla para expulsar a la superficie del baño las materias extrañas. En el caso de barras de pequeño formato y, especialmente, en el caso de cintas con un espesor reducido, el ingreso de partículas extrañas en la coquilla debe evitarse en la mayor medida posible, dado que en la coquilla es mucho más limitada la posibilidad de expulsar las partículas extrañas.
En general, se sabe que la calidad de la barra colada es reducida cuando se presentan importantes oscilaciones del nivel del baño, como las que son inevitables en la fase inicial del proceso de colada, en el primer llenado del recipiente de distribución, o como las que se presentan durante la realización del cambio de cuchara en la colada secuencial, en las que, usualmente, se supera el tiempo de cambio con el metal fundido que queda en el recipiente de distribución y por ello se efectúa la colada con un nivel del baño que se reduce continuamente. Por ello, la estabilidad de la corriente de fundición en el recipiente de distribución está fuertemente restringida y el metal fundido está expuesto al ingreso indeseado de escoria.
Por la memoria EP 887 129 A1 ya se conoce una aplicación especial de una máquina de colada de dos cilindros, para asegurar condiciones de colada en un baño de fundición a través de un recipiente de distribución oscilante. Esto se lleva a cabo a través de un movimiento oscilatorio regulado del recipiente de distribución, a través del cual el nivel del baño en el recipiente de distribución se mantiene aproximadamente constante, a saber, independientemente de si se lleva a cabo o no un suministro de fundición del recipiente de fundición al recipiente de distribución. Pero la desventaja es que un recipiente de distribución oscilatorio requiere una altura de montaje mayor y dispositivos adicionales de oscilación.
Por la memoria JP 60-133 957 A2 se conoce el procedimiento para mantener aproximadamente constante el nivel del baño en el recipiente de distribución a través de placas de separación desplazables. Dado que en el recipiente de distribución por un lado se llevan a cabo procesos continuos de erosión en el material de las paredes y, por otro lado, se producen adhesiones de escorias, en el interior del recipiente de distribución no se puede realizar una placa de separación desplazable horizontalmente con una función de obturación suficiente.
El objeto de la presente invención es, por ello, evitar estas desventajas y dificultades del estado actual conocido de la técnica y proponer un procedimiento de colada secuencial del tipo mencionado al comienzo, con el cual, durante el cambio de recipiente de fundición se pueda minimizar un ingreso mayor de partículas extrañas en el metal fundido y, con ello, en la coquilla para colada continua, un ingreso análogo, es decir, mayor, de partículas extrañas en el producto de solidificación y, en relación directa con el reinicio de la fase de colada cuasi estacionaria, se puede colar una barra de metal de pureza elevada, en el cual, además, esta fase de cobertura del intervalo en el procedimiento continuo de colada puede mantenerse lo más corta posible y en el cual, al menos, los efectos de las fases de colada no estacionaria, como el recambio de recipientes de fundición, se extinguen en lo posible, rápidamente.
Este objetivo se alcanza, acorde a la invención, gracias a que durante un lapso de tiempo desde el reinicio del suministro de metal fundido al recipiente de distribución, hasta alcanzar un nivel del baño operativo cuasi estacionario en el recipiente de distribución, la tasa de suministro al recipiente de distribución es mayor que la tasa de salida del recipiente de distribución asimismo, durante 70% a 100%, preferentemente, durante 70% a 99%, especialmente, durante 70% a 95% de este lapso de tiempo, la tasa de suministro al recipiente de distribución es menor o igual al doble, preferentemente, menor o igual al 1,5 veces la tasa de salida del recipiente de distribución.
La tasa mínima de suministro al recipiente de distribución dentro de este lapso de tiempo depende fundamentalmente de la reducción de la velocidad de colada en la instalación de colada continua durante el recambio de recipientes de fundición. Sin embargo, la tasa de suministro al recipiente de distribución debería corresponder, durante este lapso de tiempo, al menos, a 0,5 veces la tasa máxima de suministro durante el accionamiento estacionario.
El término "recipiente de distribución" en este caso no se limita al receptáculo para el metal fundido, a través del cual se posibilita el paso o la distribución del metal fundido en una coquilla, en tanto una coquilla esté dispuesta directamente delante, sino que puede comprender todos los recipientes de fundición entre la cuchara y la coquilla.
Otra mejora de la calidad de la barra colada el suministro de metal fundido desde el reinicio del procedimiento de colada se alcanza si el suministro se lleva a cabo dentro de los últimos 5% a 30% del lapso de tiempo desde el reinicio del suministro de metal fundido al recipiente de distribución hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario con una tasa de suministro reducida, en comparación con la tasa de suministro en el lapso de tiempo anterior.
Se alcanza una reducción de la fase de reinicio del procedimiento de colada y una apertura con una seguridad máxima del recipiente de fundición sin reducción de la calidad del producto de colada si el suministro de metal fundido se lleva a cabo directamente con el reinicio del suministro de fundición al recipiente de distribución durante 0,1% a 30%, preferentemente, durante 3% a 15% del lapso de tiempo, hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario, en el recipiente de distribución, con una tasa de suministro máxima, y el suministro de metal fundido se lleva a cabo posteriormente, hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario, con una tasa de llenado reducida.
