ES2602466T3 - Método y dispositivo para producir flejes de acero mediante colada en bandas - Google Patents

Método y dispositivo para producir flejes de acero mediante colada en bandas Download PDF

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Abstract

Método para producir flejes de acero mediante colada en bandas, donde una masa fundida de metal (7) es suministrada bajo gas protector desde un recipiente de alimentación, mediante un canal de colada situado de forma horizontal y un área de salida realizada a modo de un sifón como boquilla de colada, sobre una banda de colada circulante (3) de una instalación horizontal de colada en bandas, caracterizado porque al menos un chorro de plasma (5) que vuelve inerte y calienta el área de influencia actúa sobre el área del lado de salida de la boquilla de colada (8,8') y sobre la masa fundida de metal (7) que sale de la misma, al menos durante el proceso de colada.

Description

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DESCRIPCION
Metodo y dispositivo para producir flejes de acero mediante colada en bandas
La presente invention hace referencia a un metodo para producir flejes de acero mediante colada en bandas segun el preambulo de la reivindicacion 1, as! como a un dispositivo segun la reivindicacion 10.
Por la solicitud JP 62161443 A se conoce un metodo para fundir alambres delgados, donde un gas caliente es soplado en la boca de la boquilla de colada para evitar que se produzcan aglomeraciones.
Por la solicitud JP 62077155 A es conocido el hecho de calentar con antorchas de plasma las paredes laterales en una instalacion de colada continua para reducir el grosor de la pared de la barra.
Es conocido un metodo de la clase correspondiente para producir flejes de acero mediante colada en bandas (steel research 74 (2003), N° 11/12, paginas 724 - 731), donde en particular ese metodo de production, conocido como metodo DSC, es adecuado para producir flejes laminados en caliente de acero de construction liviano.
En los metodos conocidos, desde un recipiente de alimentation, mediante un canal de colada y un area de salida a modo de un sifon, disenada como boquilla de colada, la masa fundida es suministrada a una banda de colada circulante de una instalacion horizontal de colada en bandas. A traves del enfriamiento intensivo de la banda de colada la masa fundida suministrada se solidifica formando un fleje delgado con un grosor dentro del rango de 6 a 20 mm. Despues del endurecimiento, el fleje delgado se somete a un proceso de lamination en caliente. Para la homogeneizacion de la distribution de la masa fundida sobre la banda de colada, en el area de suministro se encuentran distribuidos en el bano de fusion, sobre la anchura, varios chorros de un gas inerte en forma de haces en rejillas como las del cabezal de un rastrillo, orientados en contra de la direction de transporte.
En esa instalacion de colada en bandas se considera desventajoso que durante el funcionamiento pueden producirse aglomeraciones en el area del lado de salida de la boquilla de colada, las cuales reducen progresivamente la section transversal de salida para la masa fundida.
Debido a ello tiene lugar un suministro irregular del acero llquido sobre la banda, produciendose por eso errores en la colada.
Estudios realizados para determinar las causas de las aglomeraciones han demostrado que, por una parte, la temperatura mas reducida en la boquilla de colada, en comparacion con la masa fundida, posibilita la formation de costras y, por otra parte, la boquilla de colada compuesta por ceramica, durante la salida de la masa fundida, es humedecida por oxidos que se producen en la superficie del bano de fusion, donde dichos oxidos se mantienen adheridos, formando una superficie ideal para un aumento de las aglomeraciones.
Las aglomeraciones se forman particularmente en el punto triple crltico de la boquilla de colada de ceramica, en la banda de colada refrigerada circulante, en la masa fundida llquida y en areas desfavorable para el flujo.
El objeto de la presente invencion consiste en proporcionar un metodo para producir flejes de acero mediante colada en bandas, en donde se eviten los problemas mencionados anteriormente o donde al menos dichos problemas sean reducidos en gran medida. Otro objeto consiste en proporcionar un dispositivo para ejecutar el metodo.
En base al preambulo, dicho objeto se alcanzara en combination con las caracterlsticas significativas de la reivindicacion 1. Perfeccionamientos ventajosos, as! como un dispositivo para producir bandas en caliente se indican en las otras reivindicaciones.
De acuerdo con la teorla de la invencion, al menos un chorro de plasma que vuelve inerte y calienta el area de influencia actua sobre el area del lado de salida de la boquilla de colada y sobre la masa fundida de metal que sale de la misma, al menos durante el proceso de colada.
