ES2646919T3 - Conjunto de buza para colada continua ascendente de una tubería metálica - Google Patents

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ES2646919T3 ES13799091.7T ES13799091T ES2646919T3 ES 2646919 T3 ES2646919 T3 ES 2646919T3 ES 13799091 T ES13799091 T ES 13799091T ES 2646919 T3 ES2646919 T3 ES 2646919T3
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Abstract

Conjunto de buza de colada continua (10) para colada vertical ascendente de una tubería no ferrosa que es apropiado para colada ininterrumpida, cuyo conjunto de buza comprende una buza (11), un mandril (12) y un enfriador (15), caracterizado porque la rugosidad superficial de al menos parte del área de disminución (Z) de una superficie interna de la buza (11) del conjunto de buza (10) es de 3 - 5 Ra.

Description

DESCRIPCION
Conjunto de buza para colada continua ascendente de una tuberla metalica
La invention se relaciona con un conