ES2205367T3 - Coquilla para la fundicion continua. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UNA COQUILLA PARA FUNDICION DE COLADA EN CUERDA DE METAL CON UNA ZONA DE FUNDICION QUE MUESTRA PAREDES LATERALES AMPLIAS Y PAREDES LATERALES ESTRECHAS, QUE SE REDUCEN EN FORMA DE EMBUDO EN LA DIRECCION DE FUNDICION PARA LA OBTENCION DEL FORMATO DE LA CUERDA FUNDIDA. SE CARACTERIZA DE TAL MODO, QUE EN LA ZONA DEL EMBUDO LOS CONTORNOS INTERIORES DE LAS PAREDES LATERALES AMPLIAS SE CONFIGURAN DE FORMA CONVEXA A LO LARGO DE UNA RECTA QUE SE UNE CON EL CANTO SUPERIOR DE COQUILLA Y LA SALIDA DE LA ZONA DEL EMBUDO.

Description

Coquilla para la fundición continua.

La invención se refiere a una geometría de tolva de una coquilla para la fundición continua de metal, con una región de vertido que presenta paredes de caras anchas y estrechas refrigeradas, que se estrecha en forma de tolva en la dirección de fundición según el formato de la barra fundida.

Las dimensiones de la región de vertido se determinan fundamentalmente mediante la sección transversal de la barra a fundir, las dimensiones del tubo de fundición y su profundidad de inmersión en el caldo.

A causa de la ejecución en forma de tolva de las paredes de caras anchas, en la dirección de fundición no sólo se produce un estrechamiento, sino también una variación de forma de la sección transversal de la barra. Como consecuencia de ello la envuelta de barra sufre deformaciones adicionales, durante la circulación de una coquilla de tolva, al contrario que una coquilla de fundición continua con paredes planas, que pueden provocar fallos.

Se sabe que, mediante la configuración del contorno horizontal o vertical de la región de vertido en forma de tolva de una coquilla de fundición continua, es posible distribuir de forma más favorable las deformaciones infligidas a la barra, para de este modo actuar en contra de la aparición de fallos del producto de fundición.

Al contrario que una coquilla usual con paredes lisas, en donde la contracción de la barra se compensa mediante la inclinación de las caras estrechas, el desarrollo del estrechamiento de la sección transversal de coquilla en la dirección de fundición, en una coquilla de fundición continua con región de vertido en forma de tolva, es de gran importancia.

Si en un o varios segmentos de altura el estrechamiento de la sección transversal de coquilla es mayor que la contracción de la barra, la envuelta de barra sufre allí deformaciones adicionales. Además de esto, en este caso ya no se garantiza un contacto uniforme entre la envuelta de barra y la pared de coquilla. Aparecen regiones con una temperatura de envuelta de barra excesivamente alta y baja, lo que aumenta la probabilidad de que se produzcan fallos.

Si el estrechamiento es demasiado pequeño, la envuelta de barra se eleva parcialmente desde la pared de coquilla. A causa del fuerte recalentamiento en estas regiones se producen elevadas tensiones térmicas, que conducen a fallos.

En los fallos se trata de grietas, estrechamientos y problemas estructurales. Estos fallos son tanto más graves cuanto más tienda un acero a una contracción comparativamente elevada, en el transcurso de la solidificación y del enfriamiento de la envuelta de barra que se forma.

El documento EP 0 268 910 propone dejar que las paredes de caras anchas en la región de vertido, en un primer segmento discurran casi mutuamente en paralelo y, en un segmento a continuación del mismo, vuelvan al grosor del formato de fundición, llegando el primer segmento hasta por debajo del plano del nivel de fundición, a ajustar durante la fundición, en la región de la primera formación de envueltas de barra. De este modo se pretende guiar sin deformaciones la envuelta de barra, que es todavía fina por debajo del nivel de fundición.

El documento EP 0 552 501 hace patente una coquilla para la fundición continua de fleje de acero, en la que las paredes de caras anchas forman una región de vertido en forma de tolva, que está reducida hacia las paredes de carcasa estrechas y, en la dirección de fundición, según el formato de la barra fundida. La región de vertido en forma de tolva está determinada por medio de arcos de círculo laterales y arcos de círculo centrales, unidos a estos en puntos tangenciales. Para aminorar el rozamiento y el desgaste y para reducir los esfuerzos de tracción y flexión de la envuelta de barra, los radios de los arcos de círculo laterales están configurados, de forma constante, en un segmento que llega hacia abajo al menos hasta 100 mm de la arista superior de coquilla.