El metodo de acuerdo con la invencion en principio es adecuado para producir flejes en caliente de los mas diversos materiales metalicos, en particular tambien para aceros de construccion livianos, como por ejemplo aceros HSD® que tienen un alto contenido de manganeso.
En ensayos se ha comprobado que a traves del efecto de un chorro de plasma sobre el area de salida de una boquilla de colada y sobre la superficie de la masa fundida de metal que sale - condicionado por la actividad qulmica intensa, la inertization altamente eficaz y el calentamiento - se impide de manera efectiva la produccion de aglomeraciones.
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Los tiempos de funcionamiento y, con ello, la rentabilidad de la instalacion de colada en bandas, as! como la calidad de la banda colada, pueden aumentarse con ello en gran medida.
El plasma es encendido de modo conocido a traves de alta tension o con alta frecuencia, de forma inductiva o capacitiva en la propia antorcha o contra la masa fundida de metal, donde el mismo es mantenido con corriente continua o con corriente alterna La fuerza (intensidad) del plasma, de manera ventajosa, se regula mediante una carga regular compuesta por un regulador de la mezcla de gas, un regulador de la presion y un regulador de la cantidad, y desde un dispositivo de regulation de los parametros electricos.
A traves de la potencia bien controlable del plasma y de la elevada temperatura del plasma, de manera ventajosa, puede regularse una carga de temperatura definida en el area de la boquilla de colada, por ejemplo para compensar el perfil de temperatura en la cuchara de colada, as! como el gradiente de temperatura durante la colada.
Para lograr una inertization y, con ello, para evitar la formation de oxidos en la superficie de la masa fundida, lo cual podrla conducir a la formacion de aglomeraciones en la boquilla de colada, de manera ventajosa, como gas del proceso para el plasma se utiliza un gas inerte, como por ejemplo argon o nitrogeno.
Sin embargo, como gas del plasma, junto con argon y nitrogeno, pueden emplearse tambien otros gases individuales o tambien mezclas de gases adicionados con H2, CO, CO2 o CH4, y tambien otras combinaciones.
A traves de la inertizacion que puede regularse de forma definida puede influenciarse muy bien la superficie (tension de la superficie) de la pellcula de metal. A modo de ejemplo, el hidrogeno que se encuentra presente impide muy bien la oxidation de la superficie de la masa fundida.
Mediante la inertizacion del area de salida y un control selectivo de la temperatura de la superficie del bano de fusion puede influenciarse de manera ventajosa el comportamiento de flujo de la pellcula de metal y, con ello, una aptitud para la humectacion de la ceramica en cuanto a la evitacion de aglomeraciones.
De manera ventajosa, con el metodo de acuerdo con la invention pueden impedirse las aglomeraciones en el punto triple especialmente crltico de la boquilla de colada de ceramica, en la banda de colada y en la masa fundida de metal llquida.
Tal como ya se conoce a traves de estado del arte anterior, un elemento a modo de boquilla, para el argon, el cual esta disenado con la forma del cabezal de un rastrillo, esta dispuesto aguas arriba de la boquilla de colada, y el acero llquido se encuentra dispuesto en la boquilla de colada. En una forma de ejecucion ventajosa de la invencion el elemento con forma de cabezal de rastrillo que proyecta argon esta modificado de manera que una o varias antorchas de plasma, unas junto a otras o, visto en la direction de flujo de la masa fundida, unas detras de otras, se encuentran integradas en el sistema, de manera que resulta una unidad de construction. Las antorchas de plasma estan posicionadas de manera que las mismas pueden actuar sobre toda la anchura de las boquillas de colada, en particular tambien en el area del borde. La utilization de una pluralidad de antorchas es ventajosa porque con ello puede aumentarse la eficacia de la inertizacion y del calentamiento.
En una segunda forma de ejecucion ventajosa, las antorchas de plasma actuan por sectores en el area de la boquilla de colada del lado de salida, donde mediante un control separado selectivo de la temperatura de las antorchas individuales puede efectuarse un calentamiento optimo de la boquilla de colada en su anchura, as! como en la anchura del bano de fusion que sale.
