MXPA05000464A

MXPA05000464A - Instalacion para laminado de colada.

Info

Publication number: MXPA05000464A
Application number: MXPA05000464A
Authority: MX
Inventors: Klaus Maiwald
Original assignee: Km Europa Metal Ag
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2005-01-10
Publication date: 2005-07-15
Also published as: CN100366362C; BRPI0404648A; KR101148631B1; EP1555074B1; US7028748B2; DK1555074T3; RU2005100728A; DE102004002124A1; ES2297325T3; ATE383214T1; PT1555074E; MY141802A; US20050150630A1; AU2004235624A1; ZA200410056B; DE502004005898D1; KR20050074888A; JP2005199348A; CN1640582A; EP1555074A1

Abstract

Una instalacion para la colada continua de cintas de aluminio conforme a la forma de construccion convencional comprende dos cilindros (1, 2) de colada que giran en contrasentido, entre los que se configura un intersticio (4) de colada. De conformidad con la invencion el primer cilindro (1) de colada consiste, al menos en la region de su borde periferico, de un material de cobre, y el otro, segundo cilindro (2) de colada, consiste al menos en la region de su borde periferico de un material de acero. El material de cobre debera tener una capacidad de conduccion termica ?K de 230 a 260 W/m¦K, y el material de acero una capacidad de conduccion termica ?S de 30 a 40 W/mK. Contrariamente a la opinion reinante de que solamente es posible colar con cilindros de colada hechos de materiales iguales para asegurar un crecimiento uniforme de los cristales, de conformidad con la invencion se propone una asociacion de cilindros de colada de acero y cobre. Para asegurar una estructura de colada de alta calidad, la diferencia en la capacidad de conduccion termica de los cilindros de colada no debera exceder el factor de 5 a 9. Se comprobo que es particularmente favorable una relacion de la capacidad de conduccion termica ?K del material de cobre y de la capacidad de conduccion termica ?S del material de acero de 6:1a8:1.

Description

INSTALACIÓN PARA LAMINADO DE COLADA DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a una instalación para laminado de colada, para la colada continua de cintas de metal, en particular de cintas de aluminio, la cual comprende dos cilindros de colada de rotación contraria entre los que se configura un intersticio de colada. Durante el laminado de colada se vierte un caldo metálico líquido entre dos cilindros de colada que giran en sentido opuesto, que se disponen horizontales, verticales o inclinados. Con esto la cinta solidifica entre ambos cilindros de colada y se sigue transportando continuamente en el proceso . Lo que se conoce como colada de cinta de aluminio en cilindros duales es un proceso que se usa desde hace algunos años . Con este proceso se producen usualmente grosores de cinta en el intervalo de 1 mm a 10 mm. El método se caracteriza por dos cilindros de colada que usualmente se disponen verticalmente superpuestos, entre los cuales se produce un intersticio de colada que corresponde al grosor de cinta deseado. Los cilindros de colada que tienen la estructura convencional ahora en uso poseen un núcleo cilindrico, usualmente de acero, el cual se usa para conducir agua REF:159095 refrigerante, y una camisa unida al núcleo. Como material de la camisa se usan usualmente materiales con alta capacidad de conducción térmica, como cobre o aleaciones de cobre para el laminado de colada de acero. Para la colada de metales no férricos se usan usualmente camisas de acero. Como material para la producción de camisas de acero se usan aceros altamente resistentes, con los elementos de aleación C, Mn, Ni, Cr, Mo, V, los cuales a la temperatura ambiente tienen resistencias de entre 800 MPa y 1,200 MPa. En el caso de estos materiales la desventaja consiste en su limitada capacidad de conducción térmica, la cual usualmente se encuentra en el intervalo de 25 a 50 W/m-K. En virtud de la reducida capacidad de conducción térmica de las camisas de acero también se ven restringidas las velocidades de colada que se pueden obtener. En función de la aleación se obtienen hoy en día rendimientos de colada en el intervalo de 0.7 a 1.2 t/m/h. Los conjuntos accesorios de una instalación para laminado de colada, como son los hornos de fundición y vertido asi como los dispositivos de arrollamiento están diseñados para adaptarse a estas velocidades medias de colada . En el caso de las camisas de cobre o aleaciones de cobre se usan preponderantemente materiales de cobre con capacidades de conducción térmica en el intervalo de 200 a 370 W/m-K. En particular con aleaciones especiales a base de cobre y cobalto y berilio, es posible producir cintas de aluminio con cilindros de colada de cobre en condiciones de producción. En virtud de la capacidad de conducción térmica hasta diez veces más alta de las aleaciones de cobre es posible evacuar considerablemente más calor del caldo metálico, de manera que es posible obtener rendimientos de colada sustancialmente mayores en las instalaciones para laminado de colada. En ensayos se obtuvieron hasta ahora rendimientos de colada de 2.5 t/m/h a 2.8 t/m/h. Además de la alta resistencia y alto límite elástico (Rp0.2 > 450 MPa) , las aleaciones de cobre adecuadas para cilindros de colada deben poseer además altos valores para la dilatación A5. En el uso de cilindros de colada con camisa de cobre constituyen una desventaja los costos comparativamente altos de los cilindros de colada, los cuales únicamente se amortizan con rendimientos correspondientemente altos de colada, lo cual, sin embargo, no siempre es el caso. Por lo tanto, a partir del estado de la técnica la invención tiene por objeto incrementar la capacidad de rendimiento y mejorar el costo de una instalación para laminado de colada, en particular para la colada continua de cintas de aluminio . De acuerdo con la invención, la solución de este problema consiste en una instalación para laminado de colada de conformidad con las características de la reivindicación 1.

