ES2283602T3 - Metodo y aparato para vaciado continuo. - Google Patents
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Abstract
Un aparato para vaciado continuo de metales, incluyendo un molde de vaciado (3) con una sección transversal horizontal alargada, a través de la que se ha previsto que pase un metal fundido durante el proceso de vaciado, un elemento (6) para suministrar un metal fundido a dicho metal fundido ya presente en el molde de vaciado en una región a una distancia debajo de la superficie superior de la última masa fundida, y un dispositivo (13-19) adaptado para aplicar campos magnéticos a la masa fundida en el molde de vaciado para influir en movimientos del metal fundido, donde el dispositivo exhibe elementos (16) adaptados para generar un campo magnético estacionario con una intensidad variable a través de esencialmente dicha sección transversal completa del molde de vaciado desde un lado largo al otro lado largo cerca de, o debajo de, la región para dicho suministro del metal fundido, y elementos (17) adaptados para generar un campo magnético variable en la zona de dicha superficie superior en unaregión que está situada en el centro con respecto a dicha sección transversal y cerca de dicha región para suministro de masa fundida.
Description
Método y aparato para vaciado continuo.
La presente invención se refiere a un método y
un aparato para vaciado continuo de metales, incluyendo un molde de
vaciado con una sección transversal horizontal alargada, a través de
la que se ha previsto que pase un metal fundido durante la
operación de vaciado, un elemento para suministrar un metal fundido
a dicho metal fundido ya presente en el molde de vaciado en una
región a una distancia debajo de la superficie superior de la
última masa fundida, y un dispositivo adaptado para aplicar campos
magnéticos a la masa fundida en el molde de vaciado para influir en
los movimientos del material fundido.
Un aparato de dicho tipo se ilustra
esquemáticamente en la figura acompañante 1. Desde la denominada
artesa 1 se suministra un metal fundido 2 a un molde de vaciado 3
en forma de una caja, abierto en la parte superior e inferior, que
tiene paredes enfriadas, generalmente de una aleación a base de
cobre con buena conductividad térmica. El enfriamiento en el molde
de vaciado hace que la solidificación del cordón alargado, formado
por el metal fundido, comience desde fuera y prosiga hacia dentro
hacia el centro del cordón. Durante el vaciado con dicha sección
transversal del molde de vaciado se forma un cordón que se denomina
en general un planchón. El cordón enfriado y parcialmente
solidificado sale ge forma continua del molde de vaciado. En un
punto donde el cordón sale del molde de vaciado, tiene al menos una
envuelta solidificada de autosoporte mecánico 4 que rodea un centro
no solidificado 5. Se representa esquemáticamente cómo es suficiente
que rodillos de guía S guíen y soporten el cordón hacia abajo del
molde de vaciado.
Para la explicación adicional del campo de la
invención, también se hace una breve referencia a parte de las
figuras 2a y 2b, aunque el aparato representado en ellas no
pertenece a la técnica anterior, sino a la presente invención.
Desde la artesa 1 se extiende un tubo de vaciado 6 para suministrar
el metal fundido caliente al metal fundido ya presente en el molde
de vaciado 3 a una distancia, preferiblemente una distancia
considerable, debajo de la superficie superior 7 de la última masa
fundida, denominándose generalmente esta superficie el menisco. La
masa fundida sale del tubo de vaciado 6 por agujeros situados
lateralmente en él y por ello genera un denominado flujo primario
así como un denominado flujo secundario. Estos flujos se indican
esquemáticamente por las flechas de trazos en la figura 2b. El
flujo primario 8 se extiende hacia abajo en la dirección de
vaciado, mientras que el flujo secundario 9 se extiende desde la
zona de las paredes 10 del molde de vaciado hacia arriba hacia la
superficie superior del baño fundido y posteriormente hacia abajo.
En diferentes partes del baño fundido que existe en el molde de
vaciado, o el molde, surgen fluctuaciones periódicas de la velocidad
en el material de colada durante el proceso de vaciado. Estas
fluctuaciones también son debidas a que las paredes del molde de
vaciado se ponen normalmente en un movimiento oscilante para evitar
que el material de colada solidificado se adhiera a ellas. Los
movimientos irregulares producidos por ello en el metal fundido
implican, entre otras cosas, que burbujas, por ejemplo burbujas de
gas argón, e impurezas en la masa fundida, por ejemplo inclusiones
de óxido del tubo de vaciado y escorias del menisco, son alejadas
hacia abajo en la dirección de vaciado, es decir, hacia abajo en el
cordón vaciado que se forma inicialmente en el molde de vaciado.
Esto da lugar a inclusiones e irregularidades del cordón de vaciado
solidificado acabado. Estos problemas son especialmente grandes en
el caso de altas velocidades de vaciado, es decir, cuando se
suministra un volumen grande de material fundido al molde de
vaciado por unidad de
tiempo.
tiempo.
Esto también implica un riesgo considerable de
velocidades irregulares de los movimientos del material fundido en
la zona de la superficie superior del baño y de variaciones de
presión resultantes en la superficie superior, y un riesgo de que
se puedan producir variaciones de altura en la superficie superior.
A altas velocidades de vaciado, esto da lugar a que la escoria sea
arrastrada hacia abajo, un grosor de escoria no uniforme, grosor no
uniforme de la envuelta, y un riesgo de formación de fisuras.
También hay riesgo de oscilaciones del material fundido en el molde
de vaciado delantero a una velocidad asimétrica del material de
colada hacia abajo en el molde, de modo que la velocidad en un lado
es considerablemente más alta que la velocidad en el otro lado.
Esto da lugar a un transporte considerable hacia abajo de
inclusiones y burbujas de gas con el consiguiente deteriorado de la
calidad de los planchones.
Así, para el resultado del vaciado, es
importante lograr una velocidad del metal fundido hacia abajo en el
molde de vaciado que sea esencialmente uniforme sobre la sección
transversal del molde de vaciado, es decir para el flujo primario,
y un flujo estable dirigido hacia arriba en los lados cortos del
molde de vaciado de modo que los movimientos del metal fundido en
la zona de la superficie superior del baño fundido sean constantes
en el tiempo y de modo que se logre una temperatura estable uniforme
en la superficie superior de la masa fundida.