Se entiende, por "tasa máxima de llenado" que el suministro del metal fundido al recipiente de distribución se lleva a cabo con la apertura máxima del empujador de cuchara, es decir, con la mayor tasa de llenado posible. De esa manera también se evita un cerrado por enfriamiento de la abertura del empujador de cuchara en la fase de fundición, es decir, un estrechamiento marcado de la abertura de paso y, con ello, una reducción indeseada de la cantidad de paso.
Esta tasa reducida de llenado no necesariamente representa un valor constante a lo largo del tiempo de llenado restante, hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario, sino que sigue un desarrollo temporal que se reduce de modo continuo o escalonado, por lo cual las relaciones de corriente en el recipiente de distribución ya se calman durante el tiempo de llenado.
Para calmar el metal fundido en el recipiente de distribución, puede ser adecuado que el suministro de metal fundido al recipiente de distribución incluso sea interrumpido durante un lapso de tiempo, al alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario. Cerrar el empujador de cuchara tras alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario tiene la ventaja de que las cápsulas de sustancias extrañas presentes, especialmente, las cápsulas de sustancias extrañas no metálicas emerjan rápidamente hacia la superficie del baño y puedan ser eliminadas hacia la capa de escoria. La breve interrupción del suministro de fundición representa una buena opción para incrementar la calidad del producto colado si, al mismo tiempo, se garantiza la apertura del empujador de cuchara tras esta fase de calmado o de evacuación. El lapso de tiempo de la interrupción del suministro de fundición es de entre 1 seg y min, preferentemente, entre 10 seg y 70 seg, dado que el nivel del baño desciende nuevamente como consecuencia del metal que inmediatamente se vuelve a escurrir de la coquilla para colada continua.
Para evitar la reoxidación en la superficie de la cinta metálica, usualmente ya al comienzo de la primera secuencia de colada, se aplica un elemento de cubrición sobre el baño de fundición. Este elemento de cubrición se conserva durante todas las secuencias en el recipiente de distribución. Para que en el área próxima al tubo sumergido en el metal fundido el elemento de cubrición no sea absorbido, ni siquiera parcialmente, a lo largo de la pared externa del tubo sumergido en el metal fundido, es conveniente que un área que rodea directamente el tubo sumergido, de la superficie libre del baño en el recipiente de distribución, se mantenga libre o se proteja de un recubrimiento con un elemento de cubrición, al menos, durante el funcionamiento cuasi estacionario, preferentemente, de manera constante. Esto se lleva a cabo, preferentemente, a través de elementos protectores conformados por paneles que, o bien se sumergen desde arriba en el baño de fundición o sobresalen desde abajo en el baño de fundición y rodean el tubo sumergido a cierta distancia. De este modo se obtiene, de manera adecuada, un "hot spot" (punto caliente) alrededor del tubo sumergido, y es conveniente que los paneles conformen una cámara cerrada en la cual el tubo sumergido esté integrado, y que la atmósfera encerrada en la cámara sea inertizada.
Es importante que los elementos de protección se sumerjan tanto en el baño de fundición como incluso durante el cambio de cucharas, en el caso del nivel del baño mínimo, momentos antes del reinicio del suministro de fundición aún permanezcan sumergidos en el recipiente de distribución. De este modo también se conserva libre de escoria la zona alrededor del tubo sumergido en esta fase de trabajo y se asegura el suministro de metal fundido con turbulencias reducidas en el baño metálico, por debajo de la superficie del baño.
En tanto, tras alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario en el recipiente de distribución, el suministro de metal fundido se interrumpe nuevamente por un breve lapso de tiempo, para calmar adicionalmente los movimientos del baño e incrementar la tasa de evacuación de partículas extrañas, tras el reinicio del suministro del metal fundido al recipiente de distribución, este suministro de metal fundido al recipiente de distribución se regula, en lo que respecta a su cantidad, dependiendo de la salida del metal fundido fuera del recipiente de distribución. El paso del metal fundido del recipiente de distribución a la coquilla postconectada se inicia temporalmente con el reinicio del suministro de metal fundido al recipiente de distribución. Con la regulación se mantiene en un nivel bastante constante el nivel de baño operativo cuasi estacionario, es decir, el correspondiente peso del distribuidor.
En tanto, tras alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario no se lleva a cabo ninguna interrupción del suministro de fundición al recipiente de distribución, al menos, durante 70% a 100%, preferentemente, durante 70% a 99%, especialmente, durante 70% a 95% del lapso de tiempo desde el reinicio del suministro del metal fundido al recipiente de distribución hasta alcanzar un nivel de baño operativo cuasi estacionario en el recipiente de distribución y/o a partir de alcanzar el nivel de colada cuasi estacionaria, el suministro de metal fundido al recipiente de distribución se regula, en lo que respecta a la cantidad, dependiendo de la salida de metal fundido del recipiente de distribución. Esta regulación se basa en una medición del nivel actual del baño o del peso actual del distribuidor.
