MXPA97007664A - Fundicion de tira de acero - Google Patents

Abstract

La fundición continua en tira de acero en un fundidor de cilindros gemelos comprende los cilindros de fundición (16). El acero derretido es suministrado mediante un sistema de suministro que comprende sumergir la boquilla de suministro (19b) en un charco de fundición (30) sostenido por encima del punto de sujeción (10) entre los cilindros de fundición (16) que se hacen girar para suministrar una tira solidificada (20) hacia abajo desde el punto de sujeción. Para evitar la disolución de carbono de los refractarios del sistema de suministro de metal incluyendo la boquilla (19b), el acero derretido es un acero al carbono calmado de silicio/manganeso que tiene un contenido de manganeso no menor de 0.02 por ciento en peso, un contenido de silicio no menor de 0.10 por ciento en peso, un contenido de aluminio de menos de 0.01 por ciento en peso y un contenido de azufre de por lo menos 0.02 por ciento en peso. El contenido de azufre requerido del acero puede lograrse mediante la adición de sulfuro de hierro a un lote de acero en la artesa refractaria (18) del sistema de suministro.

Description

"FUNDICIÓN DE TIRA DE ACERO" CAMPO TÉCNICO Esta invención se relaciona con la fundición de tira de acero. Ya se sabe la manera de fundir tira de metal mediante fundición continua en un fundidor de cilindros gemelos. En esta técnica, se introduce el metal fundido entre un par de cilindros de fundición horizontales de contrarrotación que se enfrian de manera que los cascos de metal se solidifiquen sobre las superficies del cilindro movibles y se junten en el punto de sujeción entre los mismos para producir un producto de tira solidificado, suministrado hacia abajo desde el punto de sujeción entre los cilindros. El término "punto de sujeción" se usa aqui para hacer referencia a la región general en la cual los cilindros quedan juntos de manera más próxima. El metal fundido puede colarse de un cucharón en un recipiente más pequeño desde donde fluye a través de la boquilla de suministro de metal colocada por encima del punto de sujeción, a fin de dirigir el mismo hacia el punto de sujeción entre los cilindros formando de esta manera un charco de fundición de metal fundido sostenido sobre las superficies de fundición de los cilindros inmediatamente por encima del punto de sujeción y extendiéndose a lo largo de la longitud del punto de sujeción. Este charco de fundición usualmente se limita entre placas laterales o represas que se mantienen en acoplamiento deslizante con las superficies de extremo de los cilindros, a fin de represar los dos extremos del charco de fundición contra el flujo de salida, aún cuando se han propuesto también medios alternativos tales como barreras electromagnéticas. Aún cuando la fundición de cilindros gemelos se ha aplicado con cierto éxito a metales no ferrosos que se solidifican rápidamente al enfriarse, ha habido problemas para aplicar la técnica a la fundición de metales ferrosos. Un problema especifico que se encuentra en la fundición de acero suave en un fundidor de tira de cilindros gemelos es la propensión para que el acero suave fundido produzca inclusiones sólidas, en particular inclusiones que contienen aluminatos, y estas inclusiones sólidas obturan los pasajes de flujo de metal muy pequeños requeridos en el sistema de suministro de metal de un fundidor de cilindros gemelos. Como se describe más completamente en nuestra Solicitud de Patente de Nueva Zelandia Número 270147, hemos determinado mediante un programa extenso de fundición de tira, las distintas clases o calidades de acero en un fundidor de cilindros gemelos que los aceros suaves parcialmente calmados, con un contenido residual de aluminio de 0.01 por ciento o mayor, no pueden fundirse satisfactoriamente debido a que las incluisones sólidas se aglomeran y obturan los pasajes de flujo finos en el sistema de suministro de metal para formar defectos y discontinuidades en el producto de tira resultante, este problema puede superarse manteniendo el contenido de aluminio a menos de 0.01 por ciento en peso y usando un acero calmado de silicio/manganeso que tiene un contenido de manganeso de no menos de 0.20 por ciento en peso, y un contenido de silicio de no menos de 0.02 por ciento en peso. Sin embargo, estos aceros calmados de silicio/manganeso tienen un contenido de oxigeno mucho más elevado que los aceros calmados con aluminio, y esto da lugar a un problema de disolución del carbono desde los refractarios del sistema de suministro de metal. De manera especifica, el carbono se combina con oxigeno del acero fundido para producir monóxido de carbono. Esto puede degradar las superficies de los pasajes de flujo finos en la boquilla de suministro. Además, en fundidores en donde la boquilla de suministro se sumerge en el charco de fundición, el charco se altera mediante las burbujas de monóxido de carbono generadas por la reacción entre el carbono en la boquilla de suministro sumergida y el oxigeno en el metal fundido del charco de fundición.

