MX2014011691A - Equipo de colada continua. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un equipo de colada continua para un flujo de metal líquido desde una artesa (1) hacia un molde (9), dicho equipo comprende: un ducto vertical dispuesto corriente arriba del molde (9) con respecto a la dirección de desplazamiento del metal líquido; dicho ducto comprende desde corriente arriba hacia corriente abajo un anillo refractario (5), un tubo de cobre (3) y un diámetro interno D y una boquilla de entrada sumergida (8), un domo (2) dispuesto dentro del anillo refractario (5) y que comprende una parte superior inclinada (16), dicha parte superior (16) estando definida para desviar el metal líquido que viene de la artesa (1) hacia las paredes interiores del ducto vertical; caracterizado porque el diámetro D del tubo de cobre (3) varía entre un diámetro mínimo que es igual a Q/3.75 y un diámetro máximo que es igual a Q/1.25, en donde Q es la velocidad de flujo de metal líquido nominal del equipo y está comprendida entre 200 y 800 kg/min y D el diámetro expresado en mm.

Description

EQUIPO DE COLADA CONTINUA DESCRIPCION La invención se refiere a equipo de colada continua. En particular, la invención se refiere a equipo de colada continua, denominada Boquilla de Chorro Hueca, con un nuevo diseño mejorado.

La colada continua de acero es un procedimiento bien conocido. Consiste en verter un metal líquido desde un cucharón hacia una artesa que pretende regular el flujo y entonces, después de esta artesa, verter el metal dentro de la parte superior de un molde de cobre sin fondo enfriado con agua que se somete a un movimiento recíproco vertical. El producto semi-acabado solidificado se extrae de la parte inferior del molde mediante rodillos. El acero líquido es introducido dentro del molde por medio de un ducto tubular denominado una boquilla colocada entre la artesa y el molde.

El documento EP 0 269 180 B1 describe un equipo de colada continua específico denominado "Boquilla de Chorro Hueca" (ver Figura 1 de referencia) en donde el metal líquido es vertido sobre la parte superior de un domo 2 hecho de un material refractario. La forma de este domo 2 hace que el metal fluya hacia su periferia, el flujo siendo desviado hacia la pared interna de la boquilla o de un miembro tubular vertical intermedio. Dicho miembro tubular vertical intermedio puede ser un tubo de cobre 3 enfriado por una camisa de agua 4 como se ¡lustra en la Figura 1 y cubierto por un anillo refractario 5. Lo que se crea entonces, en la parte central de la boquilla por abajo del miembro de artesa, es un volumen sin ningún metal líquido dentro del cual es posible llevar a cabo adiciones a través de un canal de inyección. Se localizan uno o varios brazos de soporte sobre la parte superior del domo 2 para asegurarlo a dicho anillo refractario 5. El tubo de cobre 3 enfriado con agua forma un intercambiador de calor que extrae calor del acero líquido. Como una consecuencia, el súper-calor del acero líquido se reduce drásticamente cerca o incluso por abajo de la temperatura líquida.

Un polvo puede inyectarse en el centro del chorro hueco creado por el domo refractario 2. Esta técnica de inyección se describe en el documento EP 0605379 B1. Esta inyección de polvo tiene por objeto crear un enfriamiento adicional del acero líquido mediante la fusión del polvo metálico o para modificar la composición del acero durante la colada por la adición de otros elementos metálicos tales como aleaciones férricas. Como se describe en el documento EP 2 099 576 B1, el polvo puede transportarse a través de un alimentador de tornillo mecánico y se alimenta por gravedad a través de uno de los brazos de soporte del domo refractario y a través del mismo domo refractario.

En la presente solicitud el término equipo HJN se entenderá como describiendo los elementos como se describe en la Figura 1, excepto el contenedor de polvo 10 y el alimentador de polvo 11.

Durante secuencias de colada utilizando el HJN como se describió previamente, el equipo tiene que ser detenido frecuentemente debido al flujo irregular del acero líquido desde el artesa 1 hacia molde 9 y/o debido a la inyección irregular de polvo, implicando inestabilidad del procedimiento de colada y lo que podría llevar a la obstrucción del HJN o a la obstrucción de la salida del inyector de polvo.

El propósito de la invención es proporcionar un equipo de colada continua permitiendo un procedimiento de colada regular y estable.