El documento DE 39 07 351 A1 hace patente la propuesta de formar el contorno de la pared interna de la tolva de vertido de una coquilla por medio de tres arcos de círculo que hacen contacto tangencialmente, cuyos radios, que aumentan paulatinamente en la dirección de circulación de barra, se transforman en el contorno de la pared interna de la coquilla. De este modo se distribuye la deformación de la barra de fundición de metal sobre una longitud de trayecto lo más grande posible, y se evitan estrechamientos y agrietamientos en la envuelta de barra de la barra de fundición de metal. Se consigue una distribución lo más uniforme posible de la modificación de forma de la envuelta de barra, en una región de vertido conformada de ese modo, por medio de que sus radios aumentan con un factor igual o desigual en la dirección de circulación de barra.

El documento WO 94/07628 hace patente una coquilla con paredes internas de caras estrechas curvadas, que muestran, entre el extremo de entrada y el de salida, una región superior convexa y otra inferior de caras paralelas. La coquilla para producir una barra de fundición comprende dos placas metálicas distanciadas entre paredes terminales, a las que están unidas. Cada placa metálica tiene una anchura de paso y una dimensión en profundidad entre el extremo de entrada y el de salida de la coquilla, y está configurada de tal manera, que la dimensión (t) del paso de molde de fundición es transversal a la anchura del mismo y menor que la dimensión correspondiente en el extremo de entrada de la coquilla.

La dimensión en profundidad de cada pared extrema entre el extremo de entrada y el de salida se compone en conjunto de dos regiones. La primera región va desde el extremo de salida hasta una posición intermedia y presenta refrigerantes subordinados, mientras que por el contrario la segunda región llega hasta el extremo de entrada y está equipada con medios calefactores, activando en funcionamiento, al hacer contacto con la primera región, la solidificación del metal de fundición y siendo frenada al hacer contacto con la segunda región.

Partiendo del estado de la técnica antes citado, la invención se ha impuesto la misión de indicar otra geometría de tolva de una coquilla, por medio de la cual se aminora todavía mejor el rozamiento y el desgaste entre la envuelta de barra y las paredes de coquilla y, en especial durante la formación de envueltas de barra de un acero, que tiende a sufrir una contracción comparativamente elevada, se materializa una reducción todavía más clara de la aparición de fallos de la superficie para desbaste, mediante un estrechamiento de la sección transversal de coquilla adaptado al comportamiento de contracción del acero.

La invención se basa en el entendimiento de que, con un contorno horizontal prefijado de la región de tolva, pueda prefijarse el desarrollo del estrechamiento de la sección transversal de coquilla en la dirección de fundición, por medio de la configuración del contorno vertical.

La solución de la misión se consigue con la invención con una coquilla de la clase citada en el preámbulo de la reivindicación 1, por medio de que la geometría de tolva de las paredes internas de caras anchas, en la región entre una arista superior de coquilla (1) y una arista de salida de coquilla (3) correspondiente, está configurada con un contorno convexo que, en la región de coquilla superior presenta un mayor estrechamiento y, en la región de coquilla inferior, un menor estrechamiento.

Mediante la geometría de tolva de la coquilla conforme a la invención se reduce significativamente el rozamiento y, de este modo, el desgaste entre la envuelta de barra y las paredes de coquilla correspondientes y, en especial durante la fundición de una calidad de acero que tiende a sufrir una contracción excesivamente elevada, se consigue una reducción clara de la aparición de fallos de la superficie para desbaste, como consecuencia de los estrechamientos adaptados de la sección transversal de coquilla.

Se deducen otras relaciones de adaptación mejoradas entre la envuelta de barra y las paredes de coquilla de las reivindicaciones subordinadas, con otras particularidades de configuración de la geometría de tolva, en especial con base en experiencias operativas extremas con relación al comportamiento de contracción de diferentes aceros, así como en parámetros de fundición correspondientes.