Los aceros calmados de silicio/manganeso tendrán un contenido de oxigeno dentro de la escala de 50 a 155 partes por millón, a temperaturas de fundición típicas dentro del orden de 1600°C a 1700°C, mientras que el contenido de oxigeno de los aceros calmados con aluminio por lo general será menor de 10 partes por millón, y el problema de lixivación de carbono es muy significativo cuando se propone fundir acero calmado de silicio/ manganeso. Hemos ahora determinado que este problema puede resolverse mediante la adición controlada de azufre a la fusión de acero calmado de silicio/manganeso, por lo menos en la fase inicial de la operación de fundición. Después de la iniciación, se forma escoria superficial en la boquilla de suministro que se sumerge dentro del charco de fundición. Esta escoria reduce la disponibilidad de carbono para que reaccione con el oxigeno en las áreas sumergidas de la boquilla de suministro que es parte del sistema de suministro de metal más vulnerable a la lixivación de carbono. La adición de azufre permite también evitar los defectos de "chiflido" y "piel de cocodrilo" en la tira debido a las irregularidades en el flujo de calor, como se explica más completamente en nuestra Solicitud de Patente Australiana Copendiente Número PN2811.

EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN De conformidad con la invención, se proporciona un método para fundir continuamente tira de acero de clase en la cual el metal fundido se introduce en el punto de sujeción entre un par de rodillos de fundición paralelos a través de un sistema de suministro de metal, a fin de crear un charco de fundición de metal fundido sostenido sobre las superficies de fundición de los cilindros inmediatamente por encima del punto de sujeción, y los cilindros de fundición se hacen girar para suministrar una tira de acero solidificada hacia abajo desde el punto de sujeción, en donde el sistema de suministro de metal consiste de un material refractario que contiene carbono y en donde el acero es un acero al carbono calmado de silico/manganeso que tiene un contenido de manganeso no menor de 0.20 por ciento, un contenido de silicio de no menos de 0.10 por ciento en peso, un contenido de aluminio de menos de 0.01 por ciento en peso y un contenido de azufre de por lo menos 0.02 por ciento en peso. De preferencia, el contenido de alumini del acero es no mayor de 0.005 por ciento y el contenido de azufre queda dentro de la escala de 0.03 por ciento a 0.05 por ciento en peso.

El contenido de azufre requerido del acero puede lograrse mediante la adición de sulfuro de hierro al metal fundido, en el sistema de suministro. De preferencia, el sistema de suministro de metal comprende una artesa refractaria y la adición del sulfuro de hierro se lleva a cabo en la artesa. De mayor preferencia, esta adición se lleva a cabo antes de la fundición hasta un lote de metal fundidio en la artesa refractaria. Después de fundir una longitud inicial de tira desde el lote de metal fundidido, la fundición puede continuarse mediante suministro de metal fundido adicional, tal como metal fundido adicional que tiene un contenido de azufre más bajo a fin de producir un tramo de un acero en tira continuo con la longitud inicial pero que tiene un menor contenido de azufre. El lote de acero fundido puede quedar dentro de la escala de 1 a 6 toneladas. Este material refractario puede consistir de alumina grafitizada.