La presente invención describe un equipo de colada para un flujo de metal líquido desde una artesa hacia un molde, dicho equipo comprende: un ducto vertical dispuesto corriente arriba de un molde con respecto a la dirección de desplazamiento del metal líquido; dicho ducto comprende desde corriente arriba hacia corriente abajo un anillo refractario, un tubo de cobre con un diámetro interno D y una boquilla de entrada sumergida, un domo dispuesto dentro del anillo refractario y que comprende una parte superior inclinada, dicha parte superior estando definida para desviar el metal líquido que viene de la artesa hacia las paredes interiores del ducto vertical; en donde el diámetro D del tubo de cobre varía entre un diámetro mínimo que es igual a Q/3.75 y un diámetro máximo que es igual a Q/1.25, en donde Q es la velocidad de flujo de metal líquido nominal del equipo y está comprendida entre 200 y 800 kg/min y D es el diámetro expresado en mm.

En modalidades adicionales, tomadas solas o en combinación, el equipo también puede comprender las siguientes características: la inclinación a de la parte superior de dicho tomo varía de 30 a 10°, dicho domo además comprende un lado lateral que se extiende desde la parte superior del domo hacia abajo a una parte inferior del domo, dicho lado lateral formando en la intersección con la parte superior un reborde afilado con un radio de curvatura inferior a 2 mm; el espacio e entre dicho reborde afilado y el anillo refractario varía de 10 a 25 mm; la distancia h entre el fondo del domo y la parte superior del tubo de cobre varía de 10 a 50 mm; - dicha parte superior del domo además comprende al menos un brazo de soporte que tiene una parte de fijación para asegurar dicho domo al anillo refractario, dicha parte de fijación tiene un ancho C que varía de 10 a 60 mm; el por lo menos un brazo de soporte comprende una parte adicional que se extiende desde la parte de fijación a lo largo del lado lateral del domo, dicha parte está diseñada para que dirija el flujo de metal líquido alrededor del brazo de soporte y por abajo de dicho brazo; dicha parte adicional tiene paredes laterales convergentes; el domo está formado de alta alúmina.

La presente invención también describe un procedimiento de colada continua de un metal líquido a una velocidad de flujo nominal de Q comprendida entre 200 y 800 kg/min utilizando un equipo como se describió anteriormente incluyendo un tubo de cobre con un diámetro interno D que tiene un valor que varía entre un diámetro mínimo igual a Q/3.75 y un diámetro máximo igual a Q/1.25.

Los inventores descubrieron que las alteraciones en el procedimiento de colada están enlazadas con un diseño inapropiado de la boquilla de chorro hueco.

Otras características y ventajas de la invención se harán evidentes con la lectura de la siguiente descripción detallada proporcionando únicamente de manera de ejemplo no limitante, con referencia a las figuras anexas en donde: La Figura 1 es una vista en sección del equipo de colada continua de acuerdo con la técnica previa.

La Figura 2 es una vista en sección de la colada continua de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 3 es una vista superior del domo de acuerdo con una modalidad de la invención. También se representa una vista en sección del domo de acuerdo con el eje AA-AA.

La Figura 4 es una vista superior del domo de acuerdo con otra modalidad de la invención. También se representa una vista en sección del domo de acuerdo con el eje AA-AA.

La Figura 5 es una vista en sección y una vista lateral del domo de acuerdo con otra modalidad de la invención.

Leyenda: ;1) Artesa [2) Domo refractario 3) Tubo de cobre 4) Camisa de enfriamiento de agua 5) Anillo refractario 6) Tubo de alimentación 7) Brazo de soporte (8) Boquilla de entrada sumergida 9) Molde 10) Contenedor de polvo 11) Alimentador de polvo 12) Parte adicional (13) Reborde del domo refractario 14) Parte de fijación del brazo de soporte 15) Lado lateral del domo 16) Parte superior del domo 17) Parte inferior del domo (18) Lobo (cuchara de colada) Como se explicó previamente, y como se puede observar en la Figura 2, el principio del procedimiento de Colada de Chorro Hueco yace notablemente en el hecho de que el tubo de cobre 3 enfriado con agua extrae el calor del acero líquido. Esta extracción de calor crea una capa de acero solidificado sobre el tubo de cobre; esta capa es llamada el lobo 18. El acero líquido entonces fluye dentro de la boquilla a lo largo de este lobo 18 solidificado (el flujo del acero líquido se representa en líneas punteadas). Este lobo solidificado es esencial para el procedimiento pero no debe ser demasiado grande comparado con el diámetro D del tubo de cobre 3 debido a un riesgo de obstrucción de la boquilla que alteraría el flujo de acero líquido.