Para esto es además característico en el sentido de la invención que, con independencia del contorno horizontal de la región de vertido, el estrechamiento de la sección transversal de coquilla en la dirección de estrechamiento puede ajustarse de forma variable con amplios márgenes y, en consecuencia, puede adaptarse de forma óptima al desarrollo de la contracción, que no sólo depende de las características del acero a fundir, sino también de los restantes parámetros, como por ejemplo de la velocidad de fundición y las condiciones de refrigeración.

Si el segmento inferior de la coquilla presenta una región de paredes paralelas, se consigue con esto una transición especialmente libre de rozamiento entre la región de tolva y la región de paredes paralelas a continuación, por medio de que el contorno convexo con un arco de círculo inferior terminal se transforma en la región rectilínea con un desarrollo continuo.

Se deducen otros detalles, particularidades y ventajas de la invención de las siguientes explicaciones de las descripciones de figuras.

Aquí muestran:

la figura 1, en un corte a lo largo del eje central, cuatro diferentes contornos internos 4, 4', 4'', 4''' en forma de tolva de la pared de caras anchas de una coquilla según la invención,

la figura 2 la diferencia de longitud, aplicada a lo largo de la longitud de coquilla, entre el contorno de tolva horizontal y el contorno de paredes paralelas horizontal correspondiente para los contornos internos, mencionados en la figura 2, de la pared de caras anchas de una coquilla según la invención, y para los dos contornos internos rectilíneos 5 y 6,

la figura 3 el estrechamiento de la sección transversal de coquilla en la dirección de fundición para los contornos internos, mencionados en la figura 1, de la pared de caras anchas de una coquilla según la invención, y para los dos contornos internos rectilíneos 5 y 6,

la figura 4 cinco desarrollos diferentes del estrechamiento de la sección transversal de coquilla, en la dirección de fundición de una coquilla de fundición de barra, con región de vertido en forma de tolva,

la figura 5 la diferencia de longitudes, aplicada a lo largo de la longitud de coquilla, entre el contorno de tolva horizontal y el contorno de paredes paralelas horizontal correspondiente para los desarrollos del estrechamiento de la sección transversal de coquilla, mencionados en la figura 4, en la dirección de fundición de una coquilla de fundición continua con región de vertido en forma de tolva,

la figura 6, en un corte a lo largo del eje central, los contornos internos convexos en forma de tolva para los desarrollos, prefijados en la figura 4, de la velocidad de estrechamiento de la sección transversal de coquilla, en la dirección de fundición de una coquilla de fundición continua con región de vertido en forma de tolva.

Los cuatro diferentes contornos de tolva de la pared de caras anchas de una coquilla, representados en la figura 1, poseen una región de vertido A, que se estrecha en forma de tolva en la dirección de fundición según el formato de la barra fundida, o una región de vertido B, que se estrecha en forma de tolva en la dirección de fundición según el formato de la barra fundida, así como una región C a continuación de paredes fundamentalmente paralelas. Esta región de coquilla o la salida de coquilla no es necesario que posea superficies de salida o aristas de salida paralelas. La región de coquilla inferior o la salida de coquilla inferior puede presentar completamente, en la región central, una convexidad de entre 1 y 15 mm por cada pared de caras anchas.

En la región de tolva A los contornos de tolva de las paredes de caras anchas 4 están configurados convexamente, a lo largo de una de las rectas que une la arista superior de coquilla 1 y la arista inferior de coquilla 3.

En la región de tolva B los contornos de tolva de las paredes de caras anchas 4' ó 4'' ó 4''' están configurados convexamente, entre la arista superior de coquilla 1 y el principio de una región 2 de paredes paralelas. Con ello puede verse que los contornos internos de las paredes de caras anchas presentan, a través de los segmentos a', a'' y a''', respectivamente un desarrollo en forma de arco de círculo, uno sinusoidal y uno polinómico.

La figura 1 muestra además que los segmentos convexos a', a'' y a''' se transforman, con un desarrollo continuo, en las respectivas regiones b', b'' y b''' de paredes paralelas.

Conforme a la invención es fundamental para la geometría de tolva la medida, de que cada segmento A, a', a'' y a''' puede presentar tanto una curvatura uniforme en su desarrollo como una variable.

La figura 2 muestra, para los contornos internos verticales representados en la figura 1, el estrechamiento de la sección transversal de coquilla en la dirección de fundición de una coquilla de fundición continua, con los siguientes parámetros:

Anchura de tolva 950 mm, profundidad de tolva 45 mm en la arista superior de la placa de coquilla, longitud de tolva 900 mm, contorno horizontal sinusoidal.

