ES2318280T3 - Instalacion de colada en continuo y procedimiento asociado. - Google Patents
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Abstract
Una unidad de calentamiento (8) para utilizarse en una instalación de colada en continuo, incluyendo la citada unidad de calentamiento (8) una cámara de calentamiento (25) para metal líquido, que tiene un fondo (33), una pared periférica (27, 29), una entrada (26) y una salida (28), estando construida y dispuesta la cámara de calentamiento (25) para un flujo continuo de metal líquido a través de la cámara desde la entrada a la salida, y al menos un elemento de calentamiento (32) por resistencia eléctrica controlable termostáticamente montado en el interior de la cámara de calentamiento (25) por encima del fondo (33) y por debajo del nivel de la salida (28), estando construido y dispuesto el citado elemento de calentamiento (32) para calentar un metal líquido que circula a través de la cámara hasta una temperatura de metal líquido predeterminado.
Description
Instalación de colada en continuo y
procedimiento asociado.
La presente invención se refiere a una
instalación de colada en continuo y a un procedimiento de colada en
continuo, en particular pero no exclusivamente para la colada en
continuo de aluminio. La invención también se refiere a una unidad
de calentamiento para utilizarse en una instalación de colada en
continuo.
En un procedimiento de colada en continuo (a
veces denominado procedimiento de "rodillos gemelos"), el
aluminio líquido se alimenta continuamente desde un horno a una
máquina de colada, en la que es colado directamente a una forma semi
terminada, ya sea como chapa o como barra. Típicamente, las máquinas
de colada incluyen una pareja de rodillos de colada y una boquilla
que alimenta metal líquido al interior de una garganta que se
encuentra situada entre los rodillos. El aluminio se endurece cuando
pasa a través de los rodillos y simultáneamente es laminado en
caliente, saliendo como una chapa o barra continua, que es enrollada
en una bobina. Suministrando alternativamente aluminio líquido desde
dos o más hornos, es posible colar continuamente durante un período
típicamente de 10-15
días.
días.
Una instalación de colada en continuo
normalmente incluye un número de unidades de tratamiento situadas
entre el horno y la máquina de colada, para tratar el aluminio
líquido antes de que sea colado. Estas pueden incluir, por ejemplo,
una unidad de desgasificación y un filtro para eliminar impurezas
del aluminio. A continuación, el aluminio fluye a una caja de
cabeza, que suministra el metal líquido a la boquilla de la máquina
de colada.
Con el fin de obtener un producto de metal de
alta calidad con una estructura de grano uniforme, es importante que
la temperatura del metal líquido en la boquilla de la máquina de
colada sea estable. Por ejemplo, la temperatura deseada en la
boquilla típicamente puede ser 700ºC más o menos 1ºC. Sin embargo,
en la práctica, la temperatura del metal líquido puede variar de 5 a
10ºC respecto a la temperatura deseada, debido a las variaciones en
la temperatura del metal en el horno y a las pérdidas de calor que
se producen entre el horno y la máquina de colada. Esto puede
producir una estructura de grano inconsistente y variaciones en las
propiedades mecánicas del aluminio colado.
Un problema adicional se presenta por el hecho
de que en un procedimiento de colada en continuo, el aluminio fluye
relativamente lento y por lo tanto se enfría considerablemente antes
de que alcance la máquina de colada. Típicamente, la temperatura
puede disminuir 100ºC o más y por lo tanto, con el fin de
proporcionar una temperatura de colada de 700ºC, puede ser necesario
calentar el horno por encima de 800ºC. Esto es desventajoso puesto
que a una temperatura por encima de 750ºC, el aluminio tiende a
absorber grandes cantidades de hidrógeno, el cual debe ser entonces
eliminado por desgasificación antes de que el metal se cuele.
El documento DE 197 52 548 se refiere a un
procedimiento de colada en continuo para el acero, en el cual el
metal líquido fluye a través de un distribuidor de fundido y es
calentado utilizando un calentador de inducción, de acuerdo con la
salida de un sensor de temperatura montado cerca de la conexión de
salida. Un procedimiento alternativo que utiliza un dispositivo de
calentamiento por plasma también es desvelado.
El documento US 5.084.089 se refiere a un
procedimiento para el calentamiento inductivo en línea de un metal
no férreo en una operación de colada en continuo, utilizando
calentadores inductivos y controladores termostáticos. El
procedimiento también puede incluir el enfriamiento del metal
líquido insertando una barra de metal sólido o utilizando un
serpentín de agua. Se puede proporcionar un filtro poroso.