La cantidad del metal fundido suministrado al recipiente de distribución y la cantidad de metal fundido eliminado del recipiente de distribución alcanza, durante la colada de una cinta de acero, con un espesor de colada de 1,0 - 5,0 mm y un ancho de colada de 1,0 m a 2,0 m, entre 0,5 t/min y 4,0 t/min, preferentemente, entre 0,8 t/min y 2,0 t/min. Estas indicaciones se refieren a la aplicación de una máquina de colada entre dos cilindros con el producto de colada correspondiente deseado.
En casos excepcionales puede ser necesario complementar los elementos de cubrición en el recipiente de distribución. Preferentemente, el objetivo del elemento de cubrición en la superficie del baño del metal fundido se lleva a cabo en el recipiente intermedio en un área de superficie con una velocidad de corriente de superficie, ondulación de la superficie del baño o intensidad de turbulencia reducidas.
Una tarea eventualmente manual del elemento de cubrición requiere de una accesibilidad suficiente por parte del personal de operaciones y trae consigo la desventaja adicional de cápsulas de escoria adicionales, debido a la repentina tarea localizada de una mayor cantidad del elemento de cubrición. Por ello, el elemento de cubrición es aplicado en forma de granos finos o de polvo, preferentemente, con un dispositivo correspondiente automático o semiautomático.
El interior del recipiente de distribución está protegido contra la atmósfera libre a través de una tapa del distribuidor, asimismo, es adecuado que durante o antes de la fase de relleno inicial se lleve a cabo una inertización del recipiente de distribución, para reducir lo más posible el oxígeno reactivo en el interior del recipiente de distribución.
La regulación y vigilancia del nivel de colada operativa se realiza, preferentemente, a través de una medición del peso del distribuidor o con un procedimiento de medición equivalente. El nivel del baño operativo también puede ser determinado con otros procedimientos de medición, directos o indirectos, por ejemplo, con flotantes, control visual del nivel del baño operativo, medición de distancia por ultrasonido, medición de remolinos y procedimientos de medición similares.
En el caso de la colada secuencial, el nivel del baño en el recipiente de distribución se reduce continuamente durante el cambio de recipiente de fundición, asimismo, no se debe bajar por debajo del nivel mínimo del baño, que depende fundamentalmente de la forma del recipiente de distribución y por ello no se puede determinar de manera generalizada. Un descenso considerable del nivel del baño produce, especialmente en la fase de reinicio del suministro de fundición, especialmente, en el caso de una tasa máxima de llenado, un mayor ingreso de partículas extrañas al metal fundido, que se expande en todo el recipiente de distribución. Para evitar este efecto o, al menos, reducirlo esencialmente, es adecuado que, al menos, en el lapso de tiempo entre el reinicio del suministro del metal fundido al recipiente de distribución y el alcanzar el nivel del baño operacional cuasi estacionario, el metal fundido contenido en el recipiente de distribución es dividido por una placa de separación en dos cantidades parciales, asimismo, a una primera cantidad parcial le es suministrada el metal fundido desde el recipiente de fundición y de una segunda cantidad parcial se deriva el metal fundido a una coquilla para colada continua y un paso de metal fundido de una primera cantidad parcial a una segunda cantidad parcial se lleva a cabo de modo continuo, asimismo, la tasa de suministro a la primera cantidad parcial, en el recipiente de distribución, es mayor que la tasa de salida de la segunda cantidad parcial, asimismo, durante 70% a 100%, preferentemente, durante 70% a 99%, especialmente, durante 70% a 95% del lapso de tiempo desde el reinicio del suministro del metal fundido en el recipiente de distribución hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario de la segunda cantidad parcial en el recipiente de distribución, la tasa de suministro hacia la primera cantidad parcial es menor o igual al doble de la tasa de salida de la segunda cantidad parcial. Gracias a la separación espacial del recipiente de distribución se obtienen dos áreas, a saber, una primera área, en la cual pueden surgir turbulencias temporales y también se extinguen fundamentalmente allí y una segunda área que permanece bastante aislada de ello.
Los efectos positivos de la separación espacial en el recipiente de distribución se intensifican adicionalmente si el suministro de metal fundido se lleva a cabo en los últimos 5% a 30% del lapso de tiempo desde el reinicio del suministro de metal fundido al recipiente de distribución, hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario de la segunda cantidad parcial en el recipiente de distribución, con una tasa de suministro reducida, en comparación con la tasa de suministro en el lapso de tiempo anterior.
En este caso, el tiempo de llenado hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario puede ser reducido si el suministro de metal fundido se lleva a cabo directamente con el reinicio del suministro de fundición al recipiente de distribución, durante 0,1% a 30%, preferentemente, durante 3% a 15% del lapso de tiempo hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario de la segunda cantidad parcial en el recipiente de distribución, con una tasa de suministro esencialmente máxima, y posteriormente, hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario de la segunda cantidad parcial en el recipiente de distribución, con una tasa de llenado reducida.