Por esta razón se ha dispuesto un dispositivo
como el indicado anteriormente (indicado en 11 en la figura 1) para
aplicar campos magnéticos a la masa fundida en el molde de vaciado.
En este contexto se han sugerido varias formas de influir en el
movimiento del material fundido aplicando campos magnéticos. Una
forma es utilizar la denominada técnica EMBR (freno
electromagnético), en la que un campo magnético estacionario, es
decir, un campo magnético generado dirigiendo una corriente
continua a través de una bobina de un electroimán, es aplicado a la
masa fundida en el molde de vaciado desde un lado largo al otro.
Posteriormente esto da lugar a que los movimientos del material
fundido sean frenados. En este contexto, tales electroimanes pueden
estar dispuestos a lo largo del molde de vaciado cerca de, o debajo
de, la región para el suministro de metal fundido con el fin de
frenar así el flujo del metal fundido hacia abajo en el molde de
vaciado, es decir, influir sustancialmente en el flujo primario
mencionado, para intentar hacer la velocidad de este movimiento
esencialmente constante en toda la sección transversal del molde de
vaciado, y para estabilizar el flujo secundario dirigido hacia
arriba en los lados cortos del molde de vaciado. Sin embargo,
también es posible disponer el denominado freno en la zona de la
superficie superior del molde de vaciado para frenar los movimientos
del metal fundido en esta zona y eliminar oscilaciones
superficiales en la masa fundida. Estas dos posiciones de los frenos
electromagnéticos también se pueden combinar en el denominado molde
FC (Control de flujo), previamente conocido, por ejemplo, por JP
97357679.
Otra forma de influir en los movimientos del
material fundido en el molde de vaciado aplicando un campo magnético
a la masa fundida en el molde de vaciado se conoce previamente, por
ejemplo, por US 5 197 535 y se denomina EMS (= agitación
electromagnética). Aquí, conectando un voltaje CA polifase a
electroimanes a lo largo del molde de vaciado, se genera un campo
magnético móvil, que generalmente se aplica en la zona de dicha
superficie superior para guiar los movimientos del material fundido
en esta zona. Por lo tanto, esto es interesante especialmente a
velocidades inferiores de vaciado, dado que entonces hay riesgo de
que el movimiento del material de colada en la zona de la
superficie superior sea demasiado pequeño y de que puedan surgir
diferencias de temperatura, que tienen una influencia negativa en
el resultado del vaciado.
También se conocen previamente otros aparatos
para influir en los movimientos del material fundido, aplicando
campos magnéticos a la masa fundida en un molde de vaciado para
vaciado continuo.
El objeto de la presente invención es
proporcionar un aparato y un método que permiten obtener, al menos
en ciertas condiciones de vaciado, un resultado de vaciado que, al
menos en ciertos aspectos, se ha mejorado con relación a lo que es
posible lograr con aparatos y métodos de la técnica anterior para
vaciado continuo de metales.
Este objeto se logra con el aparato según la
reivindicación 1 y por el método según la reivindicación 17. En tal
aparato, el dispositivo exhibe elementos adaptados para generar un
campo magnético estacionario con una intensidad variable
esencialmente en dicha sección transversal completa del molde de
vaciado desde un lado largo al otro lado largo cerca de, o debajo
de, la región para dicho suministro del metal fundido, y elementos
adaptados para generar un campo magnético variable en la zona de
dicha superficie superior en una región que está situada en el
centro con respecto a dicha sección transversal y cerca de dicha
región para suministro de masa fundida, y, además, el aparato
exhibe una unidad adaptada para controlar los elementos magnéticos
del dispositivo para generar, independientemente uno de otro, campos
magnéticos con un aspecto que depende del valor predominante de uno
o más parámetros de vaciado predeterminados.
Disponiendo dichos elementos magnéticos en ambas
posiciones indicadas y controlándolos independientemente uno de
otro y en dependencia del valor predominante de uno o más parámetros
de vaciado predeterminados, se puede lograr en gran medida una tasa
de flujo de la masa fundida en varias partes del molde de vaciado
que es óptima para una temperatura estable uniforme de la
superficie superior de la masa fundida en condiciones de vaciado
cambiantes, primariamente la velocidad de vaciado.
Por "estacionario" se entiende aquí un
campo magnético que es esencialmente fijo y no cambia su dirección,
pero su intensidad puede variar y esto también tiene lugar en
dependencia del valor predominante de uno o más de dichos
parámetros de vaciado. Sin embargo, el término "magnético campo
variable" incluye también campos magnéticos del denominado tipo
alterno, es decir, donde el campo magnético es generado por un
electroimán al que se le suministra una corriente alterna. "Cerca
de, o debajo de" se define como cubriendo todos los niveles por
debajo, al mismo nivel que, y algo por encima de la región para
suministro del metal fundido.
En consecuencia, a través del aparato según la
invención, se puede realizar un frenado del movimiento descendente
de la masa fundida, adaptado al valor predominante de uno o más
dichos parámetros de vaciado, por medio del elemento magnético
mencionado en primer lugar, que permite que dichas burbujas suban a
la superficie superior y sean quitadas y no se incorporen a la
porción solidificada del cordón, mientras que al mismo tiempo el
flujo secundario hacia arriba en los extremos cortos del cordón
puede ser estabilizado para suministro estable de masa fundida
caliente al menisco y adición de energía. Además, el elemento
magnético mencionado en último lugar adaptado para generar un campo
magnético variable puede asegurar que los movimientos de la masa
fundida en la zona de su superficie superior, especialmente en
dicha región central, sean los movimientos más adecuados a un valor
predominante de uno o más de dichos parámetros de vaciado
predeterminados, para lograr, en toda la sección transversal del
molde de vaciado, una velocidad esencialmente uniforme de la masa
fundida en la superficie superior y por lo tanto una temperatura
estable uniforme de la superficie superior de la masa fundida.