El documento WO 97/16051 se refiere a un
elemento de calentamiento eléctrico para utilizarse en la
metalurgia. El elemento está encajonado en un material resistente a
la temperatura y montado en una cuchara.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona una unidad de calentamiento para utilizarse en una
instalación de colada en continuo, incluyendo la citada unidad de
calentamiento una cámara de calentamiento para un metal líquido que
tiene un fondo, una pared periférica, una entrada y una salida,
estando construir y dispuesta la cámara de calentamiento para que se
produzca un flujo continuo de metal líquido a través de la cámara
desde la entrada a la salida, y al menos un elemento de
calentamiento por resistencia eléctrica controlable
termostáticamente montado en el interior de la cámara de
calentamiento por encima del fondo y por debajo del nivel de la
salida, estando construido y dispuesto el citado elemento de
calentamiento para calentar metal líquido que fluye a través de la
cámara hasta alcanzar una temperatura de metal líquido
predeterminada.
La unidad de calentamiento se puede utilizar
para controlar la temperatura del metal líquido en la máquina de
colada, elevándola hasta una temperatura de metal líquido
predeterminada antes de que el metal entre en la máquina de colada.
De esta manera, se puede proporcionar compensación para las
fluctuaciones en la temperatura del metal líquido que sale del horno
y para las pérdidas de calor que se producen durante el proceso de
colada, con lo cual se asegura una temperatura de colada uniforme y
mejora la calidad y la homogeneidad del metal colado. Además, debido
a que la temperatura del metal puede ser incrementada aguas abajo
del horno, es posible hacer funcionar al horno a una temperatura
inferior, reduciendo de esta manera la absorción de gases por el
metal. Esto también ayuda a mejorar la calidad del metal colado, y/o
reduce el requisito de desgasificación. La energía necesaria para
calentar el metal en el horno también se reduce.
El elemento de calentamiento está montado en el
interior de la cámara de calentamiento, por debajo del nivel de la
salida, de manera que al final de un proceso de colada permanezca
sumergido en el metal retenido en el interior de la cámara de colada
Esto impide que se formen óxidos en el elemento de
calentamiento.
Ventajosamente, la cámara de calentamiento es
alargada y la salida y la entrada están situadas hacia los extremos
opuestos de la misma, de manera que el metal líquido tenga que
desplazarse a lo largo de la longitud completa de la cámara.
Preferiblemente, el elemento de calentamiento es alargado y está
montado en el sentido longitudinal en el interior de la cámara de
calentamiento. Esto asegura un tiempo de residencia relativamente
largo en el interior de la cámara, permitiendo que la temperatura
del metal se eleve significativamente.
La unidad de calentamiento puede incluir al
menos un sensor de temperatura, dispuesto preferiblemente para
detectar la temperatura del metal líquido en posición adyacente a la
salida. Se puede proporcionar un sensor adicional para detectar la
temperatura del metal en posición adyacente a la entrada.
La unidad de calentamiento puede tener un
revestimiento refractario, una cubierta para la cámara de
calentamiento y/o una salida de drenaje de la cámara de
calentamiento.
Ventajosamente, la unidad de calentamiento
incluye una cámara de filtro y un conducto de transferencia que
conecta la cámara de filtro y la cámara de calentamiento. El uso de
una unidad combinada de filtro y de calentamiento simplifica la
instalación de colada. Un filtro de espuma de cerámica puede estar
montado en la cámara de filtro. La unidad de calentamiento puede
incluir una cubierta para la cámara de filtro y/o una salida de
drenaje para la cámara de filtro.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se
proporciona una instalación de colada para utilizarse en un proceso
de colada en continuo, incluyendo la instalación un horno para
calentar metal hasta una primera temperatura de metal líquido, una
máquina de colada que incluye una pareja de rodillos de colada y una
boquilla dispuesta para suministrar metal líquido a una garganta
situada entre los rodillos de colada, de manera que el metal
solidifique cuando pasa a través de la garganta, una línea de
alimentación para suministrar metal líquido desde el horno a la
máquina de colada, y una unidad de calentamiento situada en la línea
de alimentación entre el horno y la máquina de colada, estando
controlada termostáticamente y dispuesta la citada unidad de
calentamiento para calentar el metal líquido hasta una segunda
temperatura de metal líquido; que se caracteriza porque la unidad de
calentamiento incluye una cámara de calentamiento para el metal
líquido que tiene un fondo, una pared periférica, una entrada y una
salida, estando construida y dispuesta la cámara de calentamiento
para el flujo continuo de metal líquido a través de la cámara desde
la entrada a la salida, y al menos un elemento de calentamiento por
resistencia eléctrica controlable termostáticamente que está montado
en el interior de la cámara de calentamiento por encima del fondo y
por debajo del nivel de la
salida.
salida.
La instalación puede incluir una unidad de
desgasificación, estando situada preferiblemente la unidad de
calentamiento aguas abajo de la unidad de desgasificación. La
instalación puede incluir una unidad de filtro, estando situada
preferiblemente la unidad de calentamiento aguas abajo de la unidad
de filtro. La máquina de colada pueda incluir una caja de cabeza,
estando situada preferiblemente la unidad de calentamiento aguas
arriba de la unidad de cabeza.
