MXPA99003523A - Boquilla para la introduccion de metal liquido en una lingotera de colada continua de metales - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una boquilla para la introducción de un metal líquido en una lingotera de colada continua de metales, del tipo que comprende una primera parte tubular, uno de cuyos extremos estádestinado a ser conectado con un recipiente que contiene dichometal líquido, y cuyo otro extremo desemboca en una segunda parte hueca de forma alargada, en la que al menos una porción del espacio interior estáorientada en sentido sensiblemente perpendicular a dicha primera parte tubular, comprendiendo dicha parte hueca un o9ído en cada uno de sus extremos, asícomo uno o varios orificios de salida dispuestos en su fondo y/o en sus paredes laterales, estando una regleta provista de perforaciones dispuesta en el espacio interior de dicha parte hueca de manera tal que el metal líquido pase obligatoriamente por dichas perforaciones antes de atravesar a dichos orificios de salida, caracterizada porque dicha regleta comprende en al menos una porción de la anchura de su cara superior una parte en relieve que comprende un vértice situado en el eje horizontal longitudinal de dicha parte hueca, estando repartidas dichas perforaciones a una y otra parte de dicho vértice.

Description

BOQUILLA PARA LA INTRODUCCIÓN DE METAL LIQUIDO EN UNA LINGOTERA DE COLADA CONTINUA DE METALES ANTECEDENTES Y CAMPO DE LA INVENCIÓN El invento se refiere a la colada continua de metales. Concierne con mayor precisión a las boquillas hechas de un material refractario, por las cuales se introduce el metal liquido que se ha de colar, tal como acero, en la lingotera de una instalación de colada continua, especialmente para una colada entre cilindros. Estas boquillas están conectadas por su extremo superior al recipiente que sirve como depósito de metal liquido, que se denomina repartidor, • y su extremo inferior se sumerge en el baño de metal liquido presente en la lingotera, donde debe cebarse la solidificación del producto colado. El primer cometido de estas boquillas es el de proteger con respecto a la oxidación atmosférica al chorro de metal liquido en su recorrido entre el recipiente y la lingotera. Estas permiten igualmente, gracias a unas configuraciones apropiadas de su extremo ) inferior, orientar favorablemente las descargas de metal liquido dentro de la lingotera para que la Ref. 030073 solidificación del producto se efectúe en las mejores condiciones posibles. La colada de bandas delgadas metálicas con un espesor de algunos milímetros, directamente a partir del metal liquido (acero o cobre, por ejemplo) puede tener lugar en una instalación denominada de "colada entre cilindros". Esta comprende una lingotera cuyo espacio de colada está delimitado en sus lados mayores por un par de cilindros enfriados interiormente con ejes horizontales paralelos y que giran en torno a estos ejes en sentidos inversos, y en sus lados menores por unas placas de cierre (denominadas caras laterales) hechas de un material refractario, aplicadas contra los extremos de los cilindros. Los cilindros pueden ser igualmente reemplazados por unas cintas sinfin enfriadas. En la colada entre cilindros, se utilizan frecuentemente boquillas hechas de dos partes (véase, por ejemplo, el documento de patente europea EP-A-0.771.600) . La primera parte se compone de un tubo cilindrico cuyo extremo superior está conectado a un orificio abierto en el fondo del repartidor, que constituye la reserva de acero liquido que alimenta a la lingotera. Este orificio es obturable a voluntad por el operario, parcial o totalmente, gracias a un - -vastago de tapón o a un sistema de cajón distribuidor que asegura la regulación del caudal de metal. De la sección de este orificio depende el caudal máximo de metal que puede descargarse en el interior de la boquilla. La segunda parte, fijada en el extremo inferior del tubo precedente, por ejemplo por atornillamiento, o integrada con ella por construcción, está destinada a ser sumergida en el baño de metal liquido presente en la lingotera. Esta se compone de un elemento hueco en cuyo interior desemboca el orificio inferior del tubo cilindrico precedente. El espacio interior de este elemento hueco tiene una forma general más o