El paso del metal fundido de la primera cantidad parcial a la segunda cantidad parcial, es decir, de un área del recipiente de distribución a la otra parte del recipiente de distribución, se lleva a cabo a través de una o múltiples aberturas en la placa de separación. Preferentemente, el paso del metal fundido de la primera cantidad parcial a la segunda cantidad parcial puede llevarse a cabo a través de un espacio libre entre la placa de separación y la base del recipiente de distribución. En este caso, la placa de separación no se inserta hasta la base del recipiente de distribución.
Pero también es posible configurar la placa de separación como un componente de construcción fijo del recipiente de distribución y prever, al menos, un canal de flujo permanente próximo a la base del recipiente de distribución, que en todas las fases de funcionamiento se encuentre completamente sumergido por debajo de la superficie del baño de metal fundido.
El procedimiento de colada cuasi estacionario se inicia al alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario en la segunda cantidad parcial del metal fundido en la segunda área del recipiente de distribución. Al alcanzar este nivel de baño operativo cuasi estacionario, en la segunda cantidad parcial del metal fundido en el recipiente de distribución, el suministro de metal fundido al recipiente de distribución se regula, en lo que respecta a su cantidad, dependiendo de la salida del metal fundido fuera del recipiente de distribución. Esta regulación se basa en una medición del nivel actual del baño o del peso actual del distribuidor.
Otras ventajas y características de la presente invención se desprenden de los ejemplos de ejecución no restrictivos de la siguiente descripción, asimismo se hace referencia a las figuras adjuntas, que muestran lo siguiente:
Figura 1 una representación esquemática de una instalación de colada entre dos cilindros con un recipiente de fundición y un recipiente de distribución para la realización del procedimiento acorde a la invención,
Figura 2 el desarrollo de una curva inicial para el rellenado del recipiente de distribución (tasa de llenado) acorde al procedimiento acorde a la invención, en un primer modo de ejecución,
Figura 3 el desarrollo de una curva inicial para el rellenado del recipiente de distribución (tasa de llenado) acorde al procedimiento acorde a la invención, en un segundo modo de ejecución,
Figura 4 el desarrollo temporal del peso del distribuidor durante el rellenado del recipiente de distribución,
Figura 5a el desarrollo de magnitudes de procedimiento relevantes durante el recambio de un recipiente de fundición, acorde a un tercer modo de ejecución de la invención,
Figura 5b el desarrollo de magnitudes de procedimiento relevantes durante el recambio de un recipiente de fundición, acorde a un cuarto modo de ejecución de la invención,
Figura 6 un tubo sumergido con protección contra el contacto con escoria,
Figura 7a un recipiente de distribución con una placa de separación en una primera posición de funcionamiento extraída,
Figura 7b un recipiente de distribución con una placa de separación en una segunda posición de funcionamiento insertada.
La figura 1 muestra, en una representación esquemática, una máquina de colada entre dos cilindros como una posibilidad para la realización del procedimiento acorde a la invención con los componentes fundamentales para el suministro de metal fundido a la coquilla para colada continua 4 formada por los dos rodillos de colada 1, 2 que rotan en dirección opuesta y las placas laterales 3 presionables contra la cara frontal de los rodillos de colada. El metal fundido es conducido desde un recipiente de fundición 5, conformado, en general, por una cuchara recambiable, apoyada en brazos de horquilla 6 de una torre para girar las cucharas, a través de un tubo sumergido 7 a un recipiente de distribución 8. Al tubo sumergible 7 le está asignado un cierre pasante 9 como órgano de regulación de la cantidad de paso, es decir, de la tasa de llenado. Desde el recipiente de distribución 8 fluye el metal fundido regulando su cantidad, a través de un tubo de colada inmerso 10 al espacio hueco de moldeo 11 de la coquilla para colada continua 4. Al tubo de colada inmerso 10 también le está asignado un cierre pasante 12 para la regulación de la cantidad de fundición por suministrar a la coquilla para colada continua 4. Los órganos de cierre también pueden estar conformados por tampones que sobresalen por encima del baño de fundición y cierran de manera regulada la abertura de salida del recipiente de fundición respectivo.
La cantidad del metal fundido almacenado temporalmente en el recipiente de distribución 8 se mantiene lo más constante posible durante el proceso de colada continua. Esto se logra determinando en el recipiente de distribución un determinado nivel de colada h del metal fundido y este nivel de colada se mantiene lo más constante posible mediante una regulación de la cantidad de suministro. Un nivel de colada bastante uniforme asegura un paso regular de la fundición a la coquilla para colada continua 4.
En las superficies envolventes refrigeradas de cilindro de los rodillos de colada 1, 2 en el baño de fundición se forman camisas de colada continua no representadas, que son laminadas en el corte transversal más estrecho entre los rodillos de colada, conformando una barra de metal 13 de un espesor y un ancho predeterminados.
