ES2216414T3 - Coquilla para la colada continua de metal. - Google Patents
Coquilla para la colada continua de metal.Info
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Abstract
Molde para la colada continua tiene líneas que delimitan los cambios en secciones elevadas de una región en túnel. El molde en colada continua tiene una región de colada ahusada con anchas paredes laterales refrigeradas y paredes laterales estrechas. Para crear regiones con una deformación reducida, la distancia entre las líneas laterales que de delimitación (7-7'''') de la región del túnel (6) y entre las líneas (8-8'''') pueden ser cambiadas a lo largo de una o de más de una secciones elevadas de la región en túnel.
Description
Coquilla para la colada continua de metal.
La invención se refiere a una coquilla para la
colada continua de metal con una región de vertido que presenta
caras refrigeradas de caras anchas y caras estrechas, y que se
estrecha en forma de tolva en la dirección de colada para adaptarse
al formato de la barra colada.
Las dimensiones de la región de vertido están
determinadas fundamentalmente por la sección transversal de la
barra a colar, las dimensiones del tubo de colada y su profundidad
de inmersión en el caldo.
A causa de la conformación en forma de tolva de
las paredes de caras anchas, en la dirección de colada no sólo se
produce un estrechamiento sino también una deformación de la
sección transversal de la barra. Como consecuencia de ello se
imponen a la envoltura de barra, durante la circulación a través de
una coquilla de tolva, al contrario que en una coquilla de colada
continua habitual con paredes planas deformaciones adicionales que
pueden conducir a fallos.
Se conoce que mediante la configuración del
contorno horizontal o vertical de la región de vertido en forma de
tolva es posible una coquilla de colada continua, distribuir de
forma más ventajosa las deformaciones impuestas a la barra, para de
este modo actuar en contra de la aparición de fallos del producto de
colada.
Al contrario que en una coquilla habitual con
paredes planas, en la que la contracción de la barra se compensa
mediante la inclinación de las caras estrechas, tiene gran
importancia el recorrido del estrechamiento de la sección
transversal de la coquilla en la dirección de colada en una coquilla
de colada continua con región de vertido en forma de tolva.
Si a través de uno o varios segmentos en altura
el estrechamiento de la sección transversal de coquilla es mayor
que la contracción de la barra, se imponen a la envuelta de barra
deformaciones adicionales. Aparte de esto ya no se garantiza en
este caso un contacto uniforme entre la envuelta de barra y pared de
coquilla. Se producen regiones con una temperatura de la envuelta
de barra excesivamente alta o baja, con lo que aumenta la
probabilidad de la aparición de fallos.
Si el estrechamiento es excesivamente pequeño, la
envuelta de barra se eleva parcialmente desde la pared de coquilla.
Mediante el fuerte recalentamiento en estas regiones se producen
altas tensiones térmicas, que pueden conducir a fallos.
En estos fallos se trata de grietas,
estrechamientos y/o fallos estructurales. Estos fallos son tanto
más graves cuanto más intensamente un acero tiende a una
contracción comparativamente alta, durante el desarrollo de la
solidificación y del enfriamiento de la envuelta de barra que se
forma.
El documento EP 0 149 734 describe una coquilla
con una región de vertido en forma de tolva que se reduce hacia las
paredes de caras estrechas y en la dirección de colada, mediante
superficies de transición triangulares, para adaptarse al formato
de la banda colada. Por medio de esto se obtiene un contorno
exterior trapezoidal de la región de vertido.
Para reducir los esfuerzos a los que se somete la
envuelta de barra y el desgaste de la coquilla, se propone en el
documento EP 0 230 886, configurar rectangularmente el contorno de
las superficies de transición laterales, pudiendo ser estas
superficies tanto planas como curvadas. En este caso el contorno
exterior de la región de vertido representa un rectángulo.
El documento EP 0 268 910 propone además dejar
discurrir las paredes de caras anchas, en la región de vertido en
un primer segmento en altura, casi mutuamente en paralelo y
hacerlas volver al grosor del formato de colada en un segmento
conectado al mismo, llegando el primer segmento hasta por debajo del
plano del nivel de colada a ajustar durante el proceso de colada, en
la región de la primera formación de envuelta de barra. De este
modo quiere guiarse sin deformaciones la envuelta de barra todavía
fina por debajo del nivel de colada.
El documento DE 39 07 351 A1 hace patente una
propuesta para formar el contorno horizontal de la pared interior
de la tolva de vertido de una coquilla mediante tres arcos
circulares que hacen contacto mutuo tangencial, cuyos radios se
transforman en el contorno de la pared interior de la coquilla,
aumentando paulatinamente en la dirección de circulación de la
barra. De este modo se distribuye la deformación de la barra de
colada metálica entre la mayor longitud de trayecto posible, y se
evitan estrechamientos y agrietamientos en la envuelta de barra de
la barra de colada metálica. Se consigue una distribución lo más
uniforme posible de la deformación de la envuelta de barra en una
región de vertido moldeada de este modo, por medio de que sus
radios aumentan en un factor igual o distinto en la dirección de
circulación de la barra. El contorno exterior de una región de
vertido de este tipo es un rectángulo. La distancia entre las
líneas, que unen los puntos tangenciales empezando por la arista
superior de la coquilla hasta la salida de la tolva, permanece
invariable.
El documento EP 0 552 501 hace patente una
coquilla, cuya región de vertido en forma de tolva está determinada
por arcos de círculo laterales y, en puntos tangenciales, por arcos
de círculo centrales unidos a los mismos. Para reducir el
rozamiento y el desgaste así como los esfuerzos de tracción y
flexión a los que se somete la envuelta de barra, los radios de los
arcos de círculo laterales están configurados de forma constante en
un segmento que llega hasta al menos 100 mm hacia abajo desde la
arista superior de la coquilla. En este segmento se reduce la
distancia entre las líneas, que unen los puntos tangenciales
empezando por la arista superior de la coquilla hasta la salida de
la tolva, mientras que el contorno exterior de la región de vertido
permanece invariablemente rectangular.
El documento DE 44 03 050 C describe una coquilla
de colada continua para generar barras en formato de desbaste,
desbaste fino, bloque previo y palanquilla, que conduce a una alta
seguridad de colado con velocidades de colado de hasta 6
m/minuto.
Mediante la forma abombada de la coquilla se
centra la barra durante la colada en la coquilla, con lo que se
suprime o amortigua un movimiento lateral de la envuelta de barra
hacia unas de las caras estrechas (penduleo).
Este recorrido simétrico de la caja de la
envuelta de barra durante la colada en la coquilla conduce a una
estructura simétrica uniforme
- -
- de la envuelta de barra
- -
- de su margen de temperatura (isotermas)
- -
- de las fuerzas de extracción y
- -
- de la carga de la envuelta de barra,
incluso durante un penduleo de la barra en la
región del guiado de barras.
El documento
EP-B-0 419 570 hace patente una
coquilla de colada continua con un hueco, que se extiende en
dirección longitudinal desde un extremo por el lado de entrada
hasta un extremo por el lado de salida de la coquilla y cuya
superficie de sección transversal, situada perpendicularmente a la
dirección longitudinal, presenta dos regiones laterales casi
rectangulares que están separadas entre sí mediante una región
central con anchura casi constante que no se reduce, aumentando la
región central en la dirección longitudinal del espacio hueco desde
su extremo por el lado de entrada, para formar una región de colada,
estando curvadas las paredes opuestas de la región de colada, que
separan las regiones laterales, y creciendo progresivamente los
radios de curvatura de las paredes curvadas a lo largo de al menos
una parte de la dirección longitudinal de la región de colada.
El documento DE 44 24 600 se refiere a una
coquilla para la colada continua de desbaste fino con una mejor
calidad superficial. La coquilla se compone de dos paredes de caras
anchas refrigeradas, ensanchadas por el lado de vertido, así como
de dos paredes de caras estrechas refrigeradas. La relación entre la
máxima amplitud interior en la región del nivel del baño de la
coquilla en la dirección de espesor y la amplitud interior a la
salida de la barra de colada, desde la coquilla, está limitada a un
valor de entre 1,3 y 1,5. La relación entre la longitud del
contorno de la barra de colada formada en la región del nivel del
baño de la coquilla y el contorno de la barra de colada, al alcanzar
el segmento de coquilla inferior rectangular, no supera la relación
de los valores para la contracción lineal de la envuelta de barra
entre los planos iguales de la coquilla, teniéndose en cuenta el
cono de las paredes de caras estrechas durante el ajuste.
El estado de la técnica puede resumirse entre
otras cosas con la finalidad de que un contorno exterior
rectangular de la región de la tolva sea una particularidad
fundamental de coquillas con menor carga de la envuelta de barra y
menor desgaste de coquilla en la región de la tolva. La creación de
regiones laterales sin deformación de la tolva puede conducir a una
distancia variable entre las líneas, que delimitan las regiones de
curvatura contrapuesta.