La instalación de colada puede incluir un
dispositivo de control termostático para controlar la unidad de
calentamiento. La unidad de calentamiento puede estar definida por
una cualquiera de las explicaciones precedentes de la invención.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se
proporciona un procedimiento de colada en continuo, incluyendo el
procedimiento los pasos de calentar un metal en un horno hasta una
primera temperatura de metal líquido, suministrar el metal líquido a
través de una línea de alimentación desde el horno a una máquina de
colada que incluye una boquilla y una pareja de rodillos de colada,
y suministrar el metal líquido a través de la boquilla a una
garganta que se encuentra situada entre los rodillos de colada de
manera que el metal solidifique cuando pasa a través de la garganta;
que se caracteriza porque el metal líquido es calentado hasta una
segunda temperatura de metal líquido en una unidad de calentamiento
controlada termostáticamente situada en la línea de alimentación
entre el horno y la máquina de colada, incluyendo la citada unidad
de calentamiento una cámara de calentamiento para el metal líquido
que tiene un fondo, una pared periférica, una entrada y una salida,
estando construida y dispuesta la cámara de calentamiento para un
flujo continuo de metal líquido a través de la cámara desde la
entrada a la salida, y al menos un elemento de calentamiento por
resistencia eléctrica controlable termostáticamente montado en el
interior de la cámara de calentamiento por encima del fondo y por
debajo del nivel de la salida.
El procedimiento puede incluir el paso de
desgasificar el metal líquido. Ventajosamente, el metal líquido es
calentado hasta la segunda temperatura de metal líquido después de
la etapa de desgasificación.
El procedimiento puede incluir el paso de
filtrar el metal líquido. Ventajosamente, el metal líquido es
calentado hasta la segunda temperatura de metal líquido después de
la etapa de filtrado.
Ventajosamente, la segunda temperatura de metal
líquido se mantiene en el rango de 600-800ºC,
preferiblemente 650-750ºC, más preferiblemente
680-720ºC.
Ventajosamente, el metal líquido se calienta en
la unidad de calentamiento para producir una elevación de
temperatura en el rango de 0-50ºC, preferiblemente
de 0-20ºC, más preferiblemente de
0-10ºC.
El procedimiento puede incluir la etapa de
detectar la temperatura del metal líquido y controlar la unidad de
calentamiento de acuerdo con la temperatura detectada. La
temperatura del metal líquido puede ser detectada en una salida y/o
una entrada de la unidad de calentamiento.
Ventajosamente, el metal líquido es retenido en
la unidad de calentamiento al final de una colada, y el metal
retenido se mantiene en un estado líquido calentando el metal en la
unidad de calentamiento. Preferiblemente, la profundidad del metal
retenido es suficiente para que cubra el elemento de
calentamiento.
Una realización de la invención se describirá a
continuación, a título de ejemplo, con referencia a los dibujos que
se acompañan, en los cuales:
la figura 1 es un diagrama esquemático que
ilustra los componentes principales de una instalación de colada de
aluminio;
la figura 2 es una vista isométrica de una
unidad de calentamiento con la cubierta abierta;
la figura 3 es una vista en planta superior de
la unidad de calentamiento;
la figura 4 es una vista en alzado delantero en
sección transversal de la unidad de calentamiento tomada por la
línea A-A de la figura 3;
la figura 5 es una vista isométrica de una parte
trasera de la unidad de calentamiento, en sección transversal tomada
por la línea A-A;
la figura 6 es una vista extrema de la parte
trasera de la unidad de calentamiento;
la figura 7 es una vista isométrica de una
unidad combinada de filtrado y calentamiento, que incorpora una caja
de filtro y una cámara de calentamiento, ambas con sus cubiertas
abiertas;
la figura 8 es una vista en planta superior de
la unidad combinada con las cubiertas abiertas;
la figura 9 es un alzado delantero de la unidad
combinada con las cubiertas abiertas;
la figura 10 es un alzado trasero de la unidad
combinada con las cubiertas abiertas;
la figura 11 es un alzado extremo de la unidad
combinada con las cubiertas abiertas
la figura 12 es una vista en planta superior de
la unidad combinada con las cubiertas cerradas;
la figura 13 es un alzado extremo de la unidad
combinada con las cubiertas cerradas;
la figura 14 es un alzado delantero de la unidad
combinada con las cubiertas cerradas;
la figura 15 es un alzado delantero en sección
transversal de la unidad combinada por la línea B-B
de la figura 8; y
la figura 16 es una vista isométrica en sección
transversal de la unidad combinada por la línea B-B
de la figura 8.
