MXPA01001045A - Colada de tira de acero - Google Patents

Abstract

En la colada en rodillos dobles de tira de acero, el acero fundido se introduce hacia el agarre entre rodillos (16) de colada paralelos para crear el estanque (30) de colada soportado sobre las superficies (16A) de colada de los rodillos y los rodillos se hacen girar para entregar tira (20) solidificada descendentemente desde el agarre. Las superficies (16A) de colada están texturizadas mediante un patrón aleatorio de proyecciones discretas que tienen crestas puntiagudas con una distribución superficial de entre 10 y 100 crestas por milímetro cuadrado y una altura promedio de cuando menos 10 micrones. La textura aleatoria se puede producir mediante el chorreado con granalla de las superficies de colada sobre un substrato cubierto por un revestimiento protector. Alternativamente, la textura se puede producir mediante deposición química o electrodeposición de un revestimiento hacia un substrato para formar las superficies de colada.

Description

COLADA DE TIRA DE ACERO CAMPO TÉCNICO Esta invención se relaciona con la colada de 5 tira de acero. Se sabe colar tira de acero mediante colado continuo en un fundidor de rodillos dobles. En esta técnica, el metal fundido se introduce entre un par de rodillos de fundición horizontales girados en contra que ]_Q se ^¡enfrian de manera que las corazas de metal se solidifiquen sobre las superficies de rodillo en movimiento y se llevan juntos en un agarre entre los mismos para producir un producto de tira solidificado entregado hacia abajo desde el agarre entre los rodillos. 15 El término "agarre" se utiliza en la presente para hacer referencia a la región general en la que los rodillos están más cercanos juntos. El metal fundido luego se cuela desde un cucharón hacia un recipiente menor o serie de recipientes desde los cuales fluye a través de una Q "boquilla de entrega de metal colocada por encima del agarre de manera de dirigirla hacia el agarre entre los rodillos, formando de esta manera un estanque de colada de metal fundido sustentado sobre las superficies de colada de los rodillos inmediatamente arriba del agarre y 5 que se extiende a lo largo de la longitud del agarre.

K-t-' fri.'' -«**' . itp*, - ?K?áuS&Sí?tS Este estanque de colada se confina usualmente entre placas laterales o represas retenidas en acoplamiento deslizante con las superficies de extremo de los rodillos de manera de obstruir los dos extremos del estanque de colada contra el derramamiento, aún cuando también se han propuesto medios alternativos tales como barreras electromagnéticas Aún cuando la colada de rodillos dobles se ha aplicado con algún éxito a metales no ferrosos que se solidifican rápidamente al enfriarse, ha habido problemas al aplicar la técnica a la colada de metales ferrosos Un problema particular ha sido el logro de enfriamiento suficientemente rápido y uniforme de metal a través de las superficies de colada de los rodillos. En particular se ha comprobado que es difícil obtener regímenes de enfriamiento suficientemente elevados para solidificación hacia rodillos de colada con superficies de colada uniformes y, por lo tanto, se ha propuesto utilizar rodillos que tienen superficies de colada que deliberadamente están texturizados por un patrón regular de proyecciones y depresiones para mejorar la transferencia de calor de manera de aumentar el flujo de calor logrado en las superficies de colada durante la solidificación . Nuestra Patente de los Estados Unidos 5,701,948 describe una textura de rodillo de colada formada mediante una serie de formaciones paralelas de ranura y reborde. Más específicamente, en un fundidor de rodillo doble las superficies de colada de los rodillos de colada se pueden texturizar mediante la provisión de formaciones de ranura y reborde que se extienden circunferencialmente de profundidad y paso esencialmente constantes. Esta textura produce flujo de calor mejorado durante la solidificación de metal y se puede optimizar para la colada de acero a fin de lograr tanto valores de flujo de calor elevados como una microestructura fina en la tira de acero colado. Esencialmente cuando se cuela tira de acero, la profundidad de la textura del pico de reborde a raiz de ranura debe ser de la escala de 5 micrones a 50 micrones y el paso de la textura debe ser de la escala de 100 a 250 microrres para mejores resultados. Para resultados óptimos se prefiere que la profundidad de la textura sea de la escala de 15 a 25 micrones y que el paso sea entre 150 y 200 micrones. 20 Aún cuando los rodillos con la textura descrita en la Patente de Estados Unidos 5,701,948 han permitido el logro de regímenes elevados de solidificación en la colada de tira de metal ferroso, se ha encontrado que exhiben una marcada sensibilidad a las condiciones de colada que deben controlarse estrechamente para evitar •-_-. ^^ri& t¡Jsaae?B ^E'-dos clases generales de defectos de tira conocidos como "piel de cocodrilo" y defectos de "superficie irregular" . Más específicamente, ha sido necesario controlar los defectos de piel de cocodrilo mediante la adición controlada de azufre a la fusión y evitar los defectos de superficie irregular operando el fundidor dentro de una escala estrecha de velocidades de colada El defecto de piel de cocodrilo ocurre cuando las fases de hierro delta y gamma se solidifican simultáneamente en corazas sobre las superficies de colada de los rodillos en un fundidor de rodillos dobles ba]o circunstancias en las que hay variaciones en flujo de calor a través de las corazas solidificándose. Las fases de hierro delta y gamma tienen características diferentes de resistencia caliente y las variaciones de flujo de calor entonces producen distorsiones localizadas en las corazas solidificándose que se unen en el agarre entre los rodillos de colada y resultan en los defectos de piel de cocodrilo en las superficies de la tira resultante . Un depósito de óxido ligera sobre los rodillos que tiene una temperatura de fusión inferior a aquella del metal que se está colando puede ser benéfico al asegurar un flujo de calor uniforme controlado durante la solidificación de metal hacia las superficies de rodillos ->>l!g_M» • *-.! de colada. El depósito de óxido se funde a medida que las superficies de colada entran al estanque de colada de metal fundido y ayuda a establecer una capa de interfaz liquida delgada entre la superficie de colada y el metal fundido del estanque de colada para promover buen flujo de calor. Sin embargo, si existe demasiada acumulación de óxido, la fusión de los óxidos produce un flujo de calor inicial elevado, pero los óxidos luego se solidifican nuevamente con el resultado de que el flujo de calor disminuye rápidamente. Este problema se ha dirigido tratando de mantener la acumulación de óxidos sobre los rodillos de colada dentro de limites estrictos mediante dispositivos de limpieza de rodillo complicados Sin embargo, cuando la limpieza de rodillo es no uniforme existen variaciones en la cantidad de acumulación de óxido con las variaciones de flujo de calor resultantes en las corazas solidificándose produciendo distorsiones localizadas que conducen a los defectos de superficie de piel de cocodrilo. Los defectos de superficie irregular se inician en el nivel de menisco del estanque de colada en donde ocurre la solidificación de metal inicial. Una forma de defecto de superficie irregular, denominada "superficie irregular de baja velocidad", se produce a velocidades bajas de colada debido a la congelación prematura del metal arriba en los rodillos de colada de manera de producir una coraza débil que subsecuentemente se deforma a medida que se estira adicionalmente hacia el estanque de colada. La otra forma de defecto de superficie irregular, denominada "superficie irregular de alta velocidad", ocurre a velocidades de colada superiores cuando la coraza empieza a formarse adicionalmente abajo del rodillo de colada de manera que existe liquido arriba de la coraza en formación. Este liquido que alimenta la región de menisco, no puede mantenerse con la superficie de rodillo en movimiento, resultando en deslizamiento entre el liquido y el rodillo en la parte superior del estanque de colada, dando lugar de esta manera a los defectos de superficie irregular de alta velocidad que 1 aparecen como bandas de deformación transversales a través de la tira. Adicionalmente, para evitar la superficie irregular de baja velocidad por una parte y la superficie irregular de alta velocidad por la otra, ha sido 2o necesario operar dentro de una ventana muy estrecha de velocidades de colada. Tipicamente, ha sido necesario operar a una velocidad de colada dentro de una escala estrecha de 30 a 32 metros por minuto. La escala de velocidad especifica puede variar de rodillo a rodillo, pero en general la velocidad de colada debe ser bastante »¿ JajY.feAi.~-, inferior a 40 metros por minuto para evitar la superficie irregular de alta velocidad. Se ha determinado ahora que es posible producir una superficie de colada de rodillo que tiende mucho menos a la generación de defectos de superficie irregular y que permite la colada de tira de acero a velocidades de colada bastante en exceso de lo que ha sido hasta ahora posible sin producir defectos de la tira. Adicionalmente , la superficie de colada provista de conformidad con la invención también es relativamente insensible a las condiciones que ocasionan defectos de piel de cocodrilo y es posible colar tira de acero sin defectos de piel de cocodrilo.

EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN De conformidad con la invención, se proporciona un método para colar continuamente tira de acero que comprende soportar un estanque de colada de acero fundido sobre una o más superficies de colada enfriadas y mover Ia superficie de colada enfriada o superficies, para producir una tira solidificada que se mueve en alejamiento del estanque de colada, en donde la o cada superficie de colada está texturizada mediante un patrón aleatorio de proyecciones discretas que tienen picos puntiagudos con una distribución de superficie de entre « J- y ^fi*" ¿¡6& ^ 10 y 100 picos por milímetro cuadrado y una altura promedio de cuando menos 10 micrones. De preferencia, la altura promedio de las proyecciones discretas es cuando menos 20 micrones. De preferencia también, la tira se mueve en alejamiento del estanque de colada a una velocidad de más de 40 metros por minuto. Por ejemplo, se puede mover en alejamiento a una velocidad de entre 50 y 65 metros por minuto . El acero fundido puede ser un acero bajo residual que tiene un contenido de azufre de no más de 0.025%. El método de la presente invención se puede llevar a cabo en un fundidor de rodillo doble. Consecuentemente, la invención proporciona además un método para colar continuamente tira de acero de la clase en la que el metal fundido se introduce hacia el agarre entre un par de rodillos de colada paralelos a través de una boquilla de entrega de metal dispuesta arriba del agarre para crear un estanque de colada de acero fundido sustentado sobre las superficies de colada de los rodillos inmediatamente arriba del agarre y los rodillos de colada se hacen girar para entregar una tira de acero solidificada descendentemente desde el agarre, en donde las superficies de colada de los rodillos están cada una texturizada mediante un patrón aleatorio de proyecciones discretas que tienen picos puntiagudos con una distribución superficial de entre 10 y 100 picos por milímetro cuadrado y una altura promedio de cuando menos 5 10 micrones. La invención se extiende además al aparato para colar continuamente tira de acero que comprende un par de rodillos de colada que forman un agarre entre los mismos, una boquilla de entrega de acero fundido para entregar el 0 acero fundido hacia el agarre entre los rodillos de colada para formar un estanque de colada de acero fundido sustentado sobre las superficies de rodillos de colada inmediatamente arriba del agarre, y un medio de impulsión de rodillo para impulsar los rodillos de colada en 5 direcciones de rotación contraria para producir una tira de metal solidificada entregada descendentemente desde el agarre, en donde las superficies de colada de los rodillos están cada una texturizada por un patrón aleatorio de proyecciones discretas que tienen crestas o puntiagudas con una distribución superficial de entre 10 y 100 crestas por milímetro cuadrado y una altura promedio de cuando menos 10 micrones. Una superficie de colada texturizada de conformidad con la invención se puede lograr mediante 5 chorreo con granalla d-e la superficie de colada o un substrato de metal que está protegido por un revestimiento superficial para producir la superficie de colada. Por ejemplo, la o cada superficie de colada se puede producir mediante chorreo con granalla de un substrato de cobre que se chapa subsecuentemente con una capa protectora delgada de cromo. Alternativamente, la superficie de colada se puede formar de níquel en cuyo caso la superficie de níquel se puede chorrear con granalla y no aplicarse revestimiento protector. La textura requerida de la o cada superficie de colada se puede obtener alternativamente mediante deposición de un revestimiento hacia un substrato. En este caso, el material del revestimiento se puede seleccionar para promover el flujo de calor elevado durante la solidificación de metal Dicho material puede ser un material que tiene una afinidad baja para los productos de oxidación de acero de manera que la humectación de las superficies de colada por esos depósitos sea baja. Más particularmente, la superficie de colada se puede formar de una aleación de níquel cromo y molibdeno o alternativamente una aleación de níquel molibdeno y cobalto, la aleación siendo depositada de manera de producir la textura requerida.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS A fin de que la invención se explique más completamente, se describirán los resultados de trabajo experimental llevado a cabo a la fecha con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales: 5 La Figura 1 ilustra un aparato experimental para determinar los regímenes de solidificación de metal bajo condiciones que simulan aquellas de un fundidor de rodillo doble; La Figura 2 ilustra una paleta de inmersión 0 incorporada en el aparato experimental de la Figura 1; La Figura 3 indica los valores de flujo de calor obtenidos durante la solidificación de muestras de acero sobre un substrato texturizado que tiene un patrón regular de rebordes a un paso de 180 micrones y una 1 profundidad de 60 micrones y compara estos valores con valores obtenidos durante la solidificación hacia un substrato chorreado con granalla; La Figura 4 traza mediciones máximas de flujo de calor obtenidas durante pruebas de inmersión sucesivas en las que ©1 acero se solidificó de cuatro fusiones diferentes hacia substratos rebordeados y chorreados con granalla , La Figura 5 indica los resultados de mediciones físicas de defectos de piel de cocodrilo en las corazas solidificadas obtenidas de las pruebas de inmersión de la fa?ffÉ WStg;.Y Se -^ .. - ~>=. A - ^&^ Figura 4 ; La Figura 6 indica los resultados de mediciones de desviación convencional de espesor de las corazas solidificadas obtenidas en las pruebas de inmersión de la Figura 4; La Figura 7 es una fotomicrografía de la superficie de una coraza de un acero residual bajo de bajo contenido de azufre solidificado hacia una substrato rebordeado a una velocidad de colada baja y que exhibe un defecto de superficie irregular de baja velocidad; La Figura 8 es una sección longitudinal a través de la coraza de la Figura 7 en la posición del defecto de superficie irregular de baja velocidad; La Figura 9 es una fotomicrografía que muestra la superficie de una coraza de acero de contenido de azufre bajo solidificada hacia un substrato rebordeado a una velocidad de colada relativamente elevada y que exhibe un defecto de superficie irregular de alta velocidad ; La Figura 10 es una sección transversal longitudinal a través de la coraza de la Figura 9 que ilustra además la naturaleza del defecto de superficie irregular de alta velocidad; Las Figuras 11 y 12 son fotomicrografías de las superficies e corazas formadas sobre substratos •A? ^* rebordeados que tienen profundidades de reborde diferentes; La Figura 13 es una fotomicrografía de la superficie de una coraza solidificada hacia un substrato texturizado por un patrón regular de proyecciones de pirámide ; La Figura 14 es una fotomicrografía de la superficie de una coraza de acero solidificada hacia un substrato chorreado con granalla; La Figura 15 traza los valores de cubrimiento de óxido de fusión en porcentaje sobre los diversos substratos texturizados que produjeron las corazas de las Figuras 11 a 14; Las Figuras 16 y 17 son fotomicrografías que muestran secciones transversales a través de corazas depositadas desde una fusión de acero común y a la misma velocidad de colada hacia substratos chorreados con granalla y texturizados con rebordes; La Figura 18 traza mediciones máximas de flujo de calor obtenidas en pruebas de inmersión sucesivas utilizando substratos que tienen rebordes chapados con cromo y substratos revestidos con una aleación de níquel, molibdeno y cromo, Las Figuras 19, 20 y 21 son fotomicrografías de corazas de acero solidificadas hacia los diferentes substratos de enfriamiento; La Figura 22 es una vista de planta de un fundidor de tira continua que es operable de conformidad con la invención; La Figura 23 es una elevación lateral del fundidor de tira mostrado en la Figura 22; La Figura 24 es una sección transversal vertical sobre la línea 24-24 en la Figura 22; La Figura 25 es una sección transversal vertical sobre la línea 25-25 en la Figura 22; La Figura 26 es una sección transversal vertical sobre la línea 26-26 en la Figura 22; La Figura 27 representa una textura de superficie típica producida de conformidad con la invención .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA Las Figuras 1 y 2 ilustran un instrumento de prueba de solidificación de metal en el que un bloque enfriado de 40 mm x 40 mm se hace avanzar hacia un baño de acero fundido a una velocidad tal como para simular estrechamente las condiciones en las superficies de colada de un fundidor de rodillo doble. El acero se solidifica hacia el bloque enfriado a medida que se mueve a través del baño fundido para producir una capa de acero solidificado sobre la superficie del bloque. El espesor de esta capa se puede medir en puntos a través de su área para trazar las variaciones en el régimen de solidificación y, por lo tanto, el régimen efectivo de transferencia de calor en las diversas ubicaciones. De esta manera es posible producir un régimen de solidificación total así como mediciones de flujo de calor totales. También es posible examinar la microestructura de la superficie de tira para correlacionar cambios en la microestructura de solidificación con los cambios en los regímenes de solidificación observados y los valores de transferencia de calor . El instrumento experimental ilustrado en las Figuras 1 y 2 comprende un horno 1 de inducción que contiene una fusión de metal 2 fundido en una atmósfera inerte que, por ejemplo, se puede proporcionar mediante argón o gas de nitrógeno. Una paleta de inmersión denotada generalmente como 3 se monta en un deslizador 4 que se puede hacer avanzar hacia la fusión 2 a una velocidad seleccionada y subsecuentemente retraerse mediante la operación de motores 5 controlados por computadora . La paleta 3 de inmersión comprende un cuerpo 6 de acero que contiene -un substrato en la forma de un bloque de cobre chapado con cromo que mide 40 mm x 40 mm Se instrumenta con termopares para supervisar la elevación de temperatura en el substrato que proporciona una medida del flujo de calor. En la descripción que sigue, será necesario hacer referencia a una medida cuantitativa de la uniformidad de las superficies de colada. Una medida especifica utilizada en nuestro trabajo experimental y de ayuda a definir el alcance de la presente invención es la medida convencional conocida como el Valor de Rugosidad Promedio Aritmético que se indica generalmente mediante el símbolo R* . Este valor se define como el valor promedio aritmético de todas las distancias absolutas del perfil de rugosidad desde la línea central del perfil dentro de la longitud 1B de medición La línea central el perfil es la línea alrededor de la cual se mide la rugosidad y es una línea paralela a la dirección general del perfil dentro de los límites del corte de rugosidad-anchura de modo que las sumas de las áreas contenidas entre la misma y aquellas partes del perfil que queden en cualquier lado de la misma sean iguales El Valor de Rugosidad Promedio Aritmético se puede definir como - ' - 7, Y-?* * x = 1B Rß = 1/1. | y | dx x = 0 Las pruebas llevadas a cabo en el instrumento experimental ilustrado en las Figuras 1 y 2 han demostrado que la sensibilidad a los defectos de superficie irregular y piel de cocodrilo experimentados cuando se cuela hacia una superficie de colada textu izada por un patrón regular de rebordes se pueden evitar empleando una superficie de colada texturizada por un patrón aleatorio de proyecciones discretas con crestas puntiagudas. La textura de patrón aleatoria se puede lograr mediante chorreo con granalla y por lo general resultará en un Valor de Rugosidad Promedio Aritmético del orden de 5 a 10 Ra pero, como se explica abajo, los parámetros de control son la densidad de superficie de las proyecciones de cresta y la profundidad mínima de las proyecciones más bien que el valor de rugosidad. La prueba ha demostrado además que la sensibilidad de las texturas rebordeadas a defectos de piel de cocodrilo y superficie irregular se debe a las superficies extendidas a lo largo de los rebordes a lo largo de los cuales los óxidos se pueden acumular y fundir. El óxido fundido fluye a lo largo de los ^¿¿»^¿ X§£¿8. t-4afe¿ rebordes para producir películas continuas que aumentan dramáticamente la transferencia de calor a través de áreas substanciales a lo largo de los rebordes Esto aumenta los valores de flujo de calor inicial o de cresta 5 experimentados durante la solidificación inicial y resultan en una reducción dramática subsecuente en flujo de calor durante la solidificación de los óxidos que conduce a defectos de piel de cocodrilo Con una superficie de colada que tiene una textura formada 0 mediante un patrón aleatorio de proyecciones de pico agudo los óxidos solamente se pueden dispersar sobre las crestas individuales en lugar de a lo largo de áreas extendidas como en la textura rebordeada Consecuentemente, los óxidos fundidos no se pueden dispersar a través de una área extendida para aumentar dramáticamente el flujo de calor inicial Esta superficie por lo tanto es mucho menos sensible a defectos de piel de cocodrilo y también se ha mostrado que no necesita limpiarse tan completamente como la textura rebordeada para evitar estos defectos Las pruebas también han demostrado que la textura de patrón aleatorio es mucho menos propensa a defectos de superficie irregular y permite la colada de aceros residuales bajos con bajo contenido de azufre a velocidades de colada extremadamente elevadas del orden de 60 metros por minuto Debido a que el flujo de calor inicial durante la solidificación se reduce en comparación con la textura rebordeada los defectos de superficie irregular de baja velocidad no ocurren. A 5 velocidad elevada de colada, aún cuando ocurrirá el deslizamiento entre la fusión y la superficie de colada, esto no resulta en agrietamiento Se cree que esto se debe a dos razones. En primer lugar debido a que el régimen de transferencia de calor inicial es 10 relativamente bajo (del orden de 15 megawatts/m2 en comparación con 25 megawatts/m2 para una textura rebordeada), la pérdida intermitente de contacto debida al deslizamiento no resulta en dichas variaciones grandes de transferencia de calor local en las áreas de 15 deslizamiento. Además, la calidad aleatoria del patrón del patrón de textura resulta en una microestructura que es muy resistente a la propagación de grietas La Figura 3 traza valores de flujo de calor obtenidos durante la solidificación de muestras de acero 20 en dos substratos, el primero teniendo una textura formada por rebordes maquinados que tiene un paso de 180 micrones y una profundidad de 60 micrones y el segundo substrato siendo chorreado con granalla para producir un patrón aleatorio de proyecciones agudamente picudas que 25 tienen una densidad de superficie del orden de 20 crestas ÍX Jf& 2£. - áffl. ¿K ¡?u¿ --TÍS SI fe&sats por milímetro cuadrado y una profundidad de textura promedio de aproximadamente 30 micrones, el substrato exhibiendo un Valor de Rugosidad promedio Aritmético de 7 Ra . Se verá que la textura chorreada con