Según otro aspecto del aparato de la invención
el aparato exhibe un dispositivo con elementos adaptados para
generar un campo magnético estacionario con una intensidad variable
en la zona de dicha superficie superior en las regiones de extremo
del molde de vaciado que, con respecto a dicha sección transversal,
están situados fuera de y a distancia de dicha región para
suministro de masa fundida, y el aparato incluye además una unidad
adaptada para controlar dicho elemento exterior magnético para
generar un campo magnético con una intensidad que depende del valor
predominante de uno o más parámetros de vaciado predeterminados.
Disponiendo tales elementos magnéticos, los
movimientos del material fundido en la zona de dicha superficie
superior pueden ser frenados en dichas regiones de extremo en una
extensión que es óptima para las condiciones predominantes en cada
ocasión de vaciado individual, es decir, el valor predominante de
uno o más parámetros de vaciado predeterminados. Esto implica que
se incrementan las posibilidades de lograr un movimiento uniforme
deseado y una temperatura estable uniforme de la superficie superior
de la masa fundida. Especialmente en el caso de velocidades de
vaciado en un rango intermedio y a velocidades de vaciado más altas,
puede ser importante frenar los movimientos del material fundido en
la zona de la superficie superior en estas regiones de extremo,
mientras que tal frenado se puede hacer muy ligero o eliminarse
completamente a velocidades de vaciado más bajas controlando la
intensidad del campo magnético estacionario hacia cero.
Según una realización preferida de la invención,
el aparato según la invención incluye ambos tipos de dichos
elementos magnéticos. Esto da lugar posteriormente a posibilidades
de lograr en varias partes del molde de vaciado una tasa de flujo
de la masa fundida que es óptima para el resultado de vaciado, más
profundo hacia abajo en el molde de vaciado y hacia arriba en el
molde de vaciado, y en la zona de la superficie superior, así como
una temperatura estable uniforme y movimiento de la superficie
superior de la masa fundida independientemente de las velocidades
de vaciado que tienen lugar. En otros términos, con uno e idéntico
aparato, se puede obtener un resultado de vaciado excelente a bajas
velocidades de vaciado, cuando la masa fundida en la zona de la
superficie superior tiene que ser agitada, sobre todo cerca del tubo
de vaciado, y ser acelerada, a velocidades de vaciado en un rango
intermedio, cuando hay que suministrar material fundido caliente a
la zona de la superficie superior del chorro de vaciado, se precisa
agitación en la zona de la superficie superior alrededor del tubo
de vaciado y los movimientos de la masa fundida en la zona de la
superficie superior deben ser frenados algo para obtener en la
superficie superior una tasa máxima de flujo, y a altas velocidades
de vaciado, cuando el frenado de la superficie superior debe ser
fuerte para lograr una velocidad óptima de la masa fundida en la
zona de la superficie superior, mientras que al mismo tiempo no
pueden surgir zonas de estancamiento en el centro alrededor del tubo
de vaciado.
Según la invención, dichos elementos magnéticos
para generar un campo magnético en dicha región central incluyen al
menos dos núcleos magnéticos, dispuestos en cada lado largo del
molde de vaciado, con devanados conductores eléctricos conectados a
fases diferentes de una fuente para generar un voltaje CA polifase
para lograr un campo magnético que avanza en dicha región central
en la superficie superior de la masa fundida en una dirección hacia
el lado largo del molde de vaciado, que hace posible la agitación y
la aceleración del movimiento del material fundido en esta región
central de la superficie superior de la masa fundida cuando sea
necesario.
Según la invención, el aparato incluye medios
para variar la frecuencia de la corriente a través de los devanados
del elemento magnético para generar el campo magnético en dicha
región central del molde de vaciado, y la unidad está adaptada para
controlar dichos medios en dependencia del valor predominante de uno
o más parámetros de vaciado predeterminados. Por tal cambio de la
frecuencia, que también se puede combinar con un cambio de la
amplitud, del campo magnético, el material fundido puede recibir en
la región central un movimiento que es el mejor para las
condiciones de vaciado particulares predominantes, y según otra
realización preferida de la invención, dichos medios tienen la
capacidad de controlar dicha frecuencia hasta 0 Hz, lo que significa
que entonces se suministra una corriente continua a través de los
devanados y se genera un campo magnético estacionario en la zona de
la superficie superior en dicha región central del molde de vaciado,
de modo que estos elementos magnéticos ejerzan entonces un efecto
de frenado en movimientos en esta región central, que es adecuado
para altas velocidades de vaciado. La intensidad de este efecto de
frenado es controlada entonces según la velocidad de vaciado y
cualesquiera otros parámetros de vaciado de modo que tenga lugar un
movimiento óptimo del material fundido en esta región y no se
formen zonas de estancamiento en esta zona. Preferiblemente, dichos
medios son un convertidor de tipo conocido.
Según realizaciones preferidas de la invención,
el aparato incluye elementos adaptados para medir la temperatura de
la masa fundida en el molde de vaciado cerca de dicha superficie
superior y para enviar información acerca de ello a la unidad como
dicho parámetro de vaciado predeterminado, elementos adaptados para
medir la velocidad de vaciado, es decir, lo grande que es un
volumen de masa fundida suministrado al molde de vaciado por unidad
de tiempo, y para enviar información acerca de esto a la unidad como
dicho parámetro de vaciado predeterminado, y/o elementos adaptados
para medir el nivel de dicha superficie superior de la masa fundida
en el molde de vaciado y para enviar información acerca de esto a
la unidad como dicho parámetro de vaciado predeterminado. Dado que
la unidad toma en consideración diferentes parámetros de vaciado en
su control de los elementos magnéticos, en cada situación dada se
puede influir en el material fundido en el molde de vaciado para
lograr un resultado de vaciado
óptimo.
óptimo.