La instalación de colada que se muestra en la
figura 1 incluye un horno 2, una unidad de desgasificación 4, una
caja 6 de filtro, una unidad de calentamiento 8 y una máquina de
colada 10. Estos componentes de la instalación de colada están
unidos por canaletas 12, que permiten que el metal líquido fluya
desde el horno 2 a través de la unidad de desgasificación 4, la caja
6 de filtro y la unidad de calentamiento 8, a la máquina de colada
10. Aparte de la inclusión de la unidad de calentamiento 8, la
instalación es convencional.
Dos o más hornos 2 pueden estar provistos para
que puedan ser operados alternativamente para suministrar metal
líquido de manera sustancialmente continua a la máquina de colada
10.
La unidad de desgasificación 4 puede incluir uno
o más rotores para introducir gas argón en el metal líquido para
eliminar el hidrógeno disuelto. La unidad de desgasificación es
convencional, estando descrito un ejemplo típico en el documento US
4.426.068.
La caja 6 de filtro contiene típicamente un
filtro de espuma cerámica a través del cual fluye el metal líquido,
para atrapar las inclusiones existentes en el metal e impedir que
las mismas alcancen la máquina de colada. La caja 6 de filtro y el
filtro de espuma cerámica son convencionales, estando descrito un
ejemplo de filtro de espuma cerámica en el documento US
3.947.363.
La máquina 10 de colada está diseñada para
proporcionar la colada en continuo del metal líquido y típicamente
incluye una caja de cabeza y una boquilla, a través de la cual el
metal líquido es alimentado a la garganta existente entre dos
rodillos de colada. El metal líquido se solidifica cuando pasa a
través de la garganta, saliendo como una chapa o barra semi
terminada. Un ejemplo de una máquina de colada en continuo se
describe en el documento US. 4.153.101.
En la realización que se muestra en la figura 1,
la unidad de calentamiento 8 está situada entre la caja 6 de filtro
y la máquina de colada 10. Sin embargo, se debe entender que aunque
esto es generalmente la posición preferida para la unidad de
calentamiento, la misma puede estar situada en cualquier lugar entre
el horno 2 y la máquina de colada 10. Por ejemplo, puede estar
situada entre la unidad de desgasificación 4 y la caja 6 de filtro,
o entre el horno 2 y la unidad de desgasificación 4. Si se desea,
dos o más unidades de calentamiento se pueden disponer en posiciones
diferentes entre el horno y la máquina de colada.
Una primera forma de la unidad de calentamiento
8 se muestra en las figuras 2-6. La unidad de
calentamiento 8 incluye un alojamiento de acero 14, que está
soportado sobre patas 15 y tiene una cubierta 16 que está montada
pivotantemente en una barra de articulación 18 y es operativa por
medio de un activador hidráulico 20 que actúa sobre un brazo de
accionamiento 22. El alojamiento 14 soporta un revestimiento
refractario 24 en forma de una cubeta rectangular alargada, que
forma una cámara 25 de parte superior abierta para el metal líquido.
Una canaleta de entrada 26 está provista en una pared lateral 27 del
alojamiento hacia un extremo de la cámara 25, y la canaleta de
salida 28 está dispuesta en el lado opuesto 29 del alojamiento,
hacia el extremo opuesto a la cámara 25, de manera que el metal
líquido que circula a través de la cubeta circule en el sentido
longitudinal a través de la cámara 25. Las canaletas 26, 28 de
entrada y salida son en forma de V y se extienden ligeramente menos
que la mitad de la profundidad de la cubeta, y están recubiertas con
un material refractario. Se proporciona una salida 30 de drenaje en
la pared extrema 31 del alojamiento.
Situado en el interior de la cámara 25 hay dos
elementos 32 de calentamiento por resistencia eléctrica. Estos
elementos 32 están contenidos en el interior de los manguitos
refractarios, por ejemplo de carburo de silicio enlazado por
nitruros, y tienen una potencia nominal de 8 kW cada uno. Los
elementos de calentamiento 32 se extienden paralelos uno al otro a
lo largo de la longitud de la cámara, y están situados hacia el
fondo 33 de la cámara por debajo del punto más bajo de la canaleta
de salida 28, de manera que, en uso, siempre están completamente
sumergidos en el metal líquido que fluye a través de la cámara. Los
elementos 32 de calentamiento están asegurados en el interior de
aberturas selladas en la pared trasera del alojamiento y están
provistos en sus extremos externos de conectores eléctricos 36',
para la conexión a una fuente de alimentación.
Se proporcionan termopares (no mostrados) en la
entrada 26 y en la salida 28 para detectar la temperatura del metal
líquido cuando entra y cuando sale de la cámara de calentamiento 25.
Los termopares están conectados a una unidad de control (no
mostrada), que controla la potencia suministrada a los elementos de
calentamiento eléctrico, para mantener una temperatura del metal
líquido que circula a través de la salida 28 en un valor
predeterminado.