granalla producida de calor de calor mucho más uniforme a través del período de solidificación. De manera más importante, no produce la cresta elevada de flujo de calor inicial seguida por una declinación aguda como se genera mediante la textura rebordeada que, como se explicó arriba, es una causa primaria de defectos de piel de cocodrilo. La superficie chorreada con granalla o substrato producido produjo valores de flujo de calor iniciales inferiores seguidos por una declinación mucho más gradual a valores que permanecieron superiores que aquellos obtenidos del substrato rebordeado a medida que progresa la solidi f icación . La figura 4 traza mediciones máximas de flujo de calor obtenidas en pruebas de inmersión sucesivas que utilizan un substrato rebordeado que tiene un paso de 180 micrones y una profundidad de reborde de 60 micrones y un substrato chorreado con granalla. Las pruebas prosiguieron con solidificación a partir de cuatro fusiones de acero de diferentes químicas de fusión. Las primeras tres fusiones fueron aceros residuales bajos de diferente contenido de cobre y la cuarta fusión fue una i^^^ iMftaty i sas, a." ¡ ^^^ fusión de acero residual elevado. En el caso de la textura rebordeada, el substrato se limpió mediante cepillado con alambre para las pruebas indicadas por las letras WB, pero no se llevó a cabo el cepillado antes de algunas de las pruebas como se indica mediante las letras NO No se llevó a cabo cepillado antes de cualquiera de las pruebas sucesivas utilizando el substrato chorreado con granalla. Se verá que el substrato chorreado con granalla produjo valores de flujo de calor máximos consistentemente inferiores al substrato rebordeado para todas las químicas de acero y sin ningún cepillado. El substrato texturizado produjo valores de flujo de calor consistentemente superiores y valores dramáticamente superiores cuando se detuvo el cepillado durante un período, indicando una sensibilidad muy superior a la acumulación de óxido sobre la superficie de colada. Las corazas solidificadas en las pruebas de inmersión a las que se refiere la Figura 4 se examinaron y se midieron los defectos de piel de cocodrilo. Los resultados de estas mediciones se trazan en la Figura 5. Se verá que las corazas depositadas sobre el substrato rebordeado exhibieron defectos de cocodrilo substanciales, mientras que las corazas depositadas sobre el substrato chorreado con granalla no mostraron defectos de cocodrilo en absoluto. Las corazas también se *%& : ? midieron para espesor total en ubicaciones a través de su área total para derivar mediciones de desviación convencional de espesor que se ajusta en la Figura 6. Se verá que la textura rebordead produjo fluctuaciones mucho 5 más amplias en desviación convencional de espesor que las corazas solidificadas hacia el substrato chorreado con granalla . La Figura 7 es una fotomicrografía de la superficie de una coraza solidificada hacia una textura rebordeada de paso de 180 micrones y profundidad de 20 micrones a partir de una fusión de acero que contiene, en peso, 0.05% de carbono, 0.6% de manganeso, 0.3% de silicio y menos de 0.01% de azufre. La coraza se depositó a partir de una fusión a 1580aC a una velocidad efectiva de colada de tira de 30 m/min. La tira exhibe un defecto de superficie irregular de baja velocidad en la forma de agrietamiento transversal claramente visible Este agrietamiento se produjo durante la solidificación inicial y se verá que no hay cambio en la microestructura superficie arriba y debajo del defecto. La Figura 8 es una sección longitudinal a través de la misma tira que la que se ve en la Figura 7. El agrietamiento de superficie transversal se puede ver claramente y también se verá que existe adelgazamiento de la tira en la región del defecto =Jd jg? £ita »«&£ -5 ¡?Hfa Las Figuras 9 y 10 son fotomicrografías que muestran la estructura superficial y una sección longitudinal a través de una coraza depositada sobre el mismo substrato rebordeado y a partir de la misma fusión de acero que la coraza en las Figuras 7 y 8, pero a una velocidad de colada efectiva mucho muy superior de 60 m/min. La tira exhibe un defecto de superficie irregular de alta velocidad en la forma de una zona transversal en la que existe adelgazamiento substancial de la tira y una marcada diferencia en la microestructura encima y debajo del defecto, aún cuando no es claramente visible el agrietamiento superficial en la sección de la Figura 10. Las Figuras 11, 12, 13 y 14 son fotomicrografías que muestran la nucleación superficial de corazas solidificadas hacia cuatro substratos diferentes que tienen texturas proporcionadas respectivamente por rebordes regulares de paso de 180 micrones y profundidad de 20 micrones (figura 11); rebordes regulares de paso de 180 micrones por profundidad de 60 micrones (Figura 12); proyecciones de pirámide regulares de espaciamiento de 160 micrones y altura de 20 micrones (Figura 13) y un substrato chorreado con granalla que tiene un Valor de Rugosidad Promedio Aritmético de 10 Ra (Figura 14). Las Figuras 11 y 12 muestran áreas de banda de nucleación extensas correspondientes a la textura de rebordes sobre los que los óxidos líquidos se dispersan durante la solidificación inicial. Las Figuras 13 y 14 exhiben áreas de nucleación menores que demuestran una dispersión menor de óxidos. La Figura 15 traza mediciones de cubrimiento de óxido respectivas, derivadas mediante análisis de imagen de las imágenes avanzadas en las Figuras 11 a 14 y proporciona una medición del cubrimiento de óxido radicalmente reducido que resulta de un patrón de proyecciones discretas. Esta figura muestra que el cubrimiento de óxido para el substrato chorreado con granalla fue muy parecido que para un patrón de rejilla regular de proyecciones de pirámide de altura de 20 micrones y espaciamiento de 160 micrones. Las Figuras 16 y 17 son fotomicrografías que muestran las secciones transversales a través de las corazas depositadas a una velocidad de colada de 60 m/min para una fusión de acero M06 típica (con residuales en peso de 0.007% de azufre, 0.44% de Cu, 0.009% de Cr , 0 003% de Mo, 0.02% de Ni , 0 003% de Sn ) hacia un substrato de cobre chorreado con granalla con un revestimiento protector de cromo (Figura 16) y hacia un substrato rebordeado de paso de 160 micrones y profundidad de 60 micrones cortado hacia un substrato * ?!?¡S¡£ Lé*???t '* * ^"^ chapado con cromo (Figura 17). Se verá que el substrato rebordeado produce una estructura de dendrita muy gruesa a medida que prosigue la solidificación, esta siendo exhibida por las dendritas gruesas en el lado de la 5 coraza alejado del substrato enfriado. El substrato chorreado con granalla produce una microestructura mucho más homogénea que es fina a través del espesor de la muestra . El examen de la microestructura producida por los substratos rebordeado y chorreado con granalla muestra que los substratos rebordeados tienden a producir un patrón de crecimiento dendrítico en el que las dendritas se dispersan de sitios de nucleación a lo largo de los rebordes . El examen de las corazas producidas con los substratos chorreados con granalla ha revelado una microestructura notoriamente homogénea que es muy superior a las estructuras más ordenadas que resultan de las texturas de patrón regular. La calidad aleatoria de la textura es muy importante al lograr una microestructura que es homogénea y resistente a la propagación de grietas. La textura chorreada con granalla también resulta en una reducción dramática en sensibilidad a defectos de piel de cocodrilo y de superficie irregular y permite la colada a velocidad elevada de aceros residuales bajos sin adición de azufre.

