ES2879354T3 - Molde para la fabricación de aceros para moldes en un procedimiento de refusión por electroescoria - Google Patents

Abstract

Molde para la fabricación de aceros para moldes en un procedimiento de refusión por electroescoria con gas inerte o de refusión por electroescoria presurizada, caracterizado por que el molde comprende un manguito interior de cobre no rectangular y no circular que tiene un ancho, w, de 1000-2500 mm y un espesor, t, de 700-1250 mm, en el que los lados cortos en la dirección del espesor del manguito de cobre presentan, al menos parcialmente, secciones con superficies curvas y en el que los lados largos en la dirección del ancho presentan, al menos parcialmente, secciones con superficies curvas.

Description

DESCRIPCIÓN

Molde para la fabricación de aceros para moldes en un procedimiento de refusión por electroescoria

Campo técnico

La invención se refiere a un molde para la fabricación de aceros para moldes en un procedimiento de refusión por electroescoria con gas inerte (IESR) o de refusión por electroescoria presurizada (PESR).

Antecedentes

Los aceros para moldes se utilizan en la fabricación de moldes y matrices para la fabricación de artículos de plástico o metal ligero. La refusión por electroescoria (ESR) se usa comúnmente para minimizar la segregación y reducir la cantidad de inclusiones no metálicas en el material refundido. En comparación con los materiales de fundición convencionales, la limpieza y la homogeneidad de los lingotes de ESR exhiben propiedades mecánicas mejoradas. La VSG convencional se realiza sin aislamiento de la atmósfera.

Se conocen varios moldes para la refusión por electroescoria a partir de los documentos CN201400710 y GB536470.

En los últimos años, los procedimientos de refusión por electroescoria con gas inerte (IESR) y refusión por electroescoria presurizada (PESR) han ganado un interés considerable, ya que estos procedimientos eliminan el riesgo de captación de hidrógeno y oxígeno de la atmósfera y esto permite reducir aún más la cantidad de inclusiones no metálicas en el material refundido. Sin embargo, ahora se reconoce que los lingotes grandes producidos por IESR y PESR no tienen la misma alta limpieza que los lingotes más pequeños. Este problema es particularmente importante para los lingotes con diámetros superiores a 1000 mm, especialmente teniendo en cuenta la creciente demanda de moldes y matrices de gran tamaño.

Sumario de la invención

Es un objeto general de la presente invención proporcionar un molde para la fabricación de lingotes de acero de moldes de gran tamaño con una limpieza mejorada y/o una microestructura mejorada en un procedimiento de refusión por electroescoria con gas inerte (IESR) o en un procedimiento de refusión por electroescoria presurizada (PESR).

Otro objeto es proporcionar un aparato de IESR o PESR que comprenda un molde mejorado de gran tamaño. Un objeto adicional es proporcionar un lingote de acero que pueda obtenerse mediante la IESR o PESR de la invención y que, por tanto, tenga una limpieza mejorada y/o una microestructura mejorada.

Estos objetos se consiguen mediante la invención tal como se define en las reivindicaciones independientes.

Breve descripción de los dibujos

A continuación, se describirá la invención con más detalle con referencia a las realizaciones preferidas y los dibujos adjuntos.

La Figura 1 es un dibujo esquemático de la sección transversal de un molde convencional que tiene un diámetro de 1250 mm y un área de 0,39 m2

La Figura 2 es un dibujo esquemático de una realización de la presente invención que muestra la sección transversal de un molde elíptico que tiene la misma área que el molde convencional.

Descripción detallada

La invención se define en las reivindicaciones.

Los inventores han descubierto sorprendentemente que se puede influir en la limpieza del acero del molde refinado cambiando la forma del molde. Al reemplazar el molde redondo convencional que se utiliza actualmente en la IESR y PESR por un molde que tiene una forma mejorada, es posible mejorar aún más la limpieza y la microestructura del lingote refundido.

El molde de la invención comprende un manguito interior de cobre no rectangular y no circular que tiene un ancho, w, de 1000-2500 mm y un espesor, t, de 700-1250 mm, en el que los lados cortos en la dirección del espesor del manguito de cobre presentan, al menos parcialmente, secciones con superficies curvas y en el que los lados largos en la dirección del ancho presentan, al menos parcialmente, secciones con superficies curvas.

La invención se describirá en detalle con referencia a los dibujos adjuntos.

La Figura 1 muestra la sección transversal de un molde convencional que tiene un diámetro, d, de 1250 mm y un área de 0,39 m2

La Figura 2 muestra la sección transversal de un molde de la invención que tiene la misma área que el molde convencional, pero con una forma elíptica. El espesor del molde se seleccionó para que fuera de 800 mm, siendo el ancho del molde elíptico de 1953 mm.

Ambas figuras se refieren al tamaño del manguito interior del molde, cuyo tamaño, excluyendo la contracción por solidificación, corresponde al tamaño del lingote refundido.

Según la invención, el molde puede presentar diferentes formas. Sin embargo, los lados cortos, en la dirección del espesor del manguito de cobre, así como los lados largos, en la dirección del ancho, presentan ambos, al menos en parte, secciones con superficies curvas.

Los lados cortos y los lados largos pueden presentar secciones rectas.

De manera opcional, los lados cortos pueden estar provistos de secciones rectas, que se disponen en las porciones medias de los lados cortos, es decir, en t/2. Los lados cortos pueden diseñarse para tener un radio de curvatura constante (en forma de arco) o tener un radio de curvatura variable (por ejemplo, de forma ovalada, elíptica o superelíptica). El radio de curvatura puede extenderse a cualquier punto deseado hasta la posición w/4.