La invención también incluye el caso donde la
unidad está adaptada para controlar uno o más de dichos elementos
magnéticos ocasionalmente para no generar ningún campo magnético.
Así, cualquiera de los elementos magnéticos se podría cerrar
completamente a un valor de cualquier parámetro de vaciado, tal como
velocidad de vaciado, dentro de un rango predeterminado de
valores.
Según otra realización preferida de la
invención, la unidad está adaptada, a valores determinados de uno o
más de dichos parámetros de vaciado predeterminados, para controlar
dichos elementos para generar un campo magnético en la zona de la
superficie superior en dicha región central para generar
alternativamente el denominado campo alterno, que cambia en el
tiempo, para agitar el metal fundido y un campo magnético
estacionario para frenar los movimientos del metal fundido. De esta
forma, en ciertas condiciones de vaciado, se puede obtener una muy
buena igualación de temperatura de la masa fundida en la zona de la
superficie superior del baño fundido.
Por lo anterior es claro que la unidad está
adaptada ventajosamente para controlar dichos elementos magnéticos
en dependencia del valor predominante de uno o más parámetros de
vaciado predeterminados según un algoritmo al objeto de lograr en
diferentes partes del molde de vaciado una tasa de flujo de la masa
fundida que es óptima para el resultado de vaciado, y una
temperatura estable uniforme de la superficie superior de la masa
fundida.
La invención también se refiere a métodos para
vaciado continuo de metales según las reivindicaciones de método
independientes anexas. Cómo funcionan estos métodos y sus ventajas
deberá ser claramente manifiesto por la explicación anterior de los
aparatos según la invención.
La invención también se refiere a un programa de
ordenador, un producto de programa de ordenador y un medio legible
por ordenador según las reivindicaciones correspondientes anexas. Se
observa fácilmente que el método según la invención definido en el
conjunto anexo de reivindicaciones de método es muy adecuado para
ser ejecutado por instrucciones de programa de un procesador
controlable por un programa de ordenador provisto de los pasos de
programa en cuestión. Otras ventajas y características ventajosas de
la invención serán claras por la descripción siguiente y las otras
reivindicaciones dependientes.
Realizaciones preferidas de la invención,
citadas como ejemplos, se describirán a continuación con referencia
a los dibujos acompañantes, donde:
La figura 1 es una vista esquemática en sección
transversal de un aparato para vaciado continuo de metales.
La figura 2a es una vista ampliada en sección
transversal, en relación a la figura 1, de un aparato según la
invención para vaciado continuo de metales según una primera
realización preferida de la invención.
La figura 2b es una vista simplificada de parte
del aparato según la figura 2a en la dirección
Ilb-Ilb en la figura 3.
La figura 3 es una vista esquemática desde
arriba del aparato según la figura 2.
La figura 4 es una vista parcialmente cortada en
perspectiva del aparato según la figura 2.
La figura 5 es una vista simplificada en
perspectiva de parte del aparato según una segunda realización
preferida de la invención.
La figura 6 es una vista, correspondiente a la
figura 5, de un aparato según una tercera realización preferida de
la invención.
La figura 7 es una vista, correspondiente a la
figura 5, de un aparato según una cuarta realización preferida de la
invención.
Los principios de la invención se describirán
ahora con referencia a las figuras 2-4, que ilustran
de manera simplificada un aparato para vaciado continuo de metales
según una primera realización preferida de la invención. Como se ha
indicado previamente, el molde de vaciado 3 tiene una sección
transversal horizontal alargada, y en la práctica esto significa
normalmente una relación considerablemente menor de la longitud del
lado corto a la longitud del lado largo que la representada en las
figuras, y a este respecto las figuras se han de interpretar
solamente como explicaciones de los principios de la invención. Así,
el grosor del cordón puede ser, por ejemplo, del orden de magnitud
de 150 mm mientras que al mismo tiempo su anchura es superior a
1.500 mm.
El metal fundido suministrado al molde de
vaciado tiene una cierta temperatura excesiva, es decir, su
temperatura se debe bajar en cierta medida para que cualquiera de
sus partes empiece a solidificarse. Esto es importante para evitar
que la solidificación del metal fundido comience demasiado pronto,
por ejemplo en la zona de su superficie superior. Para evitar tal
solidificación, también es necesario que la masa fundida exhiba un
cierto movimiento en todas las regiones, transversalmente en el
centro y en los extremos, de modo que se puede producir una
igualación de la temperatura de la superficie superior. En la figura
3 se representa cómo la masa fundida fluye típicamente en dicho
flujo secundario 9 en la superficie superior. Igualmente, es
importante que el flujo primario 8 hacia abajo de la masa fundida
sea esencialmente constante en toda la sección horizontal
transversal del molde de vaciado, de modo que las burbujas y
análogos formados en él tengan la posibilidad de desplazarse hacia
arriba a la superficie superior 7 y desaparecer y no ser arrastradas
en alguna parte que se mueva considerablemente más rápidamente que
otra parte.
Para realizar los movimientos deseados de la
masa fundida en el molde de vaciado en condiciones de vaciado
cambiantes, el aparato exhibe elementos magnéticos y una unidad 12
adaptada para controlar estos elementos independientemente uno de
otro en dependencia del valor predominante de uno o más parámetros
de vaciado predeterminados. Los elementos magnéticos se indican
esquemáticamente como electroimanes en forma de núcleos magnéticos
13, preferiblemente núcleos de hierro laminados, y devanados
conductores eléctricos enrollados alrededor de estos, que aquí se
representan esquemáticamente. La unidad 12 está adaptada para
controlar fuentes 15, 15',15'', conectadas a los diferentes
devanados, de energía eléctrica para suministrar corriente eléctrica
a los devanados y generar por ello campos magnéticos que se
extienden desde un lado largo a otro en el molde de vaciado a través
de la masa fundida.