menos alargada, dependiendo de las dimensiones del espacio de colada de la máquina en la que debe de ser montada la boquilla. Este está orientado sensiblemente en sentido perpendicular al tubo. Cuando la boquilla está en servicio, el elemento hueco es colocado paralelamente a los cilindros, y el metal liquido se descarga dentro de la lingotera por medio de. unos oidos abiertos en los lados del elemento hueco, generalmente en cada uno de sus extremos. En este último caso, las descargas del metal que sale de la boquilla son orientadas asi preferentemente en dirección a las caras laterales, a fin de aportar metal caliente sobre sus superficies, y evitar con ello que se produzcan allí indeseadas solidificaciones de metal (denominadas "solidificaciones parásitas") que perturbarían gravemente al funcionamiento de la máquina. Los oídos pueden tener una orientación horizontal u oblicua descendente. Diversos orificios de menor importancia que estos oídos pueden ser dispuestos igualmente en las paredes laterales y/o en el fondo de la boquilla, a fin de alimentar directamente con metal caliente las regiones de la lingotera que están situadas en los lados de la boquilla y/o debajo de ella. Se busca así, especialmente, mejorar la homogeneidad térmica del metal presente en la lingotera. Una de las principales dificultades encontradas en la utilización de estas boquillas consiste en que, en general, el metal líquido no llena por completo su espacio interno, y la descarga del metal se efectúa allí con frecuencia de una manera irregular y turbulenta. Este es el caso particularmente cuando el orificio del repartidor no tiene su abertura máxima. Esto conduce a una fuerte inestabilidad de las corrientes de metal que salen de los oídos, y las > descargas en el interior de la lingotera quedan alejadas de su configuración óptima, que se considera teóricamente que la boquilla ha de imponer. Se comprueba entonces la aparición de irregularidades en la solidificación del producto, que pueden afectar gravemente a su calidad final, sobre todo en el caso en el que se moldeen por colada bandas de pequeño espesor. Este problema se remedia introduciendo en el espacio interno de la boquilla unos obstáculos que imponen al metal unas pérdidas de carga, oponiéndose a su descarga natural. A igualdad de caudal de metal, se limita la velocidad de la descarga y se mejora así el llenado del espacio interior de la boquilla. De esta manera, se atenúan las variaciones erráticas de las descargas de metal fuera de la boquilla. En el caso de las boquillas hechas de dos partes, precedentemente citadas, estos obstáculos pueden ser introducidos en la primera parte cilindrica o en su prolongación (véase el documento EP-A-0.765.702) . Estas pueden comprender también una "regleta", es decir un elemento paralelepipédico alargado hecho de un material refractario poroso o perforado, dispuesto en el interior de la segunda parte de la boquilla (el elemento hueco) , y que el metal líquido debe obligatoriamente atravesar antes de llegar en totalidad o en parte a los diversos orificios que desembocan en el interior del espacio de colada de la lingotera (véase el documento de patente japonesa JP-A-l-317658) . Si la boquilla comprende, por una parte, una regleta perforada y, por otra parte, unos orificios dispuestos en el fondo y/o en las paredes laterales de su segunda parte alargada (además de los oídos orientados hacia los lados menores del espacio de colada) , es importante que estos diversos orificios sean alimentados con metal líquido de una manera homogénea en el conjunto de la longitud de dicha segunda parte. Es solamente con esta condición cuando se puede garantizar una homogeneidad satisfactoria de las descargas del metal en el interior del espacio de colada. Ahora bien, los ensayos realizados en maquetas hidráulicas demuestran que esta condición no es satisfecha generalmente cuando se utiliza una boquilla con una forma muy alargada, adaptada especialmente para una instalación de colada de bandas delgadas de gran anchura (del orden de 1 m y más) y equipada de una regleta perforada paralelepipédica. Se comprueba que ciertas perforaciones de la boquilla son atravesadas por una corriente de metal con caudal elevado, y otras lo son por una corriente de metal con caudal insuficiente.