Los lados largos pueden tener solo una sección recta o más de una sección recta en cada lado. Pueden formarse dos secciones rectas en cada lado largo, en particular, en las secciones w/8 a w/2, y pueden tener una transición suave en w/2.

El espesor medio del molde en w/2 puede ser igual que el espesor en la cuarta parte del espesor del molde en w/4 desde cada lado corto del molde. Sin embargo, normalmente se prefiere que el espesor medio del molde en w/2 sea al menos 10 mm más grueso que el espesor de la cuarta parte en w/4 del molde desde cada lado corto del molde. El espesor en w/2 puede ser 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160 o 180 mm mayor que el espesor en w/4.

Las secciones con superficies curvas de los lados cortos pueden tener un radio de curvatura constante o variable. Los lados cortos pueden tener un radio de curvatura constante o variable hasta la posición w/4. El molde puede tener forma ovalada, elíptica o superelíptica y/o el ancho del molde, w, puede ser al menos 1,1 veces mayor que el espesor, t, preferiblemente w > 1,2t.

El tamaño del molde puede variarse libremente dentro de los rangos establecidos en la reivindicación 1. El ancho se puede restringir a 2400, 2300, 2200, 2100, 2000, 1900, 1800, 1700, 1600, 1500, 1400, 1300, 1200 o 1100 mm. El espesor puede limitarse a 1200, 1150, 1000, 950, 900, 850, 800 o 750 mm. El ancho es siempre mayor que el espesor.

Ejemplo

Se produjo un acero para moldes de plástico mediante la fabricación de acero con EAF convencional seguida de metalurgia en cuchara, desgasificación al vacío y colada con electrodos de diámetros adecuados para la refusión en el respectivo PESR. Los moldes se muestran esquemáticamente en las Figuras 1 y 2. La refusión se realizó con el mismo tipo de escoria a base de CAF-CaO-A^O³ bajo atmósfera protectora de argón. Se tomaron muestras del centro del material forjado y tratado térmicamente a la misma altura del lingote respectivo. Las muestras se cortaron, se montaron en frío, se trituraron y se pulieron y, posteriormente, se sometieron a examen en un microscopio óptico de luz (LOM, por sus siglas en inglés). Se examinó el número de inclusiones por mm2 en el lingote respectivo. Sólo se contaron las inclusiones mayores de 8 pm.

Se constató que el número de inclusiones por mm2 podría reducirse cambiando el espesor del molde. Actualmente, la razón de este resultado no se comprende completamente y los inventores no desean ceñirse a teoría alguna. Sin embargo, parece que el resultado positivo puede estar influenciado por una serie de factores, como un flujo turbulento diferente en la escoria y en el baño fundido, un baño de metal menos profundo y/o condiciones de solidificación más favorables, que conducen a una reducción del tiempo de solidificación del lingote y a una cantidad reducida o la ausencia total de cristales equiaxiales en el lingote refundido.

Aplicabilidad industrial

La invención es particularmente adecuada para la fabricación de matrices de gran tamaño en acero para herramientas de trabajo en caliente para la fundición a presión de aleaciones ligeras, así como para la fabricación de moldes de acero para moldes de plástico de gran tamaño utilizados para el moldeo de artículos de plástico.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Molde para la fabricación de aceros para moldes en un procedimiento de refusión por electroescoria con gas inerte o de refusión por electroescoria presurizada, caracterizado por que el molde comprende un manguito interior de cobre no rectangular y no circular que tiene un ancho, w, de 1000-2500 mm y un espesor, t, de 700-1250 mm, en el que los lados cortos en la dirección del espesor del manguito de cobre presentan, al menos parcialmente, secciones con superficies curvas y en el que los lados largos en la dirección del ancho presentan, al menos parcialmente, secciones con superficies curvas.

2. Molde según la reivindicación 1, en el que las superficies curvas de los lados cortos tienen un radio de curvatura constante.

3. Molde según la reivindicación 1, en el que las superficies curvas de los lados cortos tienen un radio de curvatura variable y, de manera opcional, presentan secciones rectas.

4. Molde según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el espesor medio del molde en w/2 es igual que el espesor en la cuarta parte del espesor del molde en w/4 desde ambos lados cortos del molde.

5. Molde según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el espesor medio del molde en w/2 es al menos 10 mm más grueso que el cuarto de espesor en w/4 del molde desde ambos lados cortos del molde.

6. Molde según la reivindicación 3, en el que el molde tiene forma ovalada, elíptica o superelíptica.

7. Molde según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el molde tiene un ancho de 1500-2000 mm y/o un espesor de 800-1050 mm.

8. Molde según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los lados largos presentan al menos una sección recta.

9. Molde según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el manguito de cobre interior no presenta costuras de soldadura.

10. Aparato de refusión por electroescoria con gas inerte o de refusión por electroescoria presurizada caracterizado por que está provisto de un molde según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

11. Lingote de acero para herramientas de refusión ESR para la fabricación de moldes o matrices, caracterizado por que el lingote de acero puede obtenerse mediante un aparato tal como se define en la reivindicación 10, en el que el lingote de acero no es rectangular ni circular y tiene un ancho, w, de 1000-2500 mm y un espesor, t, de 700­ 1250 mm y en el que los lados cortos en la dirección del espesor del lingote presentan, al menos parcialmente, secciones con superficies curvas y en el que los lados largos en la dirección del ancho presentan, al menos parcialmente, secciones con superficies curvas.