Partiendo de aquí la invención se ha impuesto la
tarea de indicar una geometría de tolva de una coquilla que, en
especial durante la formación de la envuelta de barra de un acero
que tiende a una contracción comparativamente mayor, con la que se
alcance una reducción todavía más clara de aparición de fallos en la
superficie de desbaste.
La invención se basa en la experiencia obtenida a
partir de múltiples coladas de prueba, de que al colar aceros que
tienden a una contracción comparativamente elevada en una coquilla
con región de vertido en forma de tolva, cuyo contorno horizontal
está formado por arcos de círculo que hacen contacto mutuo o está
formado con el mismo radio, los fallos sobre la superficie de
desbaste se producen casi exclusivamente en la región central de la
tolva, correspondiente al recorrido del contorno horizontal
cóncavo. De aquí se ha concluido que puede alcanzarse una reducción
de la aparición de fallos en la superficie de la barra, si se
reduce la carga de la envuelta de barra en la parte central de la
tolva a cuenta de las regiones exteriores laterales.
La solución de la tarea se consigue con la
invención mediante una configuración de la geometría de tolva de
una coquilla de colada continua de forma correspondiente a las
particularidades de la reivindicación 1. Se han previsto
configuraciones ventajosas de forma correspondiente a las
reivindicaciones subordinadas.
Por ejemplo una configuración de la invención
prevé que el contorno horizontal de la región de la tolva esté
configurado mediante arcos de círculo que hacen contacto mutuo
tangencial, con radio invariable o creciente.
Otra configuración de la invención prevé que el
contorno horizontal de la región de la tolva presente, a través de
uno o varios segmentos en altura, un recorrido trigonométrico o
polinómico. Conforme a la invención, el contorno interior vertical
de la región de la tolva puede presentar cualquier recorrido.
Se obtienen otros detalles y particularidades de
la invención de la siguiente explicación de algunos ejemplos de
ejecución representados en los dibujos. Aquí muestran:
la figura 1, en vista en planta, la región de
vertido en forma de tolva de una coquilla,
la figura 2 una vista interior de una pared de
caras anchas con región de vertido en forma de tolva,
la figura 3, en vista en planta, el recorrido de
contornos horizontales de los planos de corte I-III
mostrados en la figura 2,
las figuras 4, 5 otras vistas interiores de una
pared de caras anchas con región de vertido en forma de tolva,
la figura 6 el recorrido de contornos verticales
para los cortes mostrados en la figura 5 de los planos de corte
V-IX,
la figura 7 otra vista interior de una pared de
caras anchas con región de vertido en forma de tolva,
las figuras 8-11 variaciones de
longitud de los contornos interiores en la región de vertido, tanto
a diferentes distancias desde la arista superior de la coquilla
como desde el centro de la coquilla para las paredes de caras anchas
representadas en las figuras 2, 4, 5 y 7.
Una coquilla de colada continua se compone,
conforme a la figura 1, de dos paredes de caras anchas 1, 2
opuestas y dos paredes de caras estrechas 3, 4, dispuestas
lateralmente entre las paredes de caras estrechas 1, 2. Las paredes
de caras anchas presentan una región de vertido 6 en forma de tolva
arqueado que empieza en la arista superior de coquilla 5, que se
reduce hacia las caras estrechas 3, 4 y, en la dirección de colada,
para adaptarse a la barra colada.
La figura 2 muestra el contorno exterior de la
región de vertido 7 - 7' - 7'' - 7''' - 7'''', que está configurado
de tal modo que en el segmento superior B es variable la distancia
entre las líneas limitadoras laterales 7 y 7''''. Conforme a la
invención, en esta región B también es variable la distancia entre
las líneas 8 y 8''', que delimitan las regiones de curvatura
contrapuesta.
La figura 4 muestra otra configuración conforme a
la invención de la región de vertido en forma de tolva. Las líneas
limitadoras laterales 9 y 9'' presentan un recorrido curvado por
toda la altura A de la región de vertido 6, de tal manera que la
distancia entre estas líneas limitadoras es diferente en todos los
horizontes de la región de vertido 6. Al mismo tiempo también las
líneas 10 y 10', que delimitan las regiones de curvatura
contrapuesta, presentan un recorrido curvado de tal modo que es
variable la distancia entre ellas por toda la altura A de la región
de vertido 6.