Tras el vaciado del recipiente de fundición 5, en el cual la escoria que recubre el metal fundido en el recipiente de fundición en lo posible no debe escurrirse, el recipiente de fundición vacío es retirado de la instalación de colada y reemplazado por un recipiente de fundición preparado, con el metal fundido preparado para la colada, que es llevado a la posición de colada en la instalación de colada. Durante el lapso de tiempo requerido para ello, de aproximadamente 2 minutos, el proceso de colada se continua en la coquilla para colada continua con la cantidad restante de fundición que se encuentra en el recipiente de distribución, asimismo, el nivel del baño operativo desciende a un nivel del baño mínimo h_{pool,min}, en el cual, sin embargo, el tubo sumergido permanece hundido en el baño de fundición. De este modo, en el caso del reinicio del suministro de fundición al recipiente de distribución se evita un impacto directo del metal fundido sobre la capa de escoria que cubre el baño metálico y con ello, su mezcla intensiva.
El proceso de llenado del recipiente de distribución se lleva a cabo acorde a una posible variante de ejecución acorde al desarrollo de la curva de llenado representado en la figura 2. En el recipiente de distribución se encuentra una cantidad restante de acero correspondiente a un nivel de baño h_{pool,min}. En una primera fase de llenado (lapso de tiempo t_{0} - t_{1}) el metal fundido es conducido al recipiente de distribución con la abertura del cierre pasante lo más abierta posible, es decir, el metal fundido ingresa al recipiente de distribución con la máxima tasa de llenado m._{fill,max}. Al alcanzar un nivel de baño h_{pool} en el momento t_{1} la tasa de llenado esencialmente retrocede de manera continua, hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario h_{pool,op}, asimismo, durante 70% a 95% del lapso de tiempo desde le reinicio del suministro del metal fundido al recipiente de distribución, hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario h_{pool,op} la tasa de suministro al recipiente de distribución es menor que el doble de la tasa de salida fuera del recipiente de distribución. En el momento t_{5} se alcanza la tasa de llenado estacionaria m._{st} característica para el funcionamiento estacionario de colada.
La figura 3 muestra otra variante de ejecución de un posible desarrollo de la curva de llenado, en el cual el metal fundido se lleva a cabo en una primera fase de llenado (lapso de tiempo t_{0} - t_{1}) con una tasa de llenado máxima m._{fill,max} o aproximadamente máxima (más de 80% de la tasa de llenado máxima) y tras alcanzar el momento t_{1} retrocede escalonadamente, asimismo, la reducción de la tasa de llenado en los momentos individuales t_{1} a t_{5} se lleva a cabo de tal modo que se produce una aproximación regresiva del nivel del baño h_{pool} hasta el nivel operativo del baño h_{pool,op}. En el momento t_{5} se alcanza nuevamente la tasa de llenado estacionaria m._{st} característica para el funcionamiento estacionario de colada.
La figura 4 muestra el incremento del peso del distribuidor m_{v} a lo largo del tiempo de llenado, partiendo de un peso del distribuidor m_{0}, que se corresponde con el peso vacío del recipiente de distribución y el peso de la cantidad restante de fundición, hasta el peso del distribuidor m_{5}, que se obtiene al alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario h_{pool,op}.
Estos desarrollos de curvas de llenado acorde a las figuras 2 y 3 favorecen, ya durante el proceso de llenado continuo, una extinción de los movimientos de baño muy intensos en el recipiente de distribución y calman, especialmente, la superficie del baño metálico.
Esta fase de calmado en el recipiente de distribución puede ser intensificada interrumpiendo por un lapso de tiempo breve el suministro de fundición al alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario. Dentro de este lapso de tiempo, o en un momento posterior elegido libremente, puede, en caso de ser necesario, llevarse a cabo una tarea complementaria de un elemento de cubrición sobre la superficie del baño metálico, que se lleva a cabo con un dispositivo 15 correspondiente, automático o semiautomático (figura 1), cuya abertura de salida desemboca por encima del nivel del baño en una o múltiples áreas del recipiente de distribución con menos turbulencias superficiales. El elemento de cubrición en forma de grano fino o polvo se aplica sobre el metal fundido en un proceso de rociado continuo y debe asegurar un recubrimiento completo del baño metálico en el recipiente de distribución.
Adicionalmente, el recipiente de distribución 8 está recubierto con una tapa del distribuidor 16, con el cual es protegido de la atmósfera el interior del recipiente de distribución. De ese modo, también es posible llevar a cabo una intertización del interior del recipiente de distribución antes de suministrarle el metal fundido, especialmente, en su primer llenado.
Al alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario comienza el reinicio del funcionamiento continuo de colada. Para ello, la cantidad del metal fundido suministrado al recipiente de distribución se ajusta o regula dependiendo de la cantidad de fundición conducida desde el recipiente de distribución a la coquilla para colada continua. Las desviaciones del nivel del baño del nivel de baño operativo cuasi estacionario deseado se registran a través de una medición del peso del distribuidor. De este modo se determina, de manera continua, una magnitud de medición característica y se utiliza en un circuito de regulación de suministro para regular la cantidad de metal fundido ingresante, como magnitud de ajuste o regulación. El recipiente de distribución 8 está apoyado, para eso, a través de células de medición 17, sobre una estructura de soporte 18, por ejemplo, un carro de distribución desplazable (figura 1).