Esto perjudica a la buena alimentación con metal caliente del conjunto del espacio de colada, y puede conducir a irregularidades en el espesor solidificado del producto sobre los cilindros, que es un parámetro esencial para la calidad de la banda final. La misión del invento es la de proponer una configuración de boquilla del tipo que se acaba de describir, que procure una alimentación con metal del espacio de colada lo más homogénea que sea posible por el conjunto de su longitud. A este efecto, el invento tiene por objeto una boquilla para la introducción de un metal líquido en una lingotera de colada continua de metales, del tipo que comprende una primera parte tubular, uno de cuyos extremos está destinado a ser conectado con un recipiente que contiene dicho metal líquido, y cuyo otro extremo desemboca en una segunda parte hueca de forma alargada, en la que por lo menos una porción del espacio interior está orientada en sentido sensiblemente perpendicular a dicha primera parte tubular, comprendiendo dicha parte hueca un oído en cada uno de sus extremos, así como uno o varios orificios de salida dispuestos en su fondo y/o en sus paredes laterales, estando una regleta provista de perforaciones dispuesta en el espacio interior de dicha parte hueca, de manera tal que el metal líquido pase obligatoriamente por dichas perforaciones antes de atravesar a dichos orificios de salida, caracterizada porque dicha regleta comprende, en al menos una porción de la anchura de su cara superior, una parte en relieve que comprende un vértice situado en el eje horizontal longitudinal de dicha parte hueca, estando repartidas dichas perforaciones a una y otra parte de dicho vértice. Como se habrá comprendido, el invento consiste en disponer sobre la cara superior de la regleta una parte en relieve en al menos una porción de su anchura. Esta parte en relieve debe tener una sección transversal sensiblemente triangular o redondeada, de manera que se haga "estallar" al chorro de metal que choca con ella y se reparta dicho metal de manera simétrica por la sección transversal de la boquilla, evitando que éste rebote verticalmente perturbando la regularidad de las descargas. Se obtiene así un llenado más homogéneo y más constante en el tiempo que con una regleta de forma simplemente paralelepipédica que ofrece una simple superficie plana horizontal al chorro de metal líquido que choca > con ella.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS El invento se comprenderá mejor gracias a la descripción que sigue, dada haciendo referencia a las figuras ' anexas siguientes: - la figura la, que muestra, visto de frente y en sección longitudinal, un ejemplo de boquilla según el invento, la figura lb que muestra, visto de lado en sección transversal según Ib-Ib, la regleta de la figura la, la figura le que muestra de la misma manera una variante de la regleta de la figura la; - la figura 2 que muestra, visto de lado en sección transversal, un segundo ejemplo de regleta, que puede sustituir a la de la figura la; - la figura 3 que muestra, visto de lado en sección transversal, un tercer ejemplo de regleta, que puede sustituir a la de la figura la; - la figura 4 que muestra, visto de lado en sección transversal, un cuarto ejemplo de regleta, que puede sustituir al de la figura la; - la figura 5 que muestra, visto de lado en sección transversal, un quinto ejemplo de regleta, que puede sustituir al de la figura la. > DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La boquilla 1 según el invento, representada en la figura la, gracias a su forma estrecha y alargada, está particularmente adaptada para su utilización en una instalación de colada de bandas delgadas entre dos cilindros enfriados interiormente y hechos girar, según un procedimiento actualmente bien conocido. Como en la técnica anterior precedentemente descrita, ésta comprende una primera parte que se compone de un tubo cilindrico 2 cuyo extremo superior, no representado, está destinado a ser conectado con el orificio de salida de un repartidor. Este tubo cilindrico 2 desemboca en el espacio interior 3 de la segunda parte de la boquilla 1, que se compone de un elemento hueco 4 de forma alargada, suficientemente estrecho para permitir su inserción en el espacio de colada de la instalación. Conforme a la técnica anterior, este elemento hueco 4 comprende diversos orificios por los cuales el metal líquido puede salir de la boquilla 1, a saber: - dos oídos 5, 6 de sección rectangular en el ejemplo representado, dispuestos cada una en un ) extremo del elemento hueco 4, destinados a ser orientados hacia los lados menores del