En las figuras 5 y 7 se han representado otros
dos ejemplos para la configuración conforme a la invención de la
región de vertido en forma de tolva. La distancia entre las líneas
limitadoras laterales 11 y 11' ó 13 y 13' y las líneas 12' y 12'' ó
14 y 14', que delimitan las regiones de curvatura contrapuesta, es
variable en una parte de la altura A de la región de vertido. Al
contrario que en los ejemplos mostrados en las figuras 2 y 4, la
región de vertido se estrecha en la dirección de colada de tal
manera, que su anchura es cero a su salida.
Las ventajas de la invención quieren
representarse con base en cuatro ejemplos de ejecución, que se
refieren a las placas de caras anchas representadas en las figuras,
2, 4, 5 y 7 de una coquilla, con los siguientes parámetros:
- 1.150 mm de anchura de tolva y 45 mm de profundidad de tolva sobre la arista superior del centro de la placa de coquilla, 900 mm de longitud de tolva en la dirección de colada,
- contorno interior vertical en forma de arco de círculo.
El contorno interior horizontal de la placa de
caras anchas representada en la figura 2 está formado, en toda la
altura de tolva A, por tres arcos de círculo que hacen contacto
mutuo tangencial cuyo radio es igual sobre cada horizonte. Este
radio es de 1.848,06 mm sobre la arista superior.
La anchura de tolva 7 - 7'''' se reduce en la
dirección de colada, empezando por la arista superior 5 en un
segmento B de 300 mm de longitud, linealmente de 1.150 mm a 767,44
mm, y permanece invariable hasta la salida 7'' de la región de
vertido 6. La distancia entre los puntos tangenciales 8 - 8''' se
reduce en el segmento B de forma correspondiente, linealmente de 575
mm a 383,72 mm y permanece invariable hasta la salida 7'' de la
región de vertido 6.
Una configuración de este tipo de la región de la
tolva hace posible, en el segmento B, mantener invariable el radio
R del contorno interior horizontal de 1.848,06 mm. La figura 3
muestra a modo de ejemplo el contorno interior horizontal sobre la
arista superior de coquilla 5 y sobre tres diferentes horizontes I,
II y III.
Como puede verse en la figura 8, de este modo se
crea en el centro del segmento superior de la región de vertido en
forma de tolva, en donde la barra es especialmente tendente a la
aparición de fallos superficiales, una región en la que no se
produce ninguna variación longitudinal del contorno horizontal
durante la transición de un horizonte a un horizonte situado por
debajo.
Es especialmente ventajoso el hecho de que, a
pesar de las carentes variaciones longitudinales, en el segmento
superior de la coquilla se produzca un estrechamiento de la región
de vertido en la dirección de colada, en el caso presente de 45 mm
a 19,97 mm en el centro de la coquilla. Las variaciones
longitudinales, que se corresponden con el estrechamiento de la
región de vertido, sólo se producen en el segmento superior de
coquilla B en las regiones laterales, en donde no son críticas para
la configuración de la envuelta de barra.
El contorno interior horizontal de la placa de
caras anchas representada en la figura 4 está caracterizado, a
través de toda la altura de tolva A, mediante un recorrido
senoidal. Con ello los contornos laterales 9 y 9'' de la región de
vertido 6 son segmentos en forma de arco de círculo, cuyas tangentes
discurren verticalmente a la altura de la salida de tolva 9'. La
distancia entre las líneas limitadoras laterales se reduce, de
1.150 mm sobre la arista superior de coquilla 5 a 750 mm en la
salida de tolva 9'. La distancia entre las líneas 10 y 10', que
delimitan las regiones de curvatura contrapuesta, se reduce de 575
mm a 375 mm.
La distribución de las variaciones longitudinales
en una región de vertido moldeada de este modo se ha representado
en la figura 9. Puede verse que en este caso las variaciones
longitudinales no se suprimen enteramente en el centro del segmento
superior de la región de vertido en forma de tolva, pero en
comparación con las regiones laterales se reducen claramente.