La idea esencial de la invención es el uso de diferentes asociaciones de materiales en las regiones del borde de ambos cilindros de colada que entran en contacto con la cuerda de metal. De conformidad con la invención uno de los dos cilindros de colada está constituido al menos en el área del borde de un material de cobre, en tanto que el otro, segundo cilindro de colada está constituido al menos en el área del borde de un material de acero. Contrariamente a la opinión actual en el ámbito especializado, de conformidad con la invención se asocian dos cilindros de colada con materiales que tienen diferente capacidad de conducción térmica. De esta manera es posible operar las instalaciones para laminado de colada en un punto de operación óptimo para la preparación y alimentación del caldo metálico, para el rendimiento de colada y para las máquinas arrolladoras , lo cual conduce a un incremento del rendimiento. Adicionalmente es posible aprovechar las ventajas de la economía de un cilindro de colada de acero asociadas a la alta capacidad de colada de un cilindro de cobre, mediante lo cual es posible reducir los costos de la instalación. Las configuraciones y refinamientos convenientes de la idea fundamental de la invención son objeto de las reivindicaciones subordinadas 2 a 1 . Fundamentalmente es posible que ambos cilindros de colada estén constituidos de material macizo. Con esto queremos decir que el primer cilindro de colada está constituido completamente de un material de cobre y el otro, segundo cilindro de colada está constituido completamente de un material de acero. Sin embargo, convenientemente cada cilindro de colada comprende un núcleo cilindrico de un material de acero y, unida a éste, una región del borde en la forma de una camisa, siendo que la camisa del primer cilindro de colada consta de un material de cobre y la camisa del segundo cilindro de colada de un material de acero. Hasta ahora se ha partido de la idea de que para producir en la cinta de aluminio una estructura de colada capaz de ser procesada debe tener lugar una evacuación térmica lo más homogénea posible en el intersticio de colada de una instalación para laminado de colada. A consecuencia de esto solamente se trabajó con cilindros de colada de materiales del mismo tipo, con el fin de asegurar un crecimiento uniforme de los cristales. Apartándonos de este concepto proponemos más bien el asociar un cilindro de colada de cobre con capacidad de conducción térmica reducida a un cilindro de colada de acero. El material de cobre deberá tener una capacidad de conducción térmica ?? de 200 a 370 W/m-K, en particular de 230 W/m-K a 260 W/m-K, y el material de acero una capacidad de conducción térmica Xs de 25 a 50 W/m-K, en particular de 30 W/m-K a 40 W/m-K. Las capacidades de conducción térmica ? de los materiales de cobre precedentemente mencionadas en asociación con las altas resistencias de Rp0.2 > 500 MPa exigidas las obtienen en particular las aleaciones CuCoBe (Cobre, Cobalto, Berilio) o CuNiBe (Cobre, Níquel, Berilio) o CuNiSi (Cobre, Níquel, Silicio) . No obstante que en el caso de asociaciones de cilindros de colada de acero y cobre la evacuación térmica del intersticio de colada resulta ser considerablemente diferente, con una asociación de este tipo es posible producir una estructura de la colada de alta calidad. Esto es posible en particular si la diferencia en la capacidad de conducción térmica de los cilindros no excede el factor 5 a 9. Se comprobó que es particularmente favorable una relación de la capacidad de conducción térmica ?? del material de cobre con respecto a la capacidad de conducción térmica s del material de acero de 6:1 a 8:1. Con una proporción de las capacidades de conducción térmica en el intervalo de 5:1 a 9:1 de los cilindros de colada se asegura que en la cinta colada no se produce una marcada franja de licuación, desfavorable, la cual influye negativamente en la calidad de la- cinta colada. La franja de licuación en la que se integran los cristales de ambos lados se mantiene sustancialmente en el centro de la cinta colada.