En la figura 5a está representado el procedimiento de colada secuencial acorde a la invención en el ejemplo de una instalación de colada de una cinta de acero, en el cual está representado, a través de un eje temporal, el desarrollo de parámetros característicos, como el peso del distribuidor W_{tundish}, la tasa de llenado en el distribuidor m._{ladle}, y la tasa de llenado en la coquilla m._{mold} con un desarrollo temporal, iniciado antes de la realización del recambio de un recipiente de fundición, y con una cola temporal, tras el reinicio del funcionamiento estacionario de colada. Ya antes de iniciar el recambio de recipiente se adoptan medidas que facilitan la superación del tiempo de recambio de, aproximadamente, dos minutos, incrementando la cantidad de fundición en el recipiente de distribución. Esto se lleva a cabo incrementado la tasa de llenado m._{ladle}, abriendo aún más el cierre pasante en la cuchara, por lo cual fluye una mayor cantidad de metal fundido al recipiente de distribución que, al mismo tiempo, a la coquilla para colada continua. De ese modo, se incrementa el peso del distribuidor a, aproximadamente, 1,1 veces el peso del distribuidor durante el funcionamiento de colada estacionario. Durante el recambio de cuchara inmediatamente posterior la tasa de llenado en el recipiente de distribución es de: m._{ladle} = 0. Paralelamente se reduce la velocidad de colada en la máquina de colada de cinta y, eventualmente, se baja el nivel de colada en la coquilla, de modo que se mantiene el procedimiento de colada en la coquilla para colada continua con una tasa de llenado reducida m_{mould}. Tan pronto como haya concluido el recambio del recipiente de fluido, se restablece el funcionamiento cuasi estacionario en el recipiente de distribución por un lapso de tiempo de, aproximadamente, 10 minutos, introduciendo el metal fundido al recipiente de distribución hasta un momento t_{1} con una tasa de llenado máxima o aproximadamente máxima y alcanzando el nivel de baño operativo cuasi estacionario, siguiendo un desarrollo regresivo de la curva. El nivel de colada en el recipiente de distribución, que se determina de manera indirecta a través de una medición de peso, sigue el desarrollo de la curva y muestra, antes del recambio de recipientes, el incremento deseado, en el sentido de un almacenamiento, y la posterior caída hasta un valor de, aproximadamente, 80% del peso del distribuidor o del nivel del baño operativo hasta finalizar el recambio de cucharas.
Según otro modo de ejecución, mostrado en la figura 5b, el reinicio del suministro de fundición al recipiente de distribución se lleva a cabo con una tasa de llenado esencialmente reducida m._{ladle,start}, que corresponde a 0,8 a 1,2 veces la tasa de llenado m._{ladle,opt} durante el funcionamiento de colada estacionario. Esta tasa de llenado reducida puede hallarse, de manera adecuada, dentro del ancho de cinta de 0,5 a dos veces la tasa de llenado m._{ladle,opt}. La tasa de llenado es mantenida aproximadamente constante a lo largo de un área del lapso de tiempo para el rellenado del recipiente de distribución. La ventaja fundamental de esta variante es la velocidad de ingreso esencialmente reducida del metal fundido al recipiente intermedio y con ello se obtienen turbulencias esencialmente más reducidas en la superficie del baño metálico. La velocidad de corriente permanece lo suficientemente reducida para garantizar una buena tasa de evacuación de las cápsulas no metálicas a la capa de escoria y evitar el reingreso de escoria. Sin embargo, por otro lado, se incrementa el lapso de tiempo para el rellenado del recipiente de distribución a hasta 25 minutos, reduciendo al mismo tiempo la tasa de llenado de la coquilla. Según la calidad del acero por colar y los requerimientos del producto puede seleccionarse un desarrollo de la tasa de llenado conveniente que se encuentra entre los modos de ejecución representados en las figuras 5a y 5b.
En la figura 6 se representa una posibilidad de excluir ampliamente el ingreso del elemento de cubrición, aplicado sobre el baño de fundición, al interior del baño de fundición a lo largo de, o en la proximidad de, la pared externa del tubo sumergido. Al metal fundido que ya se ha acumulado en el recipiente de distribución 8 se le agrega continuamente metal fundido desde el recipiente de fluido 5 y a través del tubo sumergido 7 vertical, sumergido en la fundición 7. El metal fundido ingresante genera un efecto de succión a lo largo del tubo sumergido y, eventualmente, se arrastra hacia abajo, al metal fundido, la escoria o el elemento de cubrición acumulados en esta área. Con un recubrimiento 21, configurado en forma de cubeta, que rodea al tubo sumergido a una distancia radial respecto de él y que ingresa al fundido desde arriba, se mantiene alejada la capa de escoria 20 formada del área crítica próxima al tubo sumergido. El interior de este recubrimiento puede ser inertizado a través de un conducto de gas inerte 22 en caso de ser necesario. El recubrimiento ingresa al baño de fundición, convenientemente, de manera tal que también en el caso de un nivel de baño mínimo se garantice la inmersión del tubo sumergido. Para una conservación continua de la función del recubrimiento 21 es fundamental que el nivel de baño actual no caiga por debajo del valor h_{min} durante el recambio de recipiente, es decir, es imprescindible que el borde inferior del recubrimiento 21 siempre esté sumergido en el baño de fundición.