El aparato exhibe así primeros elementos
magnéticos 16 adaptados para generar un campo magnético estacionario
con una intensidad variable a través de esencialmente toda la
sección horizontal transversal del molde de vaciado desde un lado
largo al otro lado largo cerca de, o debajo de, la región para
suministro del metal fundido al molde de vaciado. Así, la unidad 12
controla la fuente 15'' para suministrar a los devanados del
elemento magnético 16 corriente continua de una intensidad variable
para generar un campo magnético que ejerce un efecto de frenado en
el movimiento de la masa fundida hacia abajo en el molde de vaciado
y el flujo dirigido hacia arriba en los lados cortos del molde de
vaciado.
El aparato también exhibe segundos elementos
magnéticos 17, también en forma de electroimanes, que están
adaptados para generar un campo magnético variable en la zona de
dicha superficie superior en una región que está situada en el
centro con respecto a dicha sección transversal y cerca de dicha
región para suministro de masa fundida. A lo largo de cada lado
largo del molde de vaciado se ha dispuesto tres bobinas, estando
conectada cada una a una fase respectiva de un voltaje CA
trifásico. Además, el aparato exhibe medios 18 indicados
esquemáticamente adaptados para convertir el voltaje CA de la
fuente de corriente 15' para establecer su frecuencia, por lo que
el convertidor puede variar preferiblemente la frecuencia hasta 0 Hz
de modo que entonces se suministra una corriente continua a las
bobinas del segundo elemento magnético 17. Esto significa que, al
generar una frecuencia superior a 0 Hz de la corriente salida del
convertidor 18, se generará un campo magnético, que avanza en la
zona de dicha superficie superior en una dirección hacia los lados
largos del molde de vaciado, con un efecto de agitación y
aceleración en el material fundido en la región central de la
superficie superior. Sin embargo, también es posible reducir la
frecuencia a 0 Hz, generando así un campo magnético estacionario en
esta región, que entonces ejerce un efecto de frenado en los
movimientos en esta región central.
Además, el aparato exhibe terceros elementos
magnéticos 19, que también son del tipo de electroimán y adaptados
para generar un campo magnético estacionario con una intensidad
variable en la zona de dicha superficie superior en las regiones de
extremo del molde de vaciado que, con respecto a dicha sección
transversal, están situados externamente y a distancia de la región
para suministro de la masa fundida. De esta forma, donde sea
necesario, los movimientos de la masa fundida en la zona de la
superficie superior pueden ser frenados en estas regiones de
extremo, pero también es posible desconectar este elemento magnético
cuando no se desee dicho frenado.
Además, el aparato exhibe elementos para medir
ciertos parámetros que son importantes para el vaciado y enviar
información acerca de ello a la unidad 12, de modo que esta unidad
pueda controlar entonces los diferentes elementos magnéticos en
dependencia de este información. Se representa esquemáticamente un
elemento 20 adaptado para medir la temperatura de la masa fundida
en el molde de vaciado de manera indirecta midiendo la temperatura
de la pared del molde de vaciado. Sin embargo, también es posible
una medición directa. Esta medición de temperatura puede ser
realizada de forma continua o intermitentemente en uno o más puntos.
Entonces es de especial interés medir la temperatura en la zona del
menisco. Además, hay un elemento 21 para medir la velocidad de
vaciado, es decir, lo grande que es un volumen de metal fundido
suministrado al molde de vaciado por unidad de tiempo. También es
ventajoso disponer elementos 22 indicados esquemáticamente para
medir el nivel en la superficie superior en el molde de vaciado. La
unidad 12 exhibe preferiblemente un procesador capaz de ser
influenciado por un programa de ordenador para el control adecuado
de los varios elementos magnéticos con el fin lograr un resultado de
vaciado óptimo.
A bajas velocidades de vaciado, es importante
agitar el menisco o la superficie superior adecuadamente en la
región central para mantener una temperatura uniforme estable de la
superficie superior y entonces el segundo elemento magnético 17 es
controlado preferiblemente para generar un campo de avance con una
intensidad relativamente alta con el fin de lograr dicha agitación.
En este contexto, los terceros elementos magnéticos 19 podrían
estar casi o completamente desconectados, mientras que es deseable
un cierto grado de frenado de los flujos hacia arriba y hacia abajo
en el metal fundido a través del primer elemento magnético 16. En la
superficie superior esto puede dar lugar a la configuración de
flujo según la figura 3 con un flujo controlado o no controlado A y
un flujo agitado B.
A velocidades de vaciado en un rango intermedio,
la intensidad del campo móvil generado por el segundo elemento
magnético en la región central se puede reducir algo, mientras que
al mismo tiempo los terceros elementos magnéticos 19 son
controlados para generar un campo estacionario que frena algo la
superficie superior en las regiones de extremo.
A altas velocidades de vaciado, se precisa un
frenado potente de la masa fundida en la zona de la superficie
superior para lograr una velocidad óptima de los movimientos de la
masa fundida en esta zona, normalmente 0,3 +-0,1 m/s. Además, el
segundo elemento magnético 17 es controlado ventajosamente para
generar un campo magnético de frenado estacionario en la región
central de la superficie superior, pero los elementos magnéticos 19
son controlados de tal manera que el efecto de frenado sea más
grande en las regiones de extremo para lograr una velocidad
uniforme del material fundido a lo largo de toda la superficie
superior.
A tales velocidades altas de vaciado, también se
requiere un control del primer elemento magnético 16 para un frenado
relativamente potente.
La combinación de los tres elementos magnéticos
del aparato según la figura 4 y la posibilidad de su control
separado proporcionado por la unidad 12 contribuyen a lograr en
varias partes del molde de vaciado una tasa de flujo de la masa
fundida que es óptima para el resultado de vaciado, y a lograr una
temperatura estable uniforme de la superficie superior de la masa
fundida a velocidades de vaciado bajas y altas así como velocidades
de vaciado en el rango intermedio.