Con objeto de lograr estos resultados, es importante que el contacto entre la fusión de acero y la superficie de colada se confine a un patrón aleatorio de crestas discretas que se proyectan hacia la fusión. Esto requiere que las proyecciones discretas deben tener una formación con crestas y no tener áreas superficiales superiores extendidas, y que la densidad superficial y la altura de las proyecciones sean tales que la fusión pueda ser sustentada por las crestas sin fluir hacia las área rebajadas entre las mismas. Nuestros resultados y cálculos experimentales indican que a fin de lograr este resultado, las proyecciones deben tener una altura promedio de cuando menos 10 micrones y que la densidad superficial de las crestas debe ser entre 10 y 100 crestas por milímetro cuadrado. Una textura aleatoria apropiada se puede impartir a un substrato de metal mediante chorro de granalla con materiales en partículas duras tales como alúmina, sílice, o carburo de silicio que tienen un tamaño de partícula del orden de 0.7 a 1.4 mm . Por ejemplo, una superficie de rodillo de cobre se puede chorrear con granalla de esta manera para imponer una textura apropiada y la superficie texturizada protegida con un revestimiento de cromo delgado del orden de 59 micrones de espesor. Alternativamente, sería posible aplicar una superficie texturizada directamente a un substrato de níquel sin* revestimiento protector adicional . También es posible lograr una textura aleatoria apropiada formando un revestimiento mediante deposición química o electrodeposición . En este caso, el material de revestimiento se puede seleccionar de manera de contribuir a conductividad térmica elevada y flujo de calor incrementado durante la solidificación También se puede seleccionar de modo que los productos de oxidación en el acero exhiban baja humectabilidad sobre el material de revestimiento, con la propia fusión de acero teniendo una mayor afinidad para el material de revestimiento y, por lo tanto, humectando el revestimiento en preferencia a los óxidos. Se ha determinado que dos materiales apropiados son la aleación de níquel, cromo y molibdeno comercialmente disponible bajo el nombre comercial "HASTALLOY C" y la aleación de níquel, molibdeno y cobalto comercialmente disponible bajo el nombre comercial "T800" . La Figura 18 traza las mediciones máximas de flujo de calor obtenidas en pruebas de inmersión sucesivas utilizando un substrato de cromo rebordeado y en pruebas similares utilizando un substrato texturizado al azar de material de aleación "T800". En las pruebas ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^£ que utilizan un substrato rebordeado los valores de flujo de calor incrementaron a valores elevados a medida que los óxidos se acumulan. Los óxidos luego se eliminaron por cepillado después de la inmersión No. 20 resultando en una calda dramática en valores de flujo de calor seguida por un incremento debido a la acumulación de óxido a través de las inmersiones Nos. 26 a 32, después de lo cual los óxidos se eliminaron por cepillado y el ciclo se repitió. En las pruebas en el substrato de "T800", el substrato no se limpió y cualesquiera depósitos de óxido simplemente se dejaron acumular a través del ciclo completo de pruebas. Se verá que los valores de flujo de calor obtenidos con el substrato de cromo rebordeado son superiores que con el substrato de "T800", pero exhiben las variaciones típicas asociadas con la fusión y resolidificación a medida que los óxidos se acumulan, cuyas variaciones ocasionan los defectos de piel de cocodrilo en la tira colada. Las mediciones de flujo de calor obtenidas con el substrato de "T800" son inferiores a aquellas obtenidas con la superficie de cromo rebordeada, pero son notoriamente uniformes indicando que la acumulación de óxido no crea ningunas perturbaciones de flujo de calor y, por lo tanto, no será un factor durante la colada. El substrato de "T800" en estas pruebas tuvo un valor de R0 de 6 micrones. También se ha mostrado que las corazas depositadas sobre substratos de "T800" texturizados aleatoriamente son de espesor mucho más uniforme que aquellas depositadas sobre substratos de cromo. La medición de desviación convencional de espesor de corazas depositadas sobre substratos de "T800" ha sido consistentemente cuando menos 50% inferior que las mediciones equivalentes en corazas depositadas sobre substratos de cromo rebordeados, indicando la producción de corazas de espesor notoriamente uniforme que no exhiben ningunas distorsiones de la clase que produce deformación de piel de cocodrilo. Estos resultados se confirman mediante examen microscópico de las corazas de prueba La Figura 19 es una fotomicrografía de la sección transversal de una coraza de acero típica solidificada hacia un substrato de cromo rebordeado, mientras que la Figura 20 muestra una fotomicrografía de una coraza como se deposita sobre un substrato de "T800" en la misma prueba. Se verá que la última coraza es de sección transversal mucho más uniforme y también es de microestructura más uniforme a través de su espesor. Resultados similares a aquellos obtenidos con el substrato de "T800" también se han logrado con el substrato texturizado aleatoriamente de "HASTALLOY C" La Figura 21 es una fotomicrografía de una coraza solidificada hacia dicho substrato. Esta coraza no es tan uniforme o tan gruesa como la coraza depositada sobre el substrato de "T800" como se ilustra en la Figura 20. Esto es debido a que el acero M06 respectivo exhibe humectabilidad ligeramente inferior sobre el substrato de "HASTALLOY C" que sobre el substrato de "T800" y así la solidificación no prosigue tan rápidamente. En ambos casos, sin embargo, la coraza es más gruesa y más uniforme que las corazas correspondientes obtenidas con superficies de cromo rebordeadas y la prueba ha mostrado que la solidificación no se afecta por acumulación de óxido de manera que la limpieza de las superficies de colada no será un factor crítico. Las Figuras 22 a 26 ilustran un fundidor de tira continua de rodillo doble que se puede operar de conformidad con la presente invención. Este fundido comprende un bastidor 11 de máquina principal que está parado sobre el suelo 12 de fábrica. El bastidor 11 soporta un carro 13 de rodillos de colada que es horizontalmente movible entre una estación 14 de ensamblado y una estación 15 de colada. El carro 13 lleva un par de rodillos 16 de colada paralelos a los que el metal fundido se suministra durante una operación de colada desde un cucharón 17 a través de un distribuidor „ .. -i, • a."^..-;. . - &. J¡&, 3-MaB faagQ, -- 3>-^ 7< ?' , . ? Y Yi& ií 18 y la boquilla 19 de entrega para crear un estanque 30 de colada. Los rodillos 16 de colada son enfriados por agua de manera que las corazas se solidifican sobre las superficies 16A de rodillo en movimiento y se llevan 5 juntas en el agarre entre los mismos para producir un producto 20 de tira solidificado en la salida de rodillo. Este producto se alimenta a un embobinador 21 convencional y subsecuentemente se puede transferir a un segundo embobinador 22. Un receptáculo 23 está montado en el bastidor de máquina adyacente a la estación de colada y el metal fundido se puede desviar hacia este receptáculo a través de una canaleta 24 de derrame en el distribuidor o mediante retiro de un tapón 25 de emergencia en un lado del distribuidor si existe una mala formación severa de producto u otro mal funcionamiento severo durante una operación de colada. El carro 13 de rodillo comprende un bastidor 31 de carro montado por ruedas 32 sobre rieles 33 que se extienden a lo largo de parte del bastidor 11 de máquina principal mediante lo cual el carro 13 de rodillo como un entero se monta para movimiento a lo largo de los rieles 33. El bastidor 31 de carro lleva un par de soportes 34 de rodillo en los que los rodillos 16 están montados giratoriamente. Los soportes 34 de rodillo están montados en el bastidor 31 de carro interacoplando miembros 35, 36 de corredera complementarios para permitir que los soportes se. muevan en el carro bajo la influencia de unidades 37, 38 de cilindro hidráulico para ajustar el agarre entre los rodillos 16 de colado y permitir que los rodillos se muevan rápidamente en separación durante un intervalo corto de tiempo cuando se requiere para formar una línea transversal de debilidad a través de la tira como se explicará con mayor detalle más adelante. El carro es movible como un entero a lo largo de los rieles 33 mediante accionamiento de una unidad 39 de pistón y cilindro hidráulica que accionamiento doble, conectada entre una ménsula 40 de impulsión sobre el carro de rodillos y el bastidor de máquina principal de manera de ser accionable para mover el carro de rodillos entre la estación 14 de ensamblado y la estación 15 de colada y vice versa. Los rodillos 16 de colada se giran en sentido contrario a través de las flechas 41 de impulsión desde un motor eléctrico y transmisión montados en el bastidor 31 de carro. Los rodillos 16 tienen paredes periféricas de cobre formadas con una serie de pasajes de agua de enfriamiento que se extienden longitudinalmente y circunferencialmente espaciados, suministrados con agua de enfriamiento a través de los extremos de rodillo desde ductos de suministro de agua en las flechas 41 de impulsión de rodillo que están conectados a mangueras 42 de suministro de agua a través de glándulas 43 giratorias. El rodillo típicamente puede ser de aproximadamente 500 mm de diámetro y hasta 2000 mm de largo a fin de producir producto de tira de 2000 mm de ancho . El cucharón 17 es de construcción completamente convencional y está sustentado a través de un yugo 45 en una grúa superior desde donde se puede llevar hacia posición desde una estación de recepción de metal caliente. El cucharón está equipado con una varilla 46 de tapón accionable mediante un cilindro servo para permitir que el metal fundido fluya desde el cucharón a través de una boquilla 47 de salida y cubierta 48 refractaria hacia el distribuidor 18. El distribuidor 18 se forma como un plato ancho hecho de un material refractario tal como óxido de magnesio (MgO) Un lado del distribuidor recibe metal fundido desde el cucharón y se proporciona con el derrame 24 antes mencionado y el tapón 25 de emergencia. El otro lado del distribuidor se proporciona con una serie de aberturas 52 de salida de metal, longitudinalmente espaciadas. La parte inferior del distribuidor lleva ménsulas 53 de montaje para montar el distribuidor hacia el bastidor 31 de carro de rodillos y se proporciona con ^¡¡£|¡¡^ aberturas para recibir clavijas 54 de indicación en el bastidor de carro, de manera de colocar de manera precisa el distribuidor. La boquilla 19 de entrega se forma como un cuerpo alargado hecho de un material refractario tal como grafito de alúmina. Su parte inferior está ahusada de manera de convergir hacia adentro y descendentemente de manera que se pueda proyectar hacia el agarre entre los rodillos 16 de colada. Se proporciona con una ménsula de montaje 60 mediante lo cual para soportarla sobre el bastidor de carro de rodillos y su parte superior está formada con pestañas laterales que se proyectan hacia afuera 55 que se colocan sobre la ménsula de montaje. La boquilla 19 puede tener una serie de pasajes de flujo espaciados horizontalmente que se extienden generalmente en forma vertical para producir una descarga de velocidad apropiadamente baja de metal a través de la anchura de los rodillos y para entregar el metal fundido hacia el agarre entre los rodillos sin incidencia directa sobre las superficies de rodillo en las que ocurre la solidificación inicial. Alternativamente, la boquilla puede tener una sola salida de ranura continua para entregar una cortina de baja velocidad de metal fundido directamente hacia el agarre entre los rodillos y/o puede estar sumergida en el estanque de metal fundido.