espacio de colada, y por los cuales transitará la parte esencial del raudal de metal líquido que atraviesa a la boquilla 1; en el ejemplo de la figura la, estos oídos 5, 6 están orientados horizontalmente, pero igualmente pueden estar orientados de manera oblicua; también pueden tener una sección de forma diferente (por ejemplo circular), de manera clásica; una serie de orificios de salida 7-17 cilindricos y de pequeño diámetro, orientados verticalmente, dispuestos en el plano central del fondo 18 del elemento hueco 4, y destinados a alimentar directamente con metal caliente a las zonas del espacio de colada que están situadas debajo de la boquilla; en una variante, tal como es conocido en el documento EP-A-0.771.600, se puede prever no una serie sino dos series de tales orificios, dispuestas cada una a una y otra parte del plano central del fondo 18 del elemento hueco 4. Otra variante consistiría en añadir a los orificios de salida 7-17 (o en sustituirlos por) unos orificios dispuestos en las paredes laterales mayores del elemento hueco 4, y orientados en dirección a los lados mayores del espacio de colada (dicho de otro > modo, en dirección a los- cilindros en el caso de una instalación de colada entre cilindros). Estos -orificios 7-17 pueden igualmente no ser estrictamente cilindricos, sino tener una sección, por ejemplo, elíptica. Pueden también estar orientados de manera oblicua (especialmente según una de las variantes del documento EP-A-0.771.600) . Finalmente, pueden ser reemplazados por una o varias hendiduras, cada una de las cuales se extiende por una parte o por el conjunto de la longitud del fondo 18 del elemento hueco 4, y en las que sería importante que fuesen alimentadas de manera homogénea por el conjunto de su longitud. La boquilla 1 comprende igualmente, dispuesta en su espacio interior 3, una regleta perforada 19 que reposa sobre unos espaldones 36 dispuestos en las paredes de los oídos 5, 6. Su función, tal como es sabido, es la de crear unas pérdidas de carga en el metal líquido, de manera tal que se obtenga un mejor llenado del espacio interior 3, y se regularicen de esta manera las descargas del metal líquido fuera de la boquilla 1. Según el invento, esta regleta 19 tiene una forma diferente de la forma paralelepipédica clásica, en que comprende una parte en relieve 20 cuyo vértice está destinado a ser situado en el eje horizontal longitudinal de la parte hueca 4 de la boquilla 1. En el ejemplo representado en las figuras la y lb, esta parte en relieve 20 no concierne más que a la porción central de la anchura de la cara superior 21 de la regleta 19, y presenta una sección transversal triangular cuyas dimensiones no varían por la longitud de la regleta 19. Las partes restantes de esta cara superior 21 son planas, y es en estas partes planas, al nivel de la parte en relieve 20, en donde están dispuestas las perforaciones 22, 22' 23-34 que el metal líquido debe atravesar antes de llegar a la parte inferior 35 del espacio interior 3 de la boquilla 1, y luego descargarse fuera de la boquilla 1 a través de la parte inferior de los oídos 5, 6 y de los orificios 7-17. En la configuración representada, una parte del metal puede descargarse fuera de la boquilla 1 -por la parte superior de los oídos 5, 6, y por lo tanto sin haber atravesado las perforaciones 23-34 de la regleta 19. No obstante, según el invento, el metal que se descarga fuera de la boquilla 1 por los orificios de salida 7-17 debe obligatoriamente haber atravesado, previamente, las perforaciones 23-34 de la regleta 19. En una variante, como se representa en la figura le, la sección transversal de la parte en relieve 20 de la regleta 19 puede tener la forma de un triángulo cuya punta haya sido achatada, y presentar por tanto una parte plana 36 en su vértice. Resulta evidente que la representación de la boquilla 1 es únicamente esquemática, y solamente figuran en ella los elementos y los detalles que son necesarios para la comprensión del invento. En particular, para no recargar a la figura la, no se ha representado la manera en que las diferentes partes de la boquilla 1 están ensambladas unas con otras, no distinguiéndose esta manera de lo que es habitual para este tipo de boquilla. Por ejemplo, el tubo cilindrico 2 y el elemento hueco 4 pueden ser fijados uno a otro por atornillamiento. Igualmente, la forma exterior del elemento hueco 4 de la boquilla 1 es solamente un ejemplo no limitativo y puede ser modificada. La figura 2 representa una variante de regleta según el invento, en la cual la parte en relieve 37, de sección transversal triangular, cubre toda la anchura de la