En las investigaciones prácticas tampoco se observó una segregación excesiva de los elementos de la aleación a lo largo de la sección transversal de la cinta. Con las asociaciones de cilindros que satisfacen los parámetros precedentemente descritos también se evita una marcada formación alargada de los cristales en la estructura. Una configuración particularmente favorable de la instalación para laminado de colada de conformidad con la invención propone que el primer cilindro de colada, es decir, el cilindro de colada de cobre se use como cilindro inferior, en virtud de que en el cilindro de colada inferior se debe evacuar una mayor cantidad de calor. Asimismo es conveniente que las superficies de camisa de los cilindros de colada tengan una aspereza superficial equivalente a RA de 0.2 µp? a 0.8 µp?. De esta manera es posible producir una cinta de aluminio con superficie de alta calidad.

Se ha comprobado que mediante el uso de cilindros de colada con la relación precedentemente mencionada de capacidad de conducción térmica es posible en la colada continua de aleaciones de aluminio incrementar los rendimientos de colada a valores de 1.5 t/m/h a 2.5 t/m/h. En otra configuración favorable el primer cilindro de colada puede tener un revestimiento de un material con una menor capacidad de conducción térmica en comparación con el material de cobre. Preferiblemente el revestimiento consta de níquel o de una aleación de níquel . Mediante esto es posible reducir la evacuación del calor del proceso a través del cilindro de colada, de manera que es posible usar también materiales básicos con mayor capacidad de conducción térmica. La capacidad de conducción térmica ?? del revestimiento debiera ser inferior a 100 W/m-K. Se considera particularmente conveniente una capacidad de conducción térmica ?? del revestimiento de 60 W/m-K a 80 W/m-K. Además el revestimiento debiera tener un grosor de capa de entre 0.5 ram y 2.0 mm, en particular de 1.0 mm La resistencia del reves imiento, en particular de un revestimiento de níquel se debiera encontrar entre 180 HB y 420 HB. Para la práctica se considera particularmente adecuado un revestimiento con una resistencia entre 220 HB y 380 HB. Además de un revestimiento de níquel o respectivamente una aleación de níquel también es posible usar revestimientos de materiales cerámicos o de materiales metálicos como capa aplicada por proyección, por ejemplo, MCrAlY. En el caso de MCrAlY la "M" representa un metal, por ejemplo, hierro (Fe), níquel (Ni) o cobalto (Co) o respectivamente una combinación de estos elementos con cromo, aluminio e itrio (Fe/Ni/CoCrAlY) . Pero fundamentalmente también es imaginable combinar varias capas una con otra para reducir la capacidad de conducción térmica e incrementar la resistencia del primer cilindro de colada, siendo que la camisa externa en cada caso debiera tener la resistencia más alta. Alternativamente o en combinación con un revestimiento es posible proporcionar una textura en las superficies de camisa de los cilindros de colada. El texturizado se puede producir, por ejemplo, mediante el efecto mecánico como de chorro de arena o lo similar. Mediante la estructura de superficie texturizada de los cilindros de colada es posible influir en la transferencia térmica del caldo metálico a los cilindros de colada. Para reducir lo abombado de la cinta colada, en la instalación para laminado de colada de conformidad con la invención los cilindros de colada preferiblemente tienen perfiles diferentes . Para compensar la separación elástica de la disposición de cilindros de colada se proporciona en ambos cilindros de colada un perfil convexo, siendo que el exceso de altura del diámetro en el centro del cilindro es de aproximadamente 0.05 mm a 1.0 mm. El exceso de altura del perfil del segundo cilindro de colada (cilindro de colada de acero) es menor en virtud de su mayor rigidez que el exceso de altura del perfil del primer cilindro de colada (cilindro de colada de cobre) . A continuación la invención se describe con más detalle mediante los ejemplos de realización que se representan en los dibujos. Muestran: Figura 1 en forma de representación técnica simplificada la disposición de cilindros de colada de una instalación para laminado de colada de conformidad con la invención; Figura 2 asimismo en forma esquemática ambos cilindros de colada de una segunda forma de realización, y Figura 3 los cilindros de colada de una tercera forma de realización. La figura 1 muestra en forma técnicamente muy simplificada los dos cilindros 1, 2 de colada de una instalación para laminado de colada para la colada en cuerda o continua de cinta de aluminio, con el horno 3 de fundición y vertido asociado. Ambos cilindros 1, 2 de colada se disponen superpuestos, siendo que entre ambos cilindros 1, 2 de colada se ajusta un intersticio 4 de colada que corresponde al grosor de cinta deseado. El caldo metálico de aluminio líquido que se encuentra en reserva en el horno 3 de fundición se le alimenta a los cilindros 1, 2 de colada a través de una linea 5 de alimentación y llega entre los cilindros 1, 2 de colada que giran en contrasentido. Con esto la cinta 6 de aluminio solidifica entre ambos cilindros 1, 2 de colada y a continuación se sigue conduciendo continuamente en el proceso.