El contorno de la arista superior 5 de la placa
de caras anchas representada en la figura 5 está formado, conforme
a la figura 3, mediante arcos de círculo que hacen contacto mutuo
tangencial con un radio de 1.848,06 mm. Los contornos interiores
verticales V - IX conforme a la figura 6 están formados por
segmentos en forma de arco de círculo con un radio de 9.022,5 mm,
que finalmente se transforman en la región de coquilla reducida al
formato de la barra. En este caso se reduce la distancia entre las
líneas limitadoras laterales 11 y 11' continuamente, de tal manera
que en la salida de tolva la anchura de la tolva es cero. Lo mismo
es válido para la distancia entre los puntos tangenciales 12' y
12'', desde una distancia de C = 287,5 mm desde la arista superior
de coquilla 5. Hasta allí esta distancia es invariable y asciende a
575 mm.
En la figura 6 se han representado los contornos
interiores verticales para los cortes longitudinales V, VI, VII,
VIII y IX mostrados en la figura 5.
De la figura 10 puede deducirse que también en
esta configuración de la región de vertido en forma de tolva las
variaciones longitudinales, durante la transición de un horizonte
al otro, se reducen las variaciones longitudinales en la región
superior central a cuenta de las regiones laterales superiores.
Lo mismo es válido para la placa de caras anchas
representada en la figura 7, que se diferencia de la mostrada en la
figura 5 sólo por un recorrido senoidal de la arista superior de
coquilla 5. Las variaciones longitudinales correspondientes se han
representado en la figura 11.
Las distribuciones mencionadas en las figuras 8 a
11 de las variaciones longitudinales para las geometrías de tolva
mostradas en las figuras 2, 4, 5 y 7 confirman que con la invención
es posible, mediante la selección conforme a la invención de los
parámetros geométricos de la región de vertido en forma de tolva,
reducir a una magnitud soportable la deformación de la barra en el
centro de la región superior, que es especialmente crítica para la
formación de la envuelta de barra, y trasladarla a las regiones
laterales de la tolva, en donde no son críticas para la formación de
la envuelta de barra.
Si se realiza el cálculo de las variaciones
longitudinales en la región de la tolva de las placas de caras
anchas representadas en las figuras 2 y 3, sin tener en cuenta la
particularidad esencial para la invención - la distancia invariable
entre las líneas limitadoras exteriores de la tolva y las líneas que
limitan las regiones cóncavas y convexas - puede comprobarse que en
ambos casos el valor máximo de la variación longitudinal en la
región de la tolva es en cada caso el misma. Otra ventaja de la
invención puede verse también en que al centro de la región
superior se trasladan deformaciones reducidas uniformemente sobre
las regiones laterales, sin que se produzcan picos adicionales de
tensión o deformación.
Claims (7)
1. Coquilla para la colada continua de metal con
una región de vertido que presenta caras refrigeradas de caras
anchas y caras estrechas, y que se estrecha en forma de tolva en la
dirección de colada para adaptarse al formato de la barra colada,
caracterizada porque con el fin de crear regiones con menor
deformación, tanto la distancia entre las líneas limitadoras
laterales (7') - (7''''), (9) - (9''), (11) - (11') o (13) - (13')
de la región de tolva (6) como la distancia entre las líneas (8) -
(8'''), (9) - (9''), (12') - (12'') o (14) - (14'), que delimitan
las regiones arqueadas de curvatura contrapuesta o superficies
planas de diferente inclinación, se reducen a través de uno o varios
segmentos en altura (A, B) de la región de la tolva en la dirección
de colada.
2. Coquilla según la reivindicación 1,
caracterizada porque en la región de la tolva los contornos
interiores verticales de las paredes de caras anchas no discurren
paralelamente entre sí.
3. Coquilla según la reivindicación 1,
caracterizada porque el contorno interior horizontal de la
región de la tolva, a través de uno o varios segmentos en altura
(B), está formado por tres arcos de círculo que hacen contacto mutuo
tangencial.
4. Coquilla según la reivindicación 1,
caracterizada porque el radio R1 de estos arcos de círculo
que hacen contacto mutuo tangencial permanece invariable a través
del o de los segmentos en altura (b).
5. Coquilla según la reivindicación 1,
caracterizada porque el contorno interior horizontal de la
región de la tolva, a través de uno o varios segmentos en altura
(B), presenta un recorrido trigonométrico o polinómico.
6. Coquilla según la reivindicación 1,
caracterizada porque el contorno interior vertical de la
región de la tolva, a través de uno o varios segmentos en anchura
(V-IX), está configurado mediante arcos de círculo
que finalmente se transforman en la región de coquilla reducida para
adaptarse al formato de la barra.
7. Coquilla según la reivindicación 6,
caracterizada porque el radio del contorno interior vertical
R2 permanece invariable a través de uno o varios segmentos en
anchura (V-IX).
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