El estanque está confinado en los extremos de los rodillos mediante un par de placas 56 de cierre laterales que se retienen contra los extremos 57 escalonados de los rodillos cuando el carro de rodillos está en la estación de colada. Las placas 56 de cierre laterales están hechas de un material refractario fuerte, por ejemplo nitruro de boro, y tiene bordes 81 laterales escalonados para coincidir con la curvatura de los extremos 57 escalonados de los rodillos. Las placas laterales pueden estar montadas en sujetadores 82 de placa que son movibles en la estación de colada mediante accionamiento de un par de unidades 83 de cilindro hidráulico para llevar las placas laterales hacia acoplamiento con los extremos escalonados de los rodillos de colada para formar cierres de extremo para el estanque de metal fundido formado en los rodillos de colada durante una operación de colada. Durante una operación de colada, la varilla 46 de tapón de cucharón se acciona para permitir que el metal fundido se vierta desde el cucharón al distribuidor a través de la boquilla de entrega de metal desde donde fluye a los rodillos de colada. El extremo de cabeza limpio del producto 20 de tira se guía mediante accionamiento de una mesa 96 blindada a las mordazas del e bobmador 21. La mesa 96 blindada cuelga desde los , * «9* A*-** -- ' s A> montajes 97 de pivote en el bastidor principal y se puede oscilar hacia el embobinado^ mediante accionamiento de una unidad 98 de cilindro hidráulica después de que se ha formado el extremo de cabeza limpio. La mesa 96 puede operar contra una aleta 99 de guía de tira superior accionada mediante un pistón y una unidad 101 de cilindro y el producto 20 de tira se puede confinar entre un par de rodillos 102 laterales verticales. Después de que el extremo de cabeza se ha guiado hacia las mordazas del embobinador, el embobinador se hace girar para embobinar el producto 20 de tira y la mesa blindada se deja oscilar nuevamente a su posición inoperante en donde sencillamente cuelga desde el bastidor de máquina libre del producto que se toma directamente hacia el embobinador 21 El producto 20 de tira resultante se puede transferir subsecuentemente al embobinador 22 para producir una bobina final para transporte lejos del fundidor . Los detalles completos de un fundidor de rodillos dobles de la clase ilustrada en las Figuras 12 a 16 se describen más completamente en nuestras Patentes de Estados Unidos 5,184,668 y 5,277,243 y en la Solicitud de Patente Internacional PCT/AU93/00593. De conformidad con la presente invención, las paredes periféricas de cobre de los rodillos 16 se pueden W* ¡M&*i.'