La figura 5 ilustra esquemáticamente cómo un
aparato según la invención podría estar provisto solamente de
elementos magnéticos primero 16 y segundo 17, lo que hace este
aparato especialmente adecuado para velocidades de vaciado más
bajas. Se señala que en esta realización y las realizaciones según
las figuras 6 y 7, los electroimanes están dispuestos a lo largo de
ambos lados largos del molde de vaciado y estos son alimentados y
controlados de manera correspondiente a la representada con
respecto a la realización según la figura 4, aunque no se
representa en estas figuras por razones de simplificación.
La figura 6 ilustra un aparato según una
realización que solamente exhibe dichos elementos magnéticos segundo
17 y tercero 19. Aquí, se ilustra cómo el campo magnético generado
por el tercer elemento magnético 19 en una región de extremo está
cerrado por un yugo 23 que interconecta los electrodos, mientras que
otra posibilidad se ilustra en la figura 7. Allí, los dos
electroimanes, pertenecientes al elemento magnético 19 y dispuestos
en el mismo lado largo, están dispuestos con sus polos de tal forma
que el campo magnético sea cerrado por un yugo 24 que los
interconecta. La realización representada en la figura 7 con
solamente elementos magnéticos primero y tercero 16 y 19,
respectivamente, constituye una variante simplificada del aparato
según la invención, especialmente adecuada para velocidades de
vaciado más altas.
Naturalmente, la invención no se limita de
ninguna forma a las realizaciones descritas anteriormente, sino que
una pluralidad de sus posibilidades de modificaciones deberán ser
obvias a los expertos en la técnica, sin apartarse del concepto
básico de la invención.
Por ejemplo, los varios elementos magnéticos
podrían tener una extensión diferente en la sección transversal del
molde de vaciado a la representada en las figuras, y, por ejemplo,
en la realización según la figura 5, el segundo elemento magnético
podría extenderse una distancia más larga a lo largo del respectivo
lado largo, posiblemente al respectivo lado corto, dependiendo del
proceso de vaciado que haya que controlar.
En el segundo elemento magnético, el número de
fases podría ser diferente de tres, por ejemplo dos.
Los diferentes flujos magnéticos se podrían
cerrar en formas en gran parte arbitrarias. Por ejemplo, el flujo
magnético de los elementos magnéticos en las regiones de extremo de
la superficie superior se podría cerrar mediante los primeros
elementos magnéticos situados en un nivel más profundo.
También sería posible refinar las posibilidades
de control de modo que cada bobina individual (electroimán) sea
controlada por separado de las otras bobinas.
Claims (34)
1. Un aparato para vaciado continuo de metales,
incluyendo un molde de vaciado (3) con una sección transversal
horizontal alargada, a través de la que se ha previsto que pase un
metal fundido durante el proceso de vaciado, un elemento (6) para
suministrar un metal fundido a dicho metal fundido ya presente en el
molde de vaciado en una región a una distancia debajo de la
superficie superior de la última masa fundida, y un dispositivo
(13-19) adaptado para aplicar campos magnéticos a la
masa fundida en el molde de vaciado para influir en movimientos del
metal fundido, donde el dispositivo exhibe elementos (16) adaptados
para generar un campo magnético estacionario con una intensidad
variable a través de esencialmente dicha sección transversal
completa del molde de vaciado desde un lado largo al otro lado
largo cerca de, o debajo de, la región para dicho suministro del
metal fundido, y elementos (17) adaptados para generar un campo
magnético variable en la zona de dicha superficie superior en una
región que está situada en el centro con respecto a dicha sección
transversal y cerca de dicha región para suministro de masa
fundida, y porque el aparato incluye una unidad (12) adaptada para
controlar los elementos magnéticos del dispositivo para generar,
independientemente uno de otro, campos magnéticos con un aspecto
que depende del valor predominante de uno o más parámetros de
vaciado predeterminados, caracterizado porque dichos
elementos magnéticos (16, 17) incluyen núcleos magnéticos (13) y
devanados conductores eléctricos (14) pasados alrededor de estos,
porque el aparato incluye una o más fuentes (15, 15', 15'') para
suministrar corriente eléctrica a estos devanados, y porque dicha
unidad (12) está adaptada para controlar el suministro de corriente
a los devanados en dependencia del valor predominante de uno o más
parámetros de vaciado predeterminados, dicho elemento magnético
(17) para generar un campo magnético en dicha región central incluye
al menos dos núcleos magnéticos dispuestos a lo largo de cada lado
largo del molde de vaciado con devanados conductores eléctricos
conectados a fases diferentes de una fuente para generar un voltaje
CA polifase para lograr un campo magnético que avanza en dicha
región central en la superficie superior de la masa fundida en la
dirección del lado largo del molde de vaciado, y dicho aparato
incluye medios (18) para variar la frecuencia de la corriente a
través de los devanados del elemento magnético (17) para generar el
campo magnético en dicha región central del molde de vaciado, y la
unidad está adaptada para controlar dichos medios en dependencia del
valor predominante de uno o más parámetros de vaciado
predeterminados, dichos medios (18) tienen la capacidad de controlar
dicha frecuencia hasta 0 Hz, de modo que una corriente continua sea
alimentada a través de dichos devanados y se genere un campo
magnético estacionario en la zona de la superficie superior en dicha
región central del molde de vaciado, y la unidad está adaptada, a
valores especificados de uno o más de dichos parámetros de vaciado
predeterminados, para controlar dicho elemento (17) para generar un
campo magnético en la zona de la superficie superior en dichas
regiones centrales para generar alternativamente un denominado campo
alterno, que cambia en el tiempo, para agitar el metal fundido y un
campo magnético estacionario para frenar los movimientos del metal
fundido.
2. Un aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque el dispositivo exhibe además elementos
(19) adaptados para generar un campo magnético estacionario con una
intensidad variable en la zona de dicha superficie superior en las
regiones de extremo del molde de vaciado que, con respecto a dicha
sección transversal, están situadas externamente de y a distancia
de dicha región para el suministro de la masa fundida, porque el
aparato incluye una unidad (12) adaptada para controlar dichos
elementos magnéticos exteriores para generar un campo magnético con
una intensidad que depende del valor predominante de uno o más
parámetros de vaciado predeterminados, y porque, también, dichos
elementos magnéticos (19) para generar un campo magnético en dichas
regiones de extremo incluyen núcleos magnéticos y devanados
conductores eléctricos pasados alrededor de estos, y porque dichas
fuentes están dispuestas para suministrar corriente eléctrica a
dichos devanados, y porque dicha unidad (12) está adaptada para
controlar el suministro de corriente a los devanados en dependencia
del valor predominante de uno o más parámetros de vaciado
predeterminados.