regleta 38. El vértice de la parte en relieve 37 puede igualmente haber sido achatado, de manera comparable a lo que se observa en la variante de la figura le. La figura 3 representa una variante de la configuración de la figura 2: la regleta 39 tiene una parte en relieve 40 de sección transversal triangular, y cuyo espesor disminuye entre su centro y sus extremos. Esta configuración con espesor variable de la parte en relieve 40 puede también ser adaptada al caso de la figura 1, en el que la parte en relieve 20 cubre solamente a la porción central de la anchura de la regleta 19. Mediante esta variante, se busca, si es necesario, evitar que los orificios situados en la proximidad de los extremos de la boquilla 1 sean alimentados de manera deficitaria con relación a los orificios situados cerca de su parte central, y por lo tanto en la vertical del chorro de colada, en particular en el caso de que se utilice una boquilla de longitud muy grande (del orden de 700 mm por ejemplo ) . La figura 4 muestra un ejemplo de regleta 41, cuya parte en relieve 42 ya no tiene una sección triangular, sino una sección redondeada. También en ese caso, la parte en relieve 42 puede cubrir a la totalidad de la cara superior de la regleta 40 (como se ha representado), o solamente una porción de esta cara superior, y su espesor puede ser idéntico por toda la longitud de la regleta 40, o disminuir entre su parte central y sus extremos. Finalmente, la figura 5 muestra un ejemplo de regleta 43, en la que la parte en relieve 44 no cubre más que a una porción central de la superficie superior de la regleta 43, y tiene una sección transversal rectangular en su base y triangular en su vértice. Por otra parte, dicha superficie superior presenta unas aristas biseladas - -45, 46. Los ejemplos de regletas que se han descrito y representado no son limitativos, y se pueden imaginar otras configuraciones, por ejemplo por combinación de características esenciales de los ejemplos precedentes. Por otra parte, la posición de la regleta puede ser modificada en función de la geometría interior de la boquilla. En lugar de estar colocada en el interior de los oídos, como se representa, ésta puede estar colocada por entero encima o debajo de las oídos, siendo lo esencial que el metal líquido la atraviese obligatoriamente antes de descargarse fuera de la boquilla por los orificios de salida dispuestos en el fondo del elemento hueco. La boquilla puede comprender igualmente . otros obstáculos, además de la regleta. Igualmente puede considerarse que todas las perforaciones de la regleta no presenten el mismo diámetro, y/o que estén colocadas a distancias irregulares unas con relación a las otras, si se observa que esto contribuye a mejorar todavía más el reparto del metal líquido que sale desde el fondo de la boquilla. Igualmente, las perforaciones pueden no ) ser estrictamente verticales, sino oblicuas. A título de ejemplo, se pueden dar los siguientes resultados de ensayos. Estos se han realizado con una maqueta hidráulica donde se han reproducido las configuraciones de una boquilla 1 cuyo elemento hueco 4 tiene una longitud de 700 mm y una anchura interior de 54 mm, y está provisto de una regleta que tiene estos mismos valores de longitud y anchura. En la configuración de referencia, la regleta tiene una forma estrictamente paralelepipédica y un espesor de 20 mm. Esta comprende dos filas de perforaciones cilindricas de 12 mm de diámetro cuyos ejes están colocados a una distancia de 15 mm desde los bordes de la regleta. Estas perforaciones tienen sus ejes distantes en 24 mm entre ellos, y los ejes de las perforaciones más próximas de los extremos de la regleta están situados a 35 mm de dichos extremos. En la configuración según el invento, la regleta es del tipo 19 representado en las figuras la y Ib, con una parte central en relieve de sección transversal triangular 20, cuyo vértice sobresale en 20 mm desde la cara superior de la regleta 19. Las perforaciones están dispuestas de la misma manera que para la regleta de referencia. El fondo del elemento hueco 4 comprende en los dos casos una fila central de 26 orificios, comparables a los orificios 7-17 de la figura la. Se ha medido en la - -maqueta la proporción del agua que transitaba por la boquilla 1, y que salía de ella por cada una de los oídos 5, 6 y por cada uno de los orificios del fondo del elemento hueco 4. Los resultados de las mediciones figuran en la tabla 1. Los orificios se han numerado yendo desde un extremo al otro de la boquilla 1, estando situados los orificios números 13 y 14 a una y otra parte del eje vertical de la boquilla 1.