De acuerdo con la invencion, la unidad de construccion esta fabricada de un material termicamente buen conductor, como por ejemplo cobre, y es refrigerada con agua de forma intensiva.
Sin embargo, tambien es posible disponer las antorchas de plasma independientemente de los elementos con forma de cabezal de rastrillo que proyecta argon cuando eso se considere conveniente para el respectivo fin de aplicacion.
La direccion del chorro de las antorchas de plasma, de manera ventajosa, se encuentra regulada en contra de la direccion de colada, inclinada levemente hacia abajo, en la direccion del acero llquido, para poder influenciar tambien de manera selectiva la superficie del bano de fusion. En las areas del borde de la boquilla de colada las antorchas de plasma se encuentran tambien orientadas levemente en la direccion del area del borde de la masa fundida que sale.
Mediante el dibujo se explica mas en detalle el metodo de acuerdo con la invencion. Las figuras muestran:
Figura 1: en una vista superior, una representation esquematica del area de la boquilla de colada de una instalacion de colada en bandas de acuerdo con la invencion;
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Figura 2: la misma representacion de la figura 1 en una vista lateral
En la figura 1, en una vista superior, se representa esquematicamente el area de la boquilla de colada de una instalacion de colada en bandas de acuerdo con la invencion.
En esta representacion, la masa fundida de metal 7 se extiende desde la izquierda hacia la derecha, lo cual se indica con una flecha.
En el area de la salida de la masa fundida de metal 7 desde la boquilla de colada se representa una unidad de construccion 4 de acuerdo con la invencion, compuesta por elementos con forma de cabezal de rastrillo que proyecta argon, para una distribucion homogenea de la masa fundida sobre la superficie de la banda de colada 3, y por antorchas de plasma 9 (figura 2).
Las antorchas de plasma 9 estan dispuestas de manera que sus chorros de plasma 5 inertizan completamente el area de salida de la masa fundida de metal 7 desde la boquilla de colada y la superficie de masa fundida, y de manera que la temperatura de la masa fundida puede ser controlada.
Para homogeneizar la distribucion de la masa fundida en la banda de colada 3 las boquillas 6 del elemento con forma de cabezal de rastrillo que proyecta argon estan orientadas de forma oblicua hacia abajo sobre la masa fundida de metal 7.
En la figura 2 se representa el area de las boquillas de colada en una vista lateral segun el corte A - A de la figura 1. En esta vista pueden observarse la parte superior 8 compuesta igualmente por ceramica y la parte inferior 8' de la boquilla de colada.
La unidad de construccion 4 con elementos con forma de cabezal de rastrillo que proyecta argon y antorchas de plasma 9 se encuentra dispuesta en el area de salida de la masa fundida de metal 7 desde la boquilla de colada, de manera que, por una parte, las boquillas 6 (figura 1) del elemento con forma de cabezal de rastrillo que proyecta argon distribuyen de forma regular sobre la banda de colada 3 la masa fundida de metal que sale y, por otra parte, los chorros de plasma 5 de las antorchas de plasma 9 pueden inertizar completamente el area de salida.
Para un control selectivo de la temperatura de la masa fundida de metal 7, de acuerdo con la invencion, las antorchas de plasma estan inclinadas en la direccion de la masa fundida que sale.
Las antorchas de plasma 9 son refrigeradas con agua mediante perforaciones para agua frla 10 y son abastecidas de gas de plasma mediante una entrada de alimentacion de gas de plasma 11.
Los conductos de alimentacion para el suministro de energla electrica de las antorchas de plasma, los cuales estan integrados en la unidad de construccion 4, no se encuentran representados.
Lista de referencias
N°
Denominacion
1
parte lateral boquilla de colada
2
delimitaciones laterales banda de colada
3
banda de colada
4
unidad de construccion formada por elementos con forma de cabezal de rastrillo que proyecta argon y antorchas de plasma
5
chorros de plasma
6
elemento a modo de boquilla
7
masa fundida de metal
8.8'
parte superior y parte inferior de la boquilla de colada
9
antorcha de plasma
10
perforaciones para agua frla
11
entrada de alimentacion de gas de plasma

Claims (17)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
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    REIVINDICACIONES
    1. Metodo para producir flejes de acero mediante colada en bandas, donde una masa fundida de metal (7) es suministrada bajo gas protector desde un recipiente de alimentacion, mediante un canal de colada situado de forma horizontal y un area de salida realizada a modo de un sifon como boquilla de colada, sobre una banda de colada circulante (3) de una instalacion horizontal de colada en bandas, caracterizado porque al menos un chorro de plasma (5) que vuelve inerte y calienta el area de influencia actua sobre el area del lado de salida de la boquilla de colada (8,8') y sobre la masa fundida de metal (7) que sale de la misma, al menos durante el proceso de colada.