De la figura 2 y la figura 3 pueden verse los efectos de diferentes contornos internos, verticales, convexos de la región de tolva, así como la diferencia de longitudes y el estrechamiento de la sección transversal de coquilla.

Las figuras 1 a 3 presentan en cuanto a la particularidad fundamental para la invención que, con parámetros invariables de la región de vertido, la implantación de un contorno interno, vertical, convexo de la región de vertido conduce a un mayor estrechamiento en la región de coquilla superior y un menor estrechamiento en la región de coquilla inferior.

Por ese motivo, la invención prevé, entre otras, una utilización de la coquilla reivindicada para la fundición continua de aceros al carbono peritécticos y aceros inoxidables austeníticos, que tienden comparativamente a una contracción excesivamente elevada.

Como ejemplo de ejecución la figura 6 muestra diferentes contornos de tolva verticales, convexos, para una coquilla de fundición continua con los parámetros ya citados anteriormente. Estos contornos de tolva se basan en los desarrollos de contracción prefijados en la fig. 4 o en las variaciones de longitud correspondientes, representadas en la fig. 5. Cada uno de los desarrollos de contracción prefijados se corresponde con una combinación determinada de características de acero y parámetros de fundición, y puede establecerse mediante consideraciones teóricas y experiencias prácticas.

Las conexiones representadas en las figuras 1 a 6 aclaran que, con independencia del contorno horizontal de la región de vertido, el estrechamiento de la sección transversal de coquilla en la dirección de fundición puede ajustarse de forma variable con amplios márgenes y, en consecuencia, puede adaptarse de forma óptima al desarrollo de la contracción de la barra, que en general no sólo depende de las características del acero a fundir, sino también de otros parámetros de fundición, como por ejemplo de la velocidad de fundición.

Claims (7)

1. Coquilla para la fundición continua de metal, con una región de vertido que presenta paredes de caras anchas y estrechas refrigerables, que se estrecha en forma de tolva en la dirección de fundición según el formato de la barra fundida, caracterizada porque la geometría de tolva de las paredes internas de caras anchas, en la región entre una arista superior de coquilla (1) y una arista de salida de coquilla (3) correspondiente, está configurada con un contorno convexo que, en la región de coquilla superior presenta un mayor estrechamiento y, en la región de coquilla inferior, un menor estrechamiento.

2. Coquilla según la reivindicación 1, caracterizada porque la geometría de tolva para cada segmento A, a', a'' y a''' puede presentar tanto una curvatura uniforme en su desarrollo como una variable.

3. Coquilla según la reivindicación 2, caracterizada porque el contorno interno convexo de las paredes de caras anchas presenta un desarrollo en forma de arco de círculo, poligonal o trigonométrico.

4. Coquilla según una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque en la región de tolva B los contornos de tolva de las paredes de caras anchas 4', 4'' ó 4''' están configurados convexamente, entre la arista superior de coquilla (1) y el principio de una región (2) de paredes paralelas y, a través de los segmentos a', a'' y a''', respectivamente con un desarrollo en forma de arco de círculo, sinusoidal o polinómico, se transforman en las respectivas regiones b', b'' y b''' de paredes paralelas.

5. Coquilla según una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los contornos de tolva se basan en los desarrollos de contracción prefijables o en variaciones de longitud correspondientes, y porque con cada uno de los desarrollos de contracción prefijados se corresponde una combinación determinada de características de acero y parámetros de fundición, que pueden establecerse mediante consideraciones teóricas y experiencias prácticas.

6. Coquilla según la reivindicación 5, caracterizada porque, con independencia del contorno horizontal de la región de vertido, el estrechamiento de la sección transversal de coquilla en la dirección de fundición puede ajustarse de forma variable con amplios márgenes y, en consecuencia, puede adaptarse al desarrollo de contracción de la barra, que no sólo depende de las características del acero a fundir, sino también de otros parámetros de fundición, como por ejemplo de la velocidad de fundición.

7. Coquilla según una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el contorno interno convexo de las paredes de caras anchas con un arco de círculo terminal se transforma en el segmento inferior b', b'', b''', con preferencia de paredes paralelas.