El tubo sumergido 7 se halla, en la dirección de salida del metal fundido, opuesto a un elemento que amortigua la corriente 23 (turbostop) y sujetado de manera fija en el recipiente de distribución, por lo cual el chorro de metal líquido que ingresa al recipiente de distribución es fuertemente frenado.
El procedimiento de colada secuencial descrito ha demostrado ser especialmente exitoso junto con un recipiente de distribución descrito en la memoria WO 03/051560 y que presenta una geometría que estimula especialmente la evacuación de partículas extrañas a la fundición.
En las figuras 7a y 7b está representada una placa de separación 24 desplazable verticalmente en dos posiciones de funcionamiento, interactuando con el recipiente de distribución 8. A través de este modo de ejecución se desea alcanzar una separación funcional en el recipiente de distribución. La figura 7a muestra el estado de funcionamiento en el recipiente de distribución directamente antes de la nueva colada con un nuevo recipiente de fluido. El metal fundido que aún se encuentra en el recipiente de distribución está recubierto con un elemento de cubrición y sale con una velocidad correspondiente a la velocidad de la colada reducida. La placa de separación aún se encuentra en una posición elevada y es bajada al recipiente de distribución, para dividirlo en dos áreas, como se puede observar en la figura 7b. Con la placa de separación insertada, se reducen notablemente las consecuencias desventajosas durante la primera fase de llenado, que se lleva a cabo con una tasa de llenado máxima o aproximadamente máxima, en toda la cantidad de fundición que se halla en el recipiente de distribución, o, al menos, se reduce notablemente. A una primera área 25 está asignado el suministro de fundición, a una segunda área 26, la derivación de la fundición a la coquilla para colada continua. En la primera área 25 se lleva a cabo un calmado esencial del baño de fundición y la evacuación de gran parte de partículas extrañas a la fundición hacia la capa de escoria de la primera área. En la segunda área 26 se lleva a cabo la evacuación de los componentes restantes de las partículas extrañas que aún se encuentran en el metal fundido, hacia la capa de escoria que recubre el baño metálico.

Claims (20)

1. Procedimiento de colada secuencial para la fabricación continua de una barra de metal colada de elevada pureza, a partir de un metal fundido, preferentemente, de un acero fundido, en el cual el metal fundido es suministrado de manera regulada desde un recipiente de fundición (5) a un recipiente de distribución (8) y desde dicho recipiente de distribución es expulsado de manera regulada a una coquilla para colada continua (4) y en el cual el suministro de metal fundido al recipiente de distribución es interrumpido durante el cambio del recipiente de fundición, mientras que el suministro del metal fundido a la coquilla para colada continua continúa, caracterizado porque durante un lapso de tiempo que va desde el reinicio del suministro de metal fundido al recipiente de distribución (8), hasta alcanzar un nivel del baño operativo cuasi estacionario en el recipiente de distribución, la tasa de suministro al recipiente de distribución es mayor que la tasa de salida del recipiente de distribución y, en el cual, durante 70% a 100%, preferentemente, durante 70% a 99%, especialmente, durante 70% a 95% de este lapso de tiempo, la tasa de suministro al recipiente de distribución
es menor o igual al doble, preferentemente, menor o igual a 1,5 veces la tasa de salida del recipiente de distribución.
2. Procedimiento de colada secuencial acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque la tasa de suministro al recipiente de distribución (8) corresponde, al menos, a 0,5 veces la tasa de suministro máxima durante el funcionamiento estacionario de colada.
3. Procedimiento de colada secuencial acorde a la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el suministro de metal fundido se lleva a cabo en los últimos 5% a 30% del lapso de tiempo desde el reinicio del suministro de metal fundido al recipiente de distribución (8) hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario con una tasa de suministro reducida, en comparación con la tasa de suministro en el lapso de tiempo anterior.
4. Procedimiento de colada secuencial acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el suministro de metal fundido se lleva a cabo directamente con el reinicio del suministro de fundición al recipiente de distribución (8) durante 0,1% a 30%, preferentemente, durante 3% a 15% del lapso de tiempo, hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario en el recipiente de distribución, con una tasa de suministro máxima y, posteriormente, hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario, el suministro de metal fundido se lleva a cabo con una tasa de llenado reducida.
5. Procedimiento de colada secuencial acorde a una de las reivindicaciones anteriores 3 y 4, caracterizado porque la tasa de llenado reducida sigue un desarrollo temporal que se reduce de manera continua o escalonada.
6. Procedimiento de colada secuencial acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el suministro de metal fundido en el recipiente de distribución (8) es interrumpido un lapso de tiempo al alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario.
7. Procedimiento de colada secuencial acorde a la reivindicación 6, caracterizado porque el lapso de tiempo de la interrupción del suministro de fundición es de 1 seg a 2 min, preferentemente, de 10 seg a 70 seg.
8. Procedimiento de colada secuencial acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un área de la superficie libre del baño, en el recipiente de distribución (8) y que rodea directamente un tubo sumergido (7), es mantenida libre de un recubrimiento con un elemento de cubrición, al menos, durante el funcionamiento cuasi estacionario.