3. Un aparato según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque dicho elemento magnético (17) para
generar un campo magnético en dicha región central de la superficie
superior se extiende esencialmente en dicha sección transversal
completa del molde de vaciado desde un lado corto al otro lado corto
para generar campos magnéticos en la zona de la superficie superior
sobre esencialmente toda la sección horizontal transversal.
4. Un aparato según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque dicho elemento magnético (17) para
generar un campo magnético en dicha región central del molde de
vaciado incluye al menos tres núcleos magnéticos con devanados
conductores eléctricos y están adaptados para conectar a un voltaje
CA trifásico.
5. Un aparato según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque dichos medios (18) están formados por un
convertidor CC/CA o CA/CC.
6. Un aparato según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque incluye elementos (20) adaptados para
medir la temperatura de la masa fundida en el molde de vaciado
cerca de dicha superficie superior y para enviar información acerca
de ello a la unidad como dicho parámetro de vaciado
predetermina-
do.
do.
7. Un aparato según la reivindicación 6,
caracterizado porque el elemento medidor de temperatura (20)
está adaptado para medir la temperatura de la masa fundida
indirectamente detectando la temperatura de una pared del molde de
vaciado.
8. Un aparato según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque incluye elementos (21) adaptados para
medir la velocidad de vaciado, es decir, lo grande que es un
volumen de masa fundida suministrado al molde de vaciado por unidad
de tiempo, y para enviar información acerca de ello a la unidad como
dicho parámetro de vaciado predeterminado.
9. Un aparato según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque incluye elementos (22) adaptados para
medir el nivel de dicha superficie superior de la masa fundida en
el molde de vaciado y para enviar información acerca de ello a la
unidad como dicho parámetro de vaciado predeterminado.
10. Un aparato según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque la unidad (12) está adaptada para
controlar uno o más de dichos elementos magnéticos ocasionalmente
para no generar ningún campo magnético.
11. Un aparato según la reivindicación 10,
caracterizado porque la unidad (12) está adaptada, en
condiciones por lo demás iguales, para aumentar la intensidad del
campo magnético generado por los elementos magnéticos (16) cerca
de, o debajo de, la región para suministro del metal fundido a una
velocidad de vaciado incrementada e inversamente a una velocidad de
vaciado disminuida.
12. Un aparato según la reivindicación 2,
caracterizado porque la unidad está adaptada para controlar
dicho elemento (19) para generar un campo magnético estacionario en
dicha superficie superior en dichas regiones de extremo del molde
de vaciado para aumentar la intensidad del campo magnético a una
velocidad de vaciado incrementada e inversamente a una velocidad de
vaciado disminuida.
13. Un aparato según la reivindicación 12,
caracterizado porque la unidad está adaptada para controlar
dicho elemento magnético (19) para generar un campo magnético en
dichas regiones de extremo para no generar ningún campo magnético a
una velocidad de vaciado inferior a un valor umbral.
14. Un aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque la unidad está adaptada para controlar
dicho elemento (17) para generar un campo magnético en la zona de
la superficie superior en dichas regiones centrales para generar un
campo magnético estacionario a una velocidad de vaciado superior a
un valor umbral predeterminado.
15. Un aparato según las reivindicaciones 1 o 2,
caracterizado porque la unidad está adaptada para controlar
dichos elementos magnéticos (16, 17, 19) en dependencia del valor
predominante de uno o más parámetros de vaciado predeterminados
según un algoritmo para la finalidad de lograr una tasa de flujo de
la masa fundida en varias partes del molde de vaciado que es óptima
para el resultado de vaciado, y una temperatura estable uniforme de
la superficie superior de la masa fundida.
16. Un aparato según las reivindicaciones 1 o 2,
caracterizado porque dichos elementos de suministro (6) están
adaptados para suministrar el metal fundido en forma de un chorro a
una región del molde de vaciado que está situada esencialmente en
el centro con respecto a dicha sección transversal.
17. Un método para vaciado continuo de metales,
donde un metal fundido es suministrado a un molde de vaciado (3)
con una sección transversal horizontal alargada a dicho metal
fundido ya presente en el molde de vaciado en una región a una
distancia debajo de la superficie superior de la última masa
fundida, por lo que se aplica al menos un campo magnético a la masa
fundida en el molde de vaciado para influir en el movimiento del
metal fundido, donde un campo magnético estacionario con una
intensidad variable es generado a través de esencialmente dicha
sección transversal completa del molde de vaciado desde un lado
largo al otro lado largo cerca de, o debajo de, la región para
dicho suministro del metal fundido, porque se genera un campo
magnético variable en la zona de dicha superficie superior en una
región que está situada en el centro con respecto a dicha sección
transversal y cerca de dicha región para suministro de masa fundida,
y porque dichos dos campos magnéticos son generados
independientemente uno de otro y de modo que cada uno de ellos
tendrá un aspecto que depende del valor predominante de uno o más
parámetros de vaciado predeterminados, caracterizado porque
dichos campos magnéticos son generados enviando corriente eléctrica
a través de devanados conductores eléctricos (14) que rodean
núcleos magnéticos (13), y porque el suministro de corriente a
dichos devanados se realiza dependiendo del valor predominante de
uno o más parámetros de vaciado predeterminados para control de
dichos campos magnéticos, y porque dicho campo magnético en la
región central es generado en forma de un campo magnético que avanza
en dicha región central en la zona de la superficie superior de la
masa fundida en la dirección del lado largo del molde de vaciado
suministrando, a un voltaje CA polifásico, fases diferentes a dichos
devanados dispuestos uno después del otro a lo largo del lado largo
del molde de vaciado en una dirección horizontal, para agitar el
material fundido en dicha región central, y porque la frecuencia de
la corriente a través de los devanados que generan el campo
magnético en dicha región central del molde de vaciado es controlado
en dependencia del valor predominante de uno o más parámetros de
vaciado predeterminados, y a valores definidos de uno o más de
dichos parámetros de vaciado predeterminados, se genera
alternativamente, en la zona de la superficie superior en dicha
región central, un denominado campo alterno, que cambia en el
tiempo, para agitar el metal fundido en esta región y un campo
magnético estacionario para frenar los movimientos del metal fundido
en esta región.