Tabla 1 : Reparto del caudal de líquido que sale de la boquilla entre los oídos y los orificios 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 a partir de la manufactura de los objetos a que la misma se refiere.

Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las .siguientes:

Claims (7)

- - REIVINDICACIONES

1.- Boquilla para la introducción de un metal líquido en una lingotera de colada continua de metales, del tipo que comprende una primera parte tubular, uno de cuyos extremos está destinado a ser conectado con un recipiente que contiene dicho metal líquido, y cuyo otro extremo desemboca en una segunda parte hueca de forma alargada, en la que al menos una porción del espacio interior está orientada en sentido sensiblemente perpendicular a dicha primera parte tubular, comprendiendo dicha parte hueca un oído en cada uno de sus extremos, así como uno o varios orificios de salida dispuestos en su fondo y/o en sus paredes laterales, estando una regleta provista de perforaciones dispuesta en el espacio interior de dicha parte hueca de manera tal que el metal líquido pase obligatoriamente por dichas perforaciones antes de atravesar a dichos orificios de salida, caracterizada porque dicha regleta comprende en al menos una porción de la anchura de su cara superior una parte en relieve que comprende un vértice situado en el eje horizontal longitudinal de dicha parte hueca, estando repartidas dichas perforaciones a una y otra parte de dicho vértice.

2.- Boquilla según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha parte en relieve es de sección transversal triangular.

3.- Boquilla según la reivindicación 2, caracterizada porque dicha parte en relieve es de sección triangular con su punta achatada.

4.- Boquilla según la reivindicación 2 ó 3, caracterizada porque la sección transversal de la cara superior de dicha regleta es triangular en su parte central y plana en sus partes laterales, y porque dichas perforaciones están dispuestas en dichas partes laterales.

5.- Boquilla según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha parte en relieve de dicha regleta tiene una sección transversal con forma redondeada.

6.- Boquilla según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la cara superior de dicha > regleta presenta unas aristas biseladas. - -

7.- Boquilla según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque dicha parte en relieve de la regleta tiene un espesor variable, que disminuye entre el centro y los extremos de la regleta. - - RESUMEN DE LA INVENCIÓN El invento tiene por objeto una boquilla (1) para la introducción de un metal líquido en una lingotera de colada continua de metales, del tipo que comprende una primera parte tubular (2) uno de cuyos extremos está destinado a ser conectado con un recipiente que contiene dicho metal líquido, y cuyo otro extremo desemboca en una segunda parte hueca (4) de forma alargada, en la que al menos una porción del espacio interior (3) está orientada en sentido sensiblemente perpendicular a dicha primera parte tubular (2), comprendiendo dicha parte hueca (4) un oído (5, 6) en cada uno de sus extremos, así como uno o varios orificios de salida (7-17) dispuestos en su fondo (18) y/o en sus paredes laterales, estando una regleta provista de perforaciones (22, 22', 23-34) dispuesta en el espacio interior (3) de dicha parte hueca (4) de manera tal que el metal líquido pase obligatoriamente por dichas perforaciones (22, 22', 23-34) antes de atravesar a dichos orificios de salida (7-17), caracterizada porque dicha regleta (19, 38, 39, 41, 43) comprende en al menos una ) porción de la anchura de su cara superior una parte en relieve (20, 37, 42, 44) que comprende un vértice - -situado en el eje horizontal longitudinal de dicha parte hueca (4), estando repartidas dichas perforaciones (22, 22', 23-34) a una y otra parte de dicho vértice.