Con el fin de maximizar el calor extraído mediante el tubo de cobre y reducir el riesgo de obstrucción de la boquilla, los inventores descubrieron que dicho diámetro D tiene que elegirse en función de la velocidad de flujo de acero nominal del equipo de colada continua. Una relación adecuada entre la velocidad de flujo de acero nominal y el diámetro D asegura una formación estable de una capa homogénea y delgada de acero líquido a lo largo del tubo de cobre. De acuerdo con la invención, el diámetro D tiene que seleccionarse entre un diámetro mínimo de Q/3.75 y un diámetro máximo de Q/1.25 (Q/3.75 = D = Q/1.25), en donde Q es la velocidad de flujo de acero nominal en kg/min comprendida entre 200 a 800 kg/min y D el diámetro en milímetros. Por ejemplo, un diámetro D de 195 mm puede seleccionarse para una velocidad de flujo de acero nominal de 400 kg/min. Como un resultado, el flujo de calor promedio extraído por el intercambiador de calor es de 0.9 MW/m2 para un súper-calor de acero en la artesa de 30°C.

Se observa una mejora principal cuando el diámetro D respeta el rango mencionado anteriormente, pero además, pueden cumplirse uno o varios de otros criterios para mejorar además la regularidad del flujo de líquido y de la inyección de polvo en el equipo de colada continua de acuerdo con la invención.

Como se ilustra en la Figura 3, el domo 2 incluye una parte superior 16 con una inclinación a que recibe y desvía el acero líquido hacia la pared del tubo de cobre para crear el chorro hueco, una parte inferior 17 que permite inyectar el polvo tan cerca como sea posible del centro de dicho chorro hueco, y uno o varios brazos de soporte 7 diseñados para asegurar el domo 2 al anillo refractario.

La inclinación del domo refractario 2 está diseñada con el fin de asegurar un impacto bueno y estable del chorro de acero líquido sobre el anillo refractario vertical 5 y para reducir la alteración del acero líquido sobre el domo 2. De acuerdo con la invención, la inclinación varía de 30 a 10°, preferiblemente de 25 a 15° y, más preferiblemente, la inclinación es de 20°.

Además, el reborde 13, como se ilustra en la Figura 3, formado por la unión de la parte superior 16 y el lado lateral 15 de la parte inferior 17 del domo 2 preferiblemente es afilado para asegurar un flujo de acero rectilíneo y recto cuando el metal líquido fluye fuera de la parte superior del domo para asegurar con ello un buen impacto del acero sobre el anillo refractario. Preferiblemente, el radio de curvatura del reborde 13 es inferior a 2 mm y, más preferiblemente, a 1 mm. El material del domo tiene que ser lo suficientemente fuerte para mantener este reborde afilado durante toda la secuencia de colado. Preferiblemente, el domo 2 está hecho de material de alta alúmina.

El espacio e, como se ilustra en la Figura 2, entre el domo 2 y el anillo refractario vertical 5 también tiene un impacto sobre el flujo del líquido. Este espacio e debe ser lo suficientemente grande para evitar la formación de tapones de acero entre el domo 2 y el anillo refractario vertical 5 pero no demasiado grande. Si este espacio es demasiado grande, el acero líquido no puede alcanzar el anillo refractario 5. De acuerdo con la invención, el espacio e entre el reborde 13 del domo 2 y el anillo refractario vertical 5 varía de 10 a 25 mm, preferiblemente de 13 a 20 mm y, más preferiblemente, el espacio es de 15 mm.

También es ventajoso prever una distancia mínima h, como se ilustra en la Figura 2, entre la parte inferior del domo refractario 2 y la parte superior del tubo de cobre 3 con el fin de evitar problemas de obstrucción en la salida del espacio entre el domo 2 y el anillo refractario 5 y para evitar problemas de solidificación no necesaria del acero líquido por abajo del domo 2 que podría alterar la buena inyección del polvo en el centro de la boquilla. Esta distancia h varía de 10 a 50 mm, preferiblemente de 15 a 35 mm, y, más preferiblemente, es de 30 mm.

El brazo(s) de soporte del domo también puede alterar el flujo del líquido bajo el domo, lo que puede llevar a una solidificación no deseada del acero líquido por abajo del domo. Esta solidificación no controlada puede interferir con el polvo inyectado y alterar el suministro de polvo en el chorro hueco. El número, las dimensiones y la forma de dichos brazos de soporte tienen que elegirse para evitar estos problemas.

El número de brazos puede variar entre uno como se muestra en la Figura 4 y seis (no representados) siempre para asegurar un buen flujo del acero líquido desde la artesa hacia el tubo de cobre. La configuración preferida es la configuración con tres brazos. En esta configuración, el flujo del líquido se desvía simétricamente por el domo y se distribuye bien la carga sobre los brazos.

Como se ilustra en la vista de sección de la Figura 3 el brazo de soporte 7 se dispone sobre la parte superior 16 del domo 2. Se extiende desde el centro de esta parte superior hasta un área fuera del domo 2. El brazo de soporte 7 comprende una parte de fijación 14 dispuesta en el área fuera del domo 2 y definida para asegurar el brazo de soporte 7 al anillo refractario del ducto vertical.