18. Un método según la reivindicación 17,
caracterizado porque se genera además un campo magnético
estacionario con una intensidad variable en la zona de dicha
superficie superior en las regiones de extremo del molde de vaciado
que, con respecto a dicha sección transversal, están situadas
externamente de y a distancia de dicha región para suministro de la
masa fundida, porque la intensidad del campo magnético es controlada
en dependencia del valor predominante de uno o más parámetros de
vaciado predeterminados, y porque, también, dicho campo magnético
estacionario con una intensidad variable en dichas regiones de
extremo es generado enviando corriente eléctrica a través de
devanados conductores eléctricos que rodean núcleos magnéticos, y
porque el suministro de corriente a dichos devanados se realiza
dependiendo del valor predominante de uno o más parámetros de
vaciado predeterminados para control de dicho campo magnético.
19. Un método según las reivindicaciones 17 o
18, caracterizado porque la temperatura de la masa fundida en
el molde de vaciado cerca de dicha superficie superior es medida
durante el proceso de vaciado y usada como dicho parámetro de
vaciado predeterminado para controlar dicho campo magnético.
20. Un método según las reivindicaciones
17-18, caracterizado porque la velocidad de
vaciado, es decir, lo grande que es un volumen de masa fundida
suministrado al molde de vaciado por unidad de tiempo, es medida
durante el proceso de vaciado y dicho campo magnético es controlado
en dependencia de la magnitud de esta velocidad de vaciado.
21. Un método según las reivindicaciones 17 o
18, caracterizado porque el nivel de dicha superficie
superior de la masa fundida en el molde de vaciado es medida
durante el proceso de vaciado y dicho campo magnético es controlado
en dependencia de este nivel medido.
22. Un método según la reivindicación 20,
caracterizado porque, en condiciones por lo demás iguales, la
intensidad del campo magnético cerca de, o debajo de, la región
para suministro del metal fundido se incrementa a una velocidad de
vaciado incrementada e inversamente a una velocidad de vaciado
disminuida.
23. Un método según la reivindicación 18,
caracterizado porque la intensidad de dicho campo magnético
estacionario en la zona de la superficie superior en dichas
regiones de extremo del molde de vaciado se incrementa a una
velocidad de vaciado incrementada e inversamente a una velocidad de
vaciado disminuida.
24. Un método según la reivindicación 23,
caracterizado porque, a una velocidad de vaciado que es
inferior a un valor umbral, se genera un campo magnético cero, es
decir, ningún campo magnético, en dichas regiones de extremo del
molde de vaciado.
25. Un método según la reivindicación 17,
caracterizado porque, en la zona de la superficie superior en
dicha región central, se genera un campo magnético estacionario a
una velocidad de vaciado superior a un valor umbral
predeterminado.
26. Un método según la reivindicación 17,
caracterizado porque a velocidades de vaciado, que a este
respecto son bajas, por debajo de un valor umbral para la velocidad
de vaciado, se genera un campo alterno magnético en la zona de la
superficie superior en dicha región central para agitar el metal
fundido en esta región.
27. Un método según las reivindicaciones 17 o
18, caracterizado porque a velocidades de vaciado en un rango
intermedio por debajo de un valor umbral inferior y superior, se
generan un campo alterno magnético en la zona de la superficie
superior en dicha región central para agitar el metal fundido en
esta región, y un campo magnético estacionario en la zona de la
superficie superior en dichas regiones de extremo para frenar los
movimientos del metal fundido.
28. Un método según las reivindicaciones 17 o
18, caracterizado porque a altas velocidades de vaciado por
encima de un valor umbral superior, cuando hay una necesidad de
frenado potente de movimientos del material fundido en la zona de
dicha superficie superior, se genera un campo magnético estacionario
en la zona de la superficie superior en dicha región central para
frenar los movimientos del metal fundido, y un campo magnético
estacionario en la zona de la superficie superior en dichas regiones
de extremo para frenar los movimientos del metal fundido.
29. Un método según las reivindicaciones 17 o
18, caracterizado porque dichos campos magnéticos son
controlados en dependencia del valor predominante de uno o más
parámetros de vaciado predeterminados según un algoritmo para la
finalidad de lograr una tasa de flujo de la masa fundida en varias
partes del molde de vaciado que es óptima para el resultado del
vaciado, y una temperatura estable uniforme de la superficie
superior de la masa fundida.
30. Un método según las reivindicaciones 17 o
18, caracterizado porque el metal fundido es suministrado al
molde de vaciado en forma de un chorro en una región del molde de
vaciado que está situada esencialmente en el centro con respecto a
dicha sección transversal.
31. Un programa de ordenador para controlar un
aparato para vaciado continuo de metales, donde el programa de
ordenador incluye instrucciones para influir en un procesador para
realizar una implementación de los pasos del método según la
reivindicación 17.
32. Un programa de ordenador según la
reivindicación 31 proporcionado al menos parcialmente por una red
tal como Internet.
33. Un producto de programa de ordenador que
puede ser cargado directamente en la memoria interna de un ordenador
digital e incluye porciones de código de software para llevar a
cabo los pasos del método según la reivindicación 17 cuando el
producto se ejecuta en un ordenador.
34. Un medio legible por ordenador con un
programa registrado diseñado para hacer que un ordenador controle
los pasos del método según la reivindicación 17.
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