En la instalación de conformidad con la figura 1 el primer cilindro 1 de colada inferior está constituido de un material de cobre, siendo que en cambio el segundo cilindro 2 de colada superior está constituido de un material de acero. De conformidad con la invención el primer cilindro 1 de colada de un material de cobre tiene una capacidad de conducción térmica ?? de 230 a 260 W/m-K. El material de acero del segundo cilindro 2 de colada tiene una capacidad de conducción térmica ?3 de 30 a 40 W/m-K. En los cilindros 7, 8 de colada de una instalación para laminado de colada que se representan en la figura 2, cada uno de los cilindros 7, 8 de colada comprende un núcleo 9, 10 cilindrico de un material de acero. Entre los cilindros 7, 8 de colada se configura nuevamente un intersticio 11 de colada que corresponde al grosor de cinta deseado. Las regiones del borde periférico de cada cilindro 7, 8 de colada están constituidas en cada caso por una camisa 12, 13. Las camisas 12, 13 por regla general se aplican mediante zunchado sobre los núcleos . Pero fundamentalmente también son posibles otras técnicas de aplicación, por ejemplo montándolas o mediante aprisionamiento mecánico. La camisa 12 del primer cilindro 7 de colada inferior está constituida de un material de cobre, siendo que en cambio la camisa 13 del segundo cilindro 8 de colada superior está constituida de un material de acero. También en esta forma de realización el material de cobre tiene una capacidad de conducción térmica de 230 a 260 W/m-K, y el material de acero una capacidad de conducción térmica de 30 a 40 W/m-K. En la práctica la capacidad de conducción térmica ?? del material de cobre y la capacidad de conducción térmica ?d del material de acero deberían estar en una relación de 5:1 a 9:1, preferiblemente de 6:1 a 8:1 una respecto a otra. Ambos cilindros 14, 15 de colada que se representan en la figura 3 concuerdan con la estructura fundamental precedentemente explicada. El primer cilindro 14 inferior tiene un núcleo 16 cilindrico de un material de acero y una camisa 17 de un material de cobre, siendo que en cambio el segundo cilindro 15 de colada superior está constituido en el núcleo 18 como también en la camisa 19 de un material de acero. En lo referente a las magnitudes teóricas con respecto a la capacidad de conducción térmica se aplican las especificaciones indicadas de conformidad con la invención. El primer cilindro 14 de colada está provisto con un revestimiento 20 de un material que con respecto al material de cobre de la camisa 17 tiene una capacidad de conducción térmica ?? inferior. En la práctica el revestimiento 20 debe tener una capacidad de conducción térmica ?? inferior a 100 W/m-K, preferiblemente de 60 a 80 W/m-K. Como material para el revestimiento se usan níquel o una aleación de níquel . También es posible el revestimiento con capas metálicas o cerámicas aplicadas por proyección. En el caso de un revestimiento de un material metálico se considera en particular en un revestimiento de MCrAlY.