  2. 2. Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque varios chorros de plasma (5) actuan por sectores sobre toda el area del lado de salida de la boquilla de colada (8,8') y sobre la masa fundida de metal (7) que sale de la misma.
  3. 3. Metodo segun la reivindicacion 1 y 2, caracterizado porque la potencia y la temperatura del chorro de plasma (5) producido pueden controlarse por sectores.
  4. 4. Metodo segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque para producir el plasma se utiliza un gas inerte o una mezcla de gases con gas inerte.
  5. 5. Metodo segun la reivindicacion 4, caracterizado porque como gas inerte se utiliza argon o nitrogeno.
  6. 6. Metodo segun la reivindicacion 4 y 5, caracterizado porque como mezcla de gases se utiliza un gas inerte adicionado con H2, CO, CO2 o CH4.
  7. 7. Metodo segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque a traves del chorro de plasma (5) actuante se influencia de forma selectiva la temperatura de la masa fundida de metal (7) que sale y se compensa el gradiente de temperatura que se produce desde el recipiente de alimentacion hacia el area de salida de la boquilla de colada (8,8').
  8. 8. Metodo segun una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se influencia de forma selectiva la tension de la superficie y, con ello, la viscosidad de la masa fundida de metal (7) que sale de la boquilla de colada (8,8').
  9. 9. Metodo segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el chorro de plasma (5) actua sobre el area de salida de la boquilla de colada (8,8') antes del inicio del proceso de colada.
  10. 10. Dispositivo para producir flejes de acero mediante colada en bandas, compuesto por un recipiente de alimentacion que contiene la masa fundida de metal, con un canal de colada situado de forma horizontal y un area de salida realizada a modo de un sifon como boquilla de colada (8,8'), por una zona de refrigeration primaria con una instalacion horizontal de colada en bandas sobre la cual se suministra la masa fundida de metal bajo gas protector, con dos rodillos de desvlo y una banda de colada refrigerada circulante (3) para ejecutar el metodo segun una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque al menos una antorcha de plasma (9) que produce un chorro de plasma (5) se encuentra dispuesta sobre el area de salida de la boquilla de colada (8,8'), orientada en contra de la direccion de colada.
  11. 11. Dispositivo segun la reivindicacion 10, caracterizado porque una pluralidad de antorchas de plasma (9) distribuidas sobre la anchura de la boquilla de colada, las cuales actuan sectorialmente sobre la boquilla de colada, estan dispuestas de manera que los chorros de plasma cubren toda la anchura de la boquilla de colada.
  12. 12. Dispositivo segun la reivindicacion 11, caracterizado porque las antorchas de plasma (9) se encuentran dispuestas unas detras de otras, visto en la direction de flujo de la masa fundida.
  13. 13. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 10 a 12, donde en el area de suministro de la masa fundida de metal (7), sobre la banda de colada (3) se encuentra dispuesto al menos un elemento a modo de boquilla (6), disenado con la forma del cabezal de un rastrillo, para la salida de varios chorros de gas de un gas inerte, para homogeneizar la distribucion de la masa fundida sobre la banda de colada (3), caracterizado porque la antorcha de plasma (9) y el elemento a modo de boquilla (6) estan reunidos en una unidad de construction (4).
  14. 14. Dispositivo segun la reivindicacion 13, caracterizado porque la unidad de construccion (4) es refrigerada con agua.
  15. 15. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque la antorcha de plasma (9) y el elemento a modo de boquilla (6) estan dispuestos separados.
  16. 16. Dispositivo segun la reivindicacion 15, caracterizado porque la antorcha de plasma (9) y el elemento a modo de boquilla (6) respectivamente son refrigerados con agua.
  17. 17. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 10 a 16, caracterizado porque la direccion del chorro de la antorcha de plasma (9) en el area de salida inferior de la boquilla de colada esta inclinada en la direccion de la masa
    5 fundida de metal (7).
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