BREVE DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO A fin de que la invención pueda explicarse más completamente, se describirá un aparato especifico para llevar a cabo la invención haciendo referencia al dibujo que se acompaña, que es una elevación lateral parcialmente en sección de un fundidor de tira.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA El fundidor ilustrado comprende un bastidor de máquina principal que se identifique generalmente mediante el número 11, que se alza desde el piso 12 de la fábrica. el bastidor 11 sostiene un carro 13 de cilindro de fundición que es movible horizontalmente entre una estación de ensamblar y una estación de fundir. El carro 13 lleva un par de cilindros 16 de fundición paralelos que forman un punto de sujeción (10) en donde se forma un charco de fundición (30) de metal fundido y es retenido entre dos placas laterales o represas (no mostradas) que se mantienen en acoplamiento deslizante con los extremos de los cilindros. El metal fundido se suministra durante una operación de fundir desde un cucharón 17 a través de una artesa refractaria 18, el distribuidor 19a de suministro y la boquilla 19b de suministro hacia el charco de fundición. Los cilindros de fundición se enfrian con agua de manera que el metal derretido desde el charco de fundición se solidifique como cascos sobre las superficies del cilindro movibles y los cascos se juntan en el punto de sujeción entre los mismos para producir un producto 20 de tira solidificado- en la salida del cilindro. Este producto es alimentado a una mesa 21 y subsecuentemente a un embobinador normal . La artesa refractaria 18 está equipada con una tapa 32 y su piso está escalonado 24 a fin de formar un rebajo o pozo 26 en el fondo de la artesa refractaria en su extremo a mano izquierda. Se introduce el metal fundido hacia el extremo a mano derecha de la artesa refractaria desde el cucharón 17 a través de una boquilla 37 de salida y la válvula 38 de compuerta corrediza. En el fondo del pozo 26, hay una salida 40 en el piso de la artesa refractaria para permitir que el metal fundido fluya desde la artesa refractaria a través de una boquilla 42 de salida hasta el distribuidor 19a de suministro y la boquilla 19b. La artesa refractaria 18 está equipada con una varilla 36 de detención y una válvula 47 de compuerta corrediza para abrir y cerrar selectivamente la salida 40 y controlar de manera efectiva el flujo del metal a través de la salida. De conformidad con la presente invención, la artesa refractaria 18 es capaz de retener un lote inicial de metal fundido de contenido de azufre aumentado. Esto se puede lograr mediante la adición simple de sulfuro de hierro a la artesa refractaria antes de colarse desde el cucharón 17. Típicamente, un lote inicial de acero al carbono calmado de silicio/manganeso dentro del orden de 4 toneladas se ajusta para tener un contenido de azufre dentro de la escala de 0.03 por ciento en peso a 0.05 por ciento en peso. El lote inicial del acero de alto contenido de azufre luego se funde para producir un tramo de tira inicial de alto contenido de azufre. Esta fundición puede continuar típicamente durante de aproximadamente 2 a 4 minutos. Cuando se ha establecido la fundición estable se ha formado una capa de escoria sobre la boquilla 19b de suministro que se sumerge en el charco de fundición, se cuela metal fundido adicional desde el cucharón hacia la artesa refractaria sin la adición de azufre a fin de llenar la artesa refractaria y mantener una artesa refractaria completamente llena a medida que a la fundición continua mediante lo cual se produce un tramo de acero de menor contenido de azufre contiguo, con la longitud inicial. La boquilla 19b de suministro de metal puede fabricarse de grafito de alúmina. Típicamente puede comprender dentro del orden del 58 por ciento de AI2O3, 32 por ciento de carbono y 5 por ciento de Zr?2- Sin la adición del azufre durante el arranque inicial, se ha encontrado el alto contenido de oxigeno del acero calmado de silicio/manganeso ocasiona la lixiviación del carbono desde este material refractario, a fin de producir burbujas de monóxido de carbono en el charco de fundición y para la erosión de las galerías y pasajes en la boquilla de suministro. De manera más especifica, el óxido ferroso en la escoria reacciona con el carbono para producir monóxido de carbono y hierro. El mapa de rayos X de la escoria adyacente a las superficies refractarias que se han sumergido en el charco de fundición, muestra que el contenido de óxido ferroso de la escoria se reduce hacia la superficie refractaria y las burbujas de monóxido de carbono pueden verse claramente en la escoria. Esto demuestra que el óxido ferroso en las regiones de la fusión adyacentes a la superficie refractaria, reaccionan con el carbono en el refractario para generar las burbujas de monóxido de carbono. La presencia de azufre reduce el humedecimiento entre el acero y las superficies refractarias y por lo tanto, reduce la exposición del carbono en el refractario, al oxígeno en la fusión de acero. Además, el azufre es intensamente activo en su superficie y reacciona con el hierro en la fusión para formar sulfuro ferroso en preferencia a la formación de óxido ferroso. Esta reacción produce oxígeno que permanence disuelto en el acero y no puede reaccionar fácilmente con el carbono en el material refractario de la boquilla. Se ha encontrado que un acero calmado de silicio/ manganeso pueda fundirse satisfactoriamente sin lixiviación de carbono desde el material refractario del sistema de suministro, si el acero tiene la siguiente composisión en peso: Carbono de 0.04 a 0.08 por ciento Manganeso de 0.50 a 0.70 por ciento Silicio de 0.20 a 0.40 por ciento Azufre de 0.03 a 0.05 por ciento Aluminio menos de 0.01 por ciento Una composición preferida es la siguiente: Carbono 0.06 por ciento Manganeso 0.66 por ciento Silicio 0.32 por ciento Azufre 0.04 por ciento Contenido de oxígeno total 60 partes por millón a 1600°C Se ha encontrado que después de que la fundición se ha establecido se ha acumulado una escoria sobre la boquilla de suministro, el problema de la lixiviación de carbono desde el refractario de la boquilla de suministro se reduce grandemente. La escoria contiene un complejo de óxidos de silicio, manganeso y aluminio que reduce la disponibilidad del óxido ferroso para reaccionar con el carbono en el material refractario. Un alto contenido de azufre en la tira puede conducir a problemas de fragilidad en caliente y agrietamiento, en aplicaciones en donde la tira fundida se recalienta subsecuentemente hasta temperaturas mayores de 900°C durante períodos de tiempo que permiten que ocurra la oxidación considerable. En estas aplicaciones, será deseable reducir el contenido de azufre del metal que se está fundiendo hasta menos de 0.01 por ciento una vez que se han logrado condiciones de fundición estables, y que se ha generado una capa gruesa apropiada de escoria.