El revestimiento 20 debe tener un grosor de capa entre 0.5 a 2.0 mm, siendo que para la práctica se considera particularmente favorable un grosor de capa de 1.0 mm. Además, en cuanto se configure como níquel o aleación de níquel galvanizada, el revestimiento 20 debe tener una resistencia de 180 a 420 HE, preferiblemente entre 220 a 380 HB, mediante lo cual se obtiene una protección efectiva contra el desgaste, lo cual representa una ventaja para la vida útil del cilindro 14 de colada. Para producir una cinta de aluminio con superficie de alta calidad, fundamentalmente la aspereza superficial de las superficies 21-26 de camisa de los cilindros 1, 2; 7, 8; 14, 15 de colada debiera encontrarse en todos los tres ejemplos de realización precedentemente descritos en el intervalo entre Ra 0.2 a 0.8 mm. Adicionalmente es posible influir en la transferencia térmica del caldo de aluminio a los cilindros 1, 2; 7, 8; 14, 15 de colada proporcionando un texturizado en las superficies 21-26 de camisa de los cilindros 1, 2; 7, 8; 14, 15 de colada. Con esto se le proporciona a las superficies 21-26 de camisa de los cilindros 1, 2; 7, 8; 14, 15 una topografía que se ajusta a la transferencia térmica deseada. Lista de símbolos de referencia 1 Cilindro de colada 2 Cilindro de colada 3 Horno de fundición y vertido 4 Intersticio de colada 5 Conducto de alimentación 6 Cinta de aluminio 7 Cilindro de colada 8 Cilindro de colada 9 Núcleo 10 Núcleo 11 Intersticio de colada 12 Camisa 13 Camisa 14 Cilindro de colada 15 Cilindro de colada 16 Núcleo 17 Camisa 18 Núcleo 19 Camisa 20 Revestimiento 21 Superficie de camisa 22 Superficie de camisa 23 Superficie de camisa 24 Superficie de camisa 25 Superficie de camisa 26 Superficie de camisa Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES
Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Instalación para laminado de colada, para la colada continua de cintas de metal, en particular de cintas de aluminio, la cual comprende dos cilindros de colada de rotación contraria entre los que se configura un intersticio de colada, caracterizada porque un primer cilindro de colada esta constituido al menos en la región de su borde periférico de un material de cobre y el otro segundo cilindro de colada esta constituido al menos en la región de su borde periférico de un material de acero . 2. Instalación para laminado de colada de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque cada cilindro de colada tiene un núcleo cilindrico de un material de acero y una región del borde con la forma de una camisa unida a este, siendo que la camisa del primer cilindro de colada consiste del material de cobre y la camisa del segundo cilindro de colada consiste del material de acero.
3. Instalación para laminado de colada de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el material de cobre tiene una capacidad de conducción térmica de 200 a 370 W/m-K, en particular de 230 W/m-K a 260 W/m-K, y el material de acero una capacidad de conducción térmica de 25 a 50 W/m-K, en particular de 30 W/m-K a 40 W/m-K.
4. Instalación para laminado de colada de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la relación de la capacidad de conducción térmica del material de cobre con respecto a la capacidad de conducción térmica del material de acero es de 5:1 a 9:1, preferiblemente de 6:1 a 8:1.
5. Instalación para laminado de colada de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el primer cilindro de colada se dispone debajo del segundo cilindro de colada.
6. Instalación para laminado de colada de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque las superficies de camisa de los cilindros de colada tienen una aspereza superficial de 0.2-0.8 µp?.
7. Instalación para laminado de colada de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el primer cilindro de colada tiene un recubrimiento de un material que con respecto al material de cobre tiene una capacidad de conducción térmica inferior.
8. Instalación para laminado de colada de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque el recubrimiento tiene una capacidad de conducción térmica inferior a 100 W/m-K, preferiblemente de 60-80 W/m-K.
9. Instalación para laminado de colada de conformidad con la reivindicación 6 ó 7, caracterizada porque el recubrimiento tiene un grosor de capa entre 0.5-2.0 mm, en particular de 1.0 mm.
10. Instalación para laminado de colada de conformidad con una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada porque el revestimiento tiene una resistencia de 180-420 HB, preferiblemente entre 220-380 HB.
11. Instalación para laminado de colada de conformidad con una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizada porque el recubrimiento es de níquel o de una aleación de níquel .
12. Instalación para laminado de colada de conformidad con una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizada porque el recubrimiento consiste en una capa cerámica o metálica aplicada por proyección.
13. Instalación para laminado de colada de conformidad con una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizada porque el recubrimiento consiste de MCrAlY.
14. Instalación para laminado de colada de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque las superficies de camisa de los cilindros de colada son texturizadas .