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1.- Un método para colar continuamente tira de acero que comprende soportar un estanque de colada de 5 metal fundido sobre una o más superficies de colada enfriadas y mover la superficie o superficies de colada enfriadas para producir una tira solidificada que se mueve en alejamiento del estanque de colada, en donde la o cada superficie de colada está texturizada mediante un 10 patrón aleatorio de proyecciones discretas que tienen crestas puntiagudas con una distribución superficial de entre 10 y 100 crestas por milímetro cuadrado y una altura promedio de cuando menos 10 micrones.

2.- Un método de conformidad con la 15 reivindicación 1, en donde la altura promedio de las proyecciones discretas es cuando menos 20 micrones.

3.- Un método de conformidad con la reivindicación 1 o reivindicación 2, en donde la tira se mueve en alejamiento del estanque de colada a una 20 velocidad de más de 40 metros por minuto. 4- Un método de conformidad con la reivindicación 3, en donde la tira se mueve en alejamiento del estanque de colada a una velocidad de entre 50 y 65 metros por minuto. 25 5. - Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el acero fundido es un acero residual bajo que tiene un contenido de azufre de no más de 0.025%. 6.- Un método de conformidad con cualquiera de 5 las reivindicaciones anteriores, en donde se encuentra un par de las superficies de colada constituidas por superficies periféricas de un par de rodillos de colada paralelos que forman un agarre entre los mismos, el acero fundido se introduce hacia el agarre entre los rodillos 10 de colada para crear el estanque de colada soportado sobre las superficies de colada de los rodillos inmediatamente arriba del agarre, y los rodillos de colada se hacen girar para entregar la tira solidificada descendentemente desde el agarre. 15 7. - Un método de conformidad con la reivindicación 6, en donde el acero fundido se entrega hacia el agarre entre los rodillos de colada a través de una boquilla de entrega de metal dispuesta arriba del agarre . 20 8.- Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la o cada superficie de colada se define mediante un substrato chorreado con granalla cubierto por un revestimiento protector . 25 . - Un método de conformidad con la a* L-ZÍÍHIßb V ? sY ..^HL . a reivindicación 8, en donde el revestimiento protector es un revestimiento de metal electrochapado . 10.- Un método de conformidad con la reivindicación 9, en donde el substrato es cobre y el revestimiento chapado es de cromo. 11.- Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la o cada superficie de colada es una superficie chorreada con granalla . 12.- Un método de conformidad con la reivindicación 11, en donde la superficie chorreada con granalla se forma de níquel. 13.- Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la o cada superficie de colada se define mediante un revestimiento depositado hacia un substrato para producir la textura aleatoria de esa superficie 1