En uso, el metal líquido entra en la cámara 25 a
través de la entrada 26 y a continuación circula a lo largo de la
cámara antes de salir a través de la salida 28. La cámara mantiene
aproximadamente 80 litros de metal líquido, que típicamente tiene un
tiempo de residencia en la cámara de aproximadamente 6 minutos. En
este tiempo, los dos elementos 32 de calentamiento pueden elevar la
temperatura del metal hasta en 10ºC. La precisión de los detectores
de temperatura y del dispositivo de control es tal que la
temperatura de salida del metal puede estar controlada con una
precisión de +/- 1ºC.
En un procedimiento de colada en continuo típico
para el aluminio, la temperatura de colada ideal puede ser, por
ejemplo, 705ºC. Previamente, para conseguir esta temperatura de
colada, el metal líquido tendría que calentarse en el horno hasta
una temperatura de aproximadamente 810ºC para permitir el
enfriamiento entre el horno y la máquina de colada en una cantidad
de aproximadamente 105ºC. Sin embargo, la temperatura en el horno
puede variar típicamente 5-10ºC, y estas variaciones
de temperatura deben entonces propagarse hacia abajo del sistema,
conduciendo a una variación significativa de la temperatura de
colada y a inconsistencias en la estructura de grano del aluminio
colado.
En la presente invención, la unidad de
calentamiento controlada termostáticamente puede ser utilizada para
elevar la temperatura del metal líquido hasta en 10ºC. De esta
manera, el horno puede funcionar a una temperatura inferior, lo que
conduce a pérdidas de calor reducidas cuando el metal se mueve a lo
largo del sistema. Típicamente, el horno se puede disponer para que
caliente el metal hasta una temperatura de 780ºC. A continuación, la
temperatura del metal puede disminuir en 80ºC debido a las pérdidas
de calor cuando circula a través a través del sistema, y a
continuación se eleva aproximadamente 5ºC en la unidad de
calentamiento para producir una temperatura de colada de 705ºC. Esta
temperatura puede ser controlada con una precisión de +/- 1ºC,
produciendo una estructura de grano más consistente y homogénea. La
temperatura inferior del horno también conduce a una reducción en la
absorción de hidrógeno y por lo tanto un requisito reducido de
desgasificación, un requisito reducido de energía, y un desgaste
reducido en el material del revestimiento refractario de los
distintos componentes de la instalación de colada.
Como se ha mencionado previamente, la unidad de
calentamiento está diseñada de manera que los elementos de
calentamiento 32 siempre permanezcan sumergidos en aluminio en la
cámara 25. Esto reduce el desgaste de los elementos de calentamiento
e impide una acumulación de óxidos. De esta manera se evita
cualquier riesgo de que un óxido suelto contamine el aluminio. Esto
es muy importante, particularmente si unidad de calentamiento está
situada en su posición preferida justamente aguas arriba de la
máquina de colada, puesto que en esta posición se encuentra situada
aguas abajo del filtro. Cuando se impide una acumulación de óxidos,
cualquier necesidad de limpiar los elementos de calentamiento
también es evitada, lo cual es muy importante también puesto que los
elementos de calentamiento son muy caros y se pueden dañar
fácilmente.
El aluminio en la cámara 25 puede ser mantenido
en un estado líquido indefinidamente suministrando energía a los
elementos de calentamiento 32. Esto evita cualquier necesidad de
recalentar la unidad de calentamiento antes de una colada. Cuando
debe colarse una aleación diferente, cualquier metal que permanezca
en la cámara puede ser empujado rápidamente con la nueva aleación y
esa porción del metal fundido puede ser desechada.
Generalmente, no habrá necesidad de drenar la
unidad de calentamiento 8. Sin embargo, si por cualquier razón es
necesario drenar la cámara 25, esto se puede conseguir fácilmente
abriendo la salida 30 de drenaje.
Una unidad combinada de filtrado y calentamiento
que incluye una cámara 34 de filtro y una unidad de calentamiento 36
se muestra en las figuras 7 a 16. La cámara 34 de filtro y la unidad
de calentamiento 36 están dispuestas en serie, de manera que el
aluminio líquido que fluye a través de la unidad fluya en primer
lugar a través de la cámara 34 de filtro y a continuación, a través
de la unidad de calentamiento 36.
La cámara 34 de filtro es convencional, estando
basada en un diseño existente, y la unidad de calentamiento 36 es
sustancialmente idéntica a la unidad de calentamiento 8 separada que
se ha descrito más arriba y que se muestra en las figuras
1-6 de los dibujos. La unidad de calentamiento 36
por lo tanto no será descrita en detalle completo, haciéndose
referencia a la descripción que precede de la unidad de
calentamiento 8 separada para una descripción completa de la unidad.