Esta parte de fijación 14 tiene un ancho C que tiene que mantenerse tan pequeño como sea posible con el fin de maximizar el área de flujo de acero a lo largo de la circunferencia del tubo de cobre mientras mantiene una buena función de soporte. El ancho C puede variar entre 10 y 60 mm dependiendo del número de brazos. Por ejemplo, en una configuración con tres brazos como en la Figura 3, el ancho C del brazo es de 40 mm. Estos brazos están separados por una longitud de arco S siempre igual entre los dos brazos con el fin de asegurar un flujo simétrico del acero líquido. El área de flujo de acero entonces equivale a tres veces la longitud de arco S separando dos brazos.

En las Figuras 3 y 4, el brazo de soporte 7 únicamente se extiende sobre la parte superior 16 del domo 2. En esta configuración, el flujo de acero es distribuido por el brazo 7 y se forma un área sin acero líquido bajo el brazo 7. Para dirigir el flujo de acero líquido alrededor de brazos 7 y por abajo de este brazo como se muestra en la Figura 5, el brazo de soporte 7 puede comprender una parte adicional 12 que se extiende desde la parte de fijación 14 a lo largo del lado lateral 15 del domo 2. La forma de esta parte adicional 12 está diseñada para que el metal líquido que fluye alrededor del brazo tienda a converger por abajo del brazo. Preferiblemente, esta parte adicional 12 tiene paredes laterales convergentes. Este diseño mejora la homogeneidad del flujo de acero líquido a lo largo de la circunferencia del tubo de cobre y maximiza el calor extraído por el intercambiador de calor.

La presente invención ha sido ilustrada para colada continua de acero pero puede extenderse a colada de otros metales o aleaciones de metal, tal como cobre.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1.- Un equipo de colada continua para un flujo de metal líquido desde una artesa (1) hacia un molde (9), dicho equipo comprende: un ducto vertical dispuesto corriente arriba del molde (9) con respecto a la dirección de desplazamiento del metal líquido; dicho ducto comprende desde corriente arriba hacia corriente abajo un anillo refractario (5), un tubo de cobre (3) con un diámetro interno D y una boquilla de entrada sumergida (8), un domo (2) dispuesto dentro del anillo refractario (5) y que comprende una parte superior inclinada (16), dicha parte superior (16) estando definida para desviar el metal líquido que viene de la artesa (1) hacia las paredes interiores del ducto vertical; en donde el diámetro D del tubo de cobre (3) varía entre un diámetro mínimo igual a Q/3.75 y un diámetro máximo igual a Q/1.25, en donde Q es la velocidad de flujo de metal líquido nominal del equipo y está comprendida entre 200 y 800 kg/min y D es el diámetro expresado en mm.

2.- El equipo de colada continua de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la inclinación a de la parte superior (16) de dicho domo (2) varía de 30 a 10°.

3.- El equipo de colada continua de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en donde dicho domo (2) además comprende un lado lateral (15) que se extiende desde la parte superior (16) del domo hacia debajo de una parte inferior (17) del domo, dicho lado lateral (15) formando en la intersección con la parte superior (16) un reborde afilado (13) con un radio de curvatura inferior a 2 mm.

4. - El equipo de colada continua de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el espacio e entre dicho reborde afilado (13) y el anillo refractario (5) varía de 10 a 25 mm.

5. - El equipo de colada continua de acuerdo con las reivindicaciones 3 o 4, en donde la distancia h entre la parte inferior (17) del domo y la parte superior del tubo de cobre (3) varía de 10 a 50 mm.

6. - El equipo de colada continua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicha parte superior (16) del domo además comprende al menos un brazo de soporte (7) con una parte de fijación (14) para asegurar dicho domo (2) al anillo refractario (5), dicha parte de fijación (14) tiene un ancho C que varía de 10 a 60 mm.

7. - El equipo de colada continua de acuerdo con la reivindicación 6, en donde dicho al menos brazo de soporte (7) comprende una parte adicional (12) que se extiende desde la parte de fijación (14) a lo largo del lado lateral (15) del domo, dicha parte (12) está diseñada para que dirija el flujo de metal líquido alrededor del brazo de soporte (7) y por abajo de dicho brazo (7).

8. - El equipo de colada continua de acuerdo con la reivindicación 7, en donde dicha parte adicional (12) tiene paredes laterales convergentes.

9. - El equipo de colada continua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el domo (2) está hecho de alúmina alta.

10. - Un procedimiento de colada continua de un metal líquido a una velocidad de flujo nominal de Q comprendida entre 200 y 800 kg/min utilizando un equipo de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 9 incluyendo un tubo de cobre (3) con un diámetro interno D que tiene un valor que varía entre un diámetro mínimo igual a Q/3.75 y un diámetro máximo igual a Q/1.25.