4.- Un método de conformidad con la reivindicación 13, en donde el revestimiento se forma mediante deposición química. 15 - Un método de conformidad con la reivindicación 13, en donde el revestimiento se forma mediante electrodeposición 16.- Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en donde el revestimiento se forma de un material que tiene una baja afinidad para los productos de oxidación en el acero fundido de manera que el propio acero fundido tiene mayor afinidad para el material de revestimiento, y por lo tanto, humecta el revestimiento en preferencia a los productos de oxidación. 17.- Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en donde el revestimiento se forma de una aleación de níquel, cromo y molibdeno 18.- Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en donde el revestimiento se forma de una aleación de níquel, molibdeno y cobalto 19.- Un aparato para colar continuamente tira de acero, que comprende un par de rodillos de colada que forman un agarre entre los mismos, una boquilla de entrega de acero fundido para la entrega de acero fundido hacia el agarre entre los rodillos de colada para formar un estanque de colada de acero fundido soportado sobre las superficies de rodillo de colada inmediatamente arriba del agarre, y un medio de impulsión de rodillos para impulsar los rodillos de colada en direcciones de rotación contrarias para producir una tira de acero solidificada entregada descendentemente desde el agarre. TSf *Í?É en donde las superficies de colada de los rodillos están cada una texturizadas por un patrón aleatorio de proyecciones discretas que tienen crestas puntiagudas con una distribución superficial de entre 10 y 100 crestas 5 por milímetro cuadrado y una altura promedio de cuando menos 10 micrones. 20.- Un aparato de conformidad con la reivindicación 19, en donde la altura promedio de las proyecciones discretas es cuando menos 20 micrones. 10 21.- El aparato de conformidad con la reivindicación 19 o reivindicación 20, en donde las superficies de colada de los rodillos están cada una definidas por un substrato chorreado con granalla cubierto por un revestimiento protector. 15 22.- Un aparato de conformidad con la reivindicación 21, en donde el revestimiento protector es un revestimiento de metal electrochapado . 23.- Un aparato de conformidad con la reivindicación 22, en donde el substrato es cobre y el 20 revestimiento chapado es de cromo. 24.- Un aparato de conformidad con la reivindicación 19 o reivindicación 20, en donde las superficies de colada de los rodillos son superficies chorreados con granalla. 25 2

5.- Un aparato de conformidad con la ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ T^^^g^^^^^ reivindicación 24, en donde las superficies de colada chorreadas con granalla de los rodillos se forman de níquel . 2

6.- Un aparato de conformidad con la reivindicación 29 o reivindicación 20, en donde las superficies de colada de los rodillos se definen cada una mediante un revestimiento depositado hacia un substrato de manera de producir la textura aleatoria de la superficie . 2

7.- Un aparato de conformidad con la reivindicación 26, en donde el revestimiento se forma mediante deposición química. 2

8.- Un aparato de conformidad con la reivindicación 26, en donde el revestimiento se forma mediante electrodeposición . 2

9.- Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 216 a 28, en donde el revestimiento se forma de una aleación de níquel, cromo y molibdeno . 30.- Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 26 a 28, en donde el revestimiento se forma de una aleación de niquel, molibdeno y cobalto. «Án- S&- JAS*-""*'