Cuando sea apropiado, los mismos números de referencia se han
utilizado como previamente para indicar las piezas idénticas de las
unidades de calentamiento.
La unidad combinada de filtrado y calentamiento
incluye un alojamiento de acero 40, que está soportado sobre patas
42 y tiene dos cubiertas 44, 45 para la cámara 34 del filtro y para
la unidad de calentamiento 36, respectivamente. Las cubiertas 44, 45
están montadas pivotantemente sobre una barra 46 de la articulación
común y son operativas por medio de actuadores hidráulicos 27, 48
que actúan sobre brazos de accionamiento respectivos 49, 50. Un
quemador 52 de un gas/aire que puede ser utilizado para precalentar
la cámara 34 de filtro está montado en la cubierta 44 de la cámara
de filtro.
El alojamiento 14 soporta un revestimiento
refractario 56 que forma dos cubetas para la cámara 34 de filtro y
para la unidad de calentamiento 36, respectivamente. Una canaleta 58
de entrada que comunica con la cámara del filtro 34 está provista en
una pared extrema del alojamiento, una canaleta 60 de salida que
comunica con la unidad de calentamiento 36 está provista en una
pared extrema del alojamiento, una canaleta 60 de salida que
comunica con la unidad de calentamiento 36 está provista en el
extremo opuesto del alojamiento, y una canaleta 62 de transferencia
está provista entre la cámara 34 de filtro y la unidad de
calentamiento 36 para permitir que el metal líquido fluya desde la
caja de filtro a la unidad de calentamiento. Una válvula 64 de
control de flujo actuada hidráulicamente está montada por encima de
la canaleta 58 de entrada y es operativa para controlar el flujo
del líquido del metal líquido en la unidad. Dos salidas de drenaje
66, 30 están provistas en la pared lateral delantera 68 del
alojamiento, para permitir que el metal líquido se drene de la
cámara 34 de filtro y de la unidad de calentamiento 36,
respectivamente.
La cámara 34 de filtro incluye una cámara 70 de
filtro abierta en la parte superior que está dividida en secciones
de aguas arriba y de aguas abajo 74, 76 respectivamente por un dique
78. El dique se extiende hacia abajo desde la parte superior de la
cámara 70 hasta aproximadamente dos terceras partes de su
profundidad, de manera que el metal líquido que circula a través de
la cámara 70 desde la sección de aguas arriba 74 a la sección de
aguas abajo 76 tenga que fluir por debajo del dique 78. Se
proporciona un listón 80 alrededor de las paredes de la pieza de
aguas arriba de la cámara 70 y del dique 78. Este listón soporta una
matriz de filtro de espuma cerámica rígido (no mostrado) que se
extiende a través de la superficie completa de la pieza de aguas
arriba 74 de la cámara, aproximadamente a nivel con la parte
inferior del dique 78.
En uso, el metal líquido entra en la pieza de
aguas arriba 74 de la cámara 70 del filtro a través de la canaleta
58 de entrada y a continuación fluye hacia abajo a través del filtro
y por debajo del dique 78, antes de elevarse de nuevo en la pieza de
aguas abajo 76 de la cámara de filtro. A continuación, el metal
fluye a través de la canaleta 62 de transferencia a la unidad de
calentamiento 36, en donde es calentado en la cámara de
calentamiento 25 por los elementos de calentamiento 32.
Termopares (no mostrados) están provistos en la
canaleta 62 de transferencia y en la salida 60, para detectar la
temperatura del metal líquido cuando entra y cuando sale de la
cámara de calentamiento 25. Los termopares están conectados a una
unidad de control (no mostrada) que controla la energía suministrada
a los calentadores eléctricos 32, para mantener la temperatura del
metal líquido que fluye a través de la salida 60 en un valor
predeterminado.
La operación de la unidad combinada de filtro y
calentamiento para controlar la temperatura del metal líquido es
sustancialmente la misma que en la unidad de calentamiento separada
que se ha descrito más arriba, y por lo tanto no se describirá en
detalle. Se hace notar, sin embargo, que la cámara 34 de filtro y la
unidad de calentamiento 36 pueden ser drenadas independientemente,
permitiendo que el filtro cerámico en la cámara 34 de filtro sea
reemplazado sin drenar la unidad de calentamiento 36. Además, el
metal de la unidad de calentamiento puede ser mantenido en un estado
líquido suministrando energía a los elementos de calentamiento 32,
incluso cuando la cámara 34 de filtro haya sido drenada. Los
elementos de calentamiento 32 también se pueden dejar sumergidos en
el metal líquido semi permanentemente, impidiendo la acumulación de
óxido y evitando cualquier necesidad de precalentar la cámara de
calentamiento cuando se reinicia o se inicia una nueva operación de
colado.
Son posibles varias modificaciones de la
invención como se ha descrito en la presente memoria descriptiva,
algunas de las cuales se describirán a continuación.