9. Procedimiento de colada secuencial acorde a una de las reivindicaciones anteriores 6 y 7, caracterizado porque tras el reinicio del suministro del metal fundido al recipiente de distribución (8), este suministro de metal fundido al recipiente de distribución se regula, en lo que respecta a su cantidad, dependiendo de la salida del metal fundido fuera del recipiente de distribución.
10. Procedimiento de colada secuencial acorde a una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque, al menos, durante 70% a 100%, preferentemente, durante 70% a 99%, especialmente, durante 70% a 95% del lapso de tiempo desde el reinicio del suministro del metal fundido al recipiente de distribución (8) hasta alcanzar un nivel de baño operativo cuasi estacionario en el recipiente de distribución (8) y/o a partir de alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario, el suministro de metal fundido al recipiente de distribución se regula, en lo que respecta a la cantidad, dependiendo de la salida de metal fundido del recipiente de distribución.
11. Procedimiento de colada secuencial acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cantidad del metal fundido suministrado al recipiente de distribución (8) y la cantidad de metal fundido que sale del recipiente de distribución es, durante la colada de una cinta de acero en una instalación de colada entre dos cilindros, de entre 0,5 t/min y 4,0 t/min, preferentemente, de entre 0,8 t/min y 2,0 t/min.
12. Procedimiento de colada secuencial acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en caso de ser necesario, se coloca un elemento de cubrición sobre la superficie del baño del metal fundido en el recipiente de distribución (8) y esta colocación de un elemento de cubrición sobre la superficie del baño del metal fundido se lleva a cabo con una velocidad de corriente de superficie, ondulación de la superficie del baño o intensidad de turbulencia reducidas.
13. Procedimiento de colada secuencial acorde a la reivindicación 12, caracterizado porque el elemento de cubrición es aplicado en forma de granos finos o en polvo.
14. Procedimiento de colada secuencial acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la regulación y supervisión del nivel del baño operacional cuasi estacionario se lleva a cabo a través de una medición de peso del distribuidor o a través de otro procedimiento de medición equivalente.
15. Procedimiento de colada secuencial acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, al menos, en el lapso de tiempo entre el reinicio del suministro del metal fundido al recipiente de distribución (8) y el alcanzar el nivel del baño operacional cuasi estacionario, el metal fundido contenido en el recipiente de distribución es dividido por una placa de separación (24) en dos cantidades parciales, asimismo, a una primera cantidad parcial, le es suministrada el metal fundido desde el recipiente de fundición y de una segunda cantidad parcial se deriva metal fundido a una coquilla para colada continua (4) y un paso de metal fundido de una primera cantidad parcial a una segunda cantidad parcial se lleva a cabo de modo continuo, asimismo, la tasa de suministro a la primera cantidad parcial en el recipiente de distribución (8) es mayor que la tasa de salida de la segunda cantidad parcial, asimismo, durante 70% a 100%, preferentemente, durante 70% a 99%, especialmente, durante 70% a 95% del lapso de tiempo desde el reinicio del suministro del metal fundido en el recipiente de distribución hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario de la segunda cantidad parcial en el recipiente de distribución, la tasa de suministro hacia la primera cantidad parcial es menor o igual al doble de la tasa de salida de la segunda cantidad parcial.
16. Procedimiento de colada secuencial acorde a la reivindicación 15, caracterizado porque el suministro de metal fundido se lleva a cabo en los últimos 5% a 30% del lapso de tiempo desde el reinicio del suministro de metal fundido al recipiente de distribución (8) hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario de la segunda cantidad parcial en el recipiente de distribución, con una tasa de suministro reducida en comparación con la tasa de suministro en el lapso de tiempo anterior.
17. Procedimiento de colada secuencial acorde a una de las reivindicaciones 15 o 16, caracterizado porque el suministro de metal fundido se lleva a cabo directamente con el reinicio del suministro de fundición al recipiente de distribución (8) durante 0,1% a 30%, preferentemente, durante 3% a 15% del lapso de tiempo hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario de la segunda cantidad parcial en el recipiente de distribución, con una tasa de suministro máxima, y posteriormente, hasta alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario de la segunda cantidad parcial en el recipiente de distribución, con una tasa de llenado reducida.
18. Procedimiento de colada secuencial acorde a una de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque el paso del metal fundido desde la primera cantidad parcial a la segunda cantidad parcial se lleva a cabo a través de una o múltiples aberturas en la placa de separación (24).
19. Procedimiento de colada secuencial acorde a una de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque el paso del metal fundido desde la primera cantidad parcial a la segunda cantidad parcial se lleva a cabo a través de un espacio libre entre la placa de separación (24) y la base del recipiente de distribución (8).
20. Procedimiento de colada secuencial acorde a las reivindicaciones 15 a 19, caracterizado porque al alcanzar el nivel de baño operativo cuasi estacionario en la segunda cantidad parcial del metal fundido en el recipiente de distribución, el suministro de metal fundido al recipiente de distribución se regula, en lo que respecta a su cantidad, dependiendo de la salida del metal fundido fuera del recipiente de distribución (8).
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