Claims (10)

R E I V I N D I C A C I O N E S:

1. Un método para fundir continuamente una tira de acero de la clase en la cual el metal fundido se introduce en el punto de sujeción (10) entre un par de cilindros (16) de fundición paralelos a través de un sistema de suministro de metal (18, 19a, 19b) a fin de crear un charco de fundición (30) del metal derretido sosteniso en superficies de fundición de los cilindros (16) inmediatamente por encima del punto de sujeción (10), y los cilindros de fundición (16) se hacen girar para suministrar una tira de acero solidificada hacia abajo desde el punto de sujeción (10), caraterizado porque el sistema de suministro de metal (18, 19a, 19b) comprende un material refractario que contiene carbono, y el acero es un acero al carbono calmado de silico/manganeso que tiene un contenido de manganeso de no menos de 0.20 por ciento, un contenido de silico de no menos de 0.10 por ciento, un contenido de aluminio de menos de 0.01 por ciento en peso y un contenido de azufre de por lo menos 0.02 por ciento en peso.

2. Un método de conformidad con la reivindicación 1, que además está caracterizado porque el contenido de aluminio del acero es no mayor de 0.005 por ciento y el contenido de azufre queda dentro de la escala de 0.03 por ciento a 0.05 por ciento en peso.

3. Un método de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que está además está caracterizado porque el contenido de azufre requerido del acero es logra mediante la adición de un sulfuro de metal al metal derrretido en el sistema de suministro.

4. Un método de conformidad con la reivindicación 3, que está además caracterizado porque el sulfuro de metal es sulfuro de hierro.

5. Un método de conformidad con la reivindicación 3 o la reivindicación 4, que está además caracterizado porque el sistema de suministro de metal comprende una artesa refractaria (18), y la adición de sulfuro de metal se lleva a cabo a un lote de metal fundido o derretido en la artesa refractaria (18) antes de la fundición.

6. Un método de conformidad con la reivindicación 5, que está además caracterizado porque la longitud inicial de la tira (20) se funde desde el lote del metal derretido que contiene la adición de sulfuro, después de lo cual la fundición se continua hacia la interrupción mediante el suministro de metal fundido adicional, teniendo este metal derretido adicional un contenido menor de azufre que el del lote, a fin de producir una longitud adicional de acero en tira contiguo con la longitud inicial pero que tiene un menor contenido de azufre.

7. Un método de conformidad con la reivindicación 5 o 6, que está además caracterizado porque el lote de acero derretido queda dentro de la escala de 1 a 6 toneladas.

8. Un método de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que está además caracterizado porque el refractario consiste de alumina grafitizada.

9. Un método de conformidad con la reivindicación 8, que está además caracterizado porque el sistema de suministro de metal comprende una boquilla de suministro de metal (19a) colocada por encima del punto de sujeción (10) entre los cilindros (16) de fundición a fin de suministrar el metal derretido hacia el punto de sujeción (30) y la boquilla de suministro (19b) se fabrica de alúmina grafitizada.

10. Un método de conformidad con la reivindicación 9, que está además caracterizado porque la parte inferior de la boquilla de suministro (19b) se sumerge en el charco de fundición (30) durante la fundición.