Aunque la posición preferente de la unidad de
calentamiento normalmente es inmediatamente aguas arriba de la
máquina de colada, de manera que la temperatura del metal líquido en
la máquina de colada pueda ser controlada con la máxima precisión,
la unidad de calentamiento puede estar situada en cualquier punto en
la línea de alimentación entre el horno y la máquina de colada. Por
ejemplo, otra posición posible para la unidad de calentamiento es
inmediatamente aguas arriba de la caja de filtro, teniendo esto la
ventaja de que si se introduce cualquier impureza en el metal
líquido cuando pasa a través de la unidad de calentamiento (aunque
esto sea improbable, debido al diseño de la unidad), será
inmediatamente retirada por el filtro antes de que el metal alcance
la máquina de colada. La unidad de calentamiento también puede
estar situada más adelante aguas arriba, o dos o más unidades de
calentamiento pueden estar dispuestas en posiciones diferentes en la
línea de alimentación.
La invención es particularmente aplicable a la
colada en continuo de aluminio y de aleaciones de aluminio, pero
también se puede utilizar en la colada en continuo de otros metales
adecuados.
Claims (36)
1. Una unidad de calentamiento (8) para
utilizarse en una instalación de colada en continuo, incluyendo la
citada unidad de calentamiento (8) una cámara de calentamiento (25)
para metal líquido, que tiene un fondo (33), una pared periférica
(27, 29), una entrada (26) y una salida (28), estando construida y
dispuesta la cámara de calentamiento (25) para un flujo continuo de
metal líquido a través de la cámara desde la entrada a la salida, y
al menos un elemento de calentamiento (32) por resistencia eléctrica
controlable termostáticamente montado en el interior de la cámara de
calentamiento (25) por encima del fondo (33) y por debajo del nivel
de la salida (28), estando construido y dispuesto el citado elemento
de calentamiento (32) para calentar un metal líquido que circula a
través de la cámara hasta una temperatura de metal líquido
predeterminado.
2. Una unidad de calentamiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que cada uno de los citados elementos de
calentamiento (32) por resistencia eléctrica está encerrado en el
interior que un elemento de protección fabricado de un material
refractario.
3. Una unidad de calentamiento de acuerdo con la
reivindicación 2, en la que el elemento de protección (32) incluye
un manguito de protección sellado.
4. Una unidad de calentamiento de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la
cámara de calentamiento (25) es alargada, y la entrada (26) y la
salida (28) están situadas hacia los extremos opuestos de la
misma.
5. Una unidad de calentamiento de acuerdo con la
reivindicación 4, en la que el citado al menos un elemento de
calentamiento (32) es alargado y está montado en la dirección
longitudinal en el interior de la cámara de calentamiento (25).
6. Una unidad de calentamiento de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye al
menos un sensor de temperatura.
7. Una unidad de calentamiento de acuerdo con la
reivindicación 6, en la que un sensor de temperatura está dispuesto
para detectar la temperatura del metal líquido adyacente a la salida
(28).
8. Una unidad de calentamiento de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la
cámara de calentamiento tienen un revestimiento refractario
(24).
9. Una unidad de calentamiento de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye una
cubierta (16) para la cámara de calentamiento.
10. Una unidad de calentamiento de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye una
salida (30) de drenaje para la cámara de calentamiento.
11. Una unidad de calentamiento de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye una
cámara (34) de filtro.
12. Una unidad de calentamiento de acuerdo con
la reivindicación 11, que incluye un conducto (62) de transferencia
que conecta la cámara (34) de filtro y la cámara de calentamiento
(25).
13. . Una unidad de calentamiento de acuerdo con
la reivindicación 11 o con la reivindicación 12, en la que la cámara
(34) de filtro está situada aguas arriba de la cámara de
calentamiento (25).
14. Una unidad de calentamiento de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, que incluye un
filtro de espuma cerámica montado en la cámara (34) de filtro.
15. Una unidad de calentamiento de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, que incluye una
cubierta (24) para la cámara (44) de filtro.
16. Una unidad de calentamiento de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, que incluye una
salida (66) de drenaje para la cámara de filtro.
17. Una instalación de colada para utilizarse en
un proceso de colada en continuo, incluyendo la instalación un horno
(2) para calentar metal hasta una primera temperatura de metal
líquido, una máquina de colada (10) que incluye una pareja de
rodillos de colada y una boquilla dispuesta para suministrar metal
líquido dentro de una garganta situada entre los rodillos de colada,
de manera que el metal solidifique cuando pasa a través de la
garganta, una línea de alimentación (12) para suministrar metal
líquido desde el horno a la máquina de colada, y una unidad de
calentamiento (8) situada en la línea de alimentación entre el horno
y la máquina de colada, estando controlada termostáticamente la
citada unidad de calentamiento (8) y dispuesta para calentar el
metal líquido hasta una segunda temperatura de metal líquido, que se
caracteriza porque la unidad de calentamiento (8) incluye una
cámara de calentamiento (25) para metal líquido, que tiene un fondo
(33), una pared periférica (27, 29), una entrada (26) y una salida
(28), estando construida y dispuesta la cámara de calentamiento (25)
para un flujo continuo de metal líquido a través de la cámara, desde
la entrada a la salida, y al menos un elemento de calentamiento (32)
por resistencia eléctrica controlable termostáticamente montado en
el interior de la cámara de calentamiento por encima del fondo (33)
y por debajo del nivel de la salida (28).
18. Una instalación de colada de acuerdo con la
reivindicación 17, que incluye una unidad (4) de
desgasifica-
ción.
ción.
19. Una instalación de colada de acuerdo con la
reivindicación 18, en la que la unidad de calentamiento (8) está
situada aguas abajo de la unidad (4) de desgasificación.
20. Una instalación de colada de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, que incluye una unidad
(6) de filtro.
21. Una instalación de colada de acuerdo con la
reivindicación 20, en la que la unidad (8) de calentamiento está
situada aguas abajo de la unidad (6) de filtro.
22. Una instalación de colada de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 17 a 21, en la que la máquina
(10) de colada incluye una caja de cabeza y la unidad de
calentamiento (8) se encuentra situada aguas arriba de la caja de
cabeza.
23. Una instalación de colada de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 17 a 22, que incluye un
dispositivo de control termostático para controlar la unidad de
calentamiento (8).
24. Una instalación de colada de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 17 a 23, en la que la unidad de
calentamiento (8) está definida por una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16.
25. Un procedimiento de colada en continuo,
incluyendo el procedimiento los pasos de calentar un metal en un
horno (2) hasta una primera temperatura de metal líquido,
suministrar el metal líquido a través de una línea de alimentación
(12) desde el horno (2) a una máquina (10) de colada que incluye una
boquilla y una pareja de un rodillos de colada, y suministrar el
metal líquido a través de la boquilla al interior de una garganta
situada entre los rodillos de colada, de manera que el metal
solidifica cuando pasa a través de la garganta; que se
caracteriza porque el metal líquido es calentado a una
segunda temperatura de metal líquido en una unidad de calentamiento
(8) controlada termostáticamente situada en la línea de alimentación
(12) entre el horno y la máquina de colada; incluyendo la citada
unidad de calentamiento (8) una cámara de calentamiento (25) para el
metal líquido, que tiene un fondo (33), una pared periférica (27,
29), una entrada (26) y una salida (28), estando construida y
dispuesta la cámara de calentamiento (25) para un flujo continuo de
metal líquido a través de la cámara desde la entrada a la salida, y
al menos un elemento (32) de calentamiento por resistencia eléctrica
controlable termostáticamente montado en el interior de la cámara de
calentamiento por encima del fondo (33) y por debajo del nivel de la
salida (28).
26. Un procedimiento de acuerdo la
reivindicación 25, que incluye la etapa de desgasificar el metal
líquido.
27. Un procedimiento de acuerdo la
reivindicación 26, en el que el metal líquido es calentado a una
segunda temperatura de metal líquido después de la etapa de de
gasificación.
28. Un procedimiento de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 25 a 27, que incluye la etapa de
filtrar el metal líquido.
29.Un procedimiento de acuerdo la reivindicación
28, en el que el metal líquido es calentado a la segunda temperatura
de metal líquido después de la etapa de filtrado.
30. Un procedimiento de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 25 a 29, en el que la segunda
temperatura del metal líquido se mantiene en el rango entre
600-800ºC.
31. Un procedimiento de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 25 a 30, en el que el metal
líquido es calentado en la unidad de calentamiento para producir una
elevación de temperatura en el rango de 0-50ºC.
32. Un procedimiento de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 25 a 31, que incluye la etapa de
detectar la temperatura del metal líquido y controlar la unidad de
calentamiento de acuerdo con la temperatura detecta-
da.
da.
33. Un procedimiento de acuerdo la
reivindicación 32, en el que la temperatura del metal líquido es
detectada en una salida (28) de la unidad de calentamiento.
34. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 32 o con la reivindicación 33, en el que la
temperatura del metal líquido es detectada en una entrada (26) de la
unidad de calentamiento.
35. Un procedimiento de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 25 a 34, en el que el metal
líquido es retenido en la unidad de calentamiento (8) al final de
una colada, y el metal retenido se mantiene en un estado líquido
calentando el metal en la unidad de calentamiento.
36. Un procedimiento de acuerdo la
reivindicación 35, en el que la profundidad del metal retenido es
suficiente para cubrir el al menos un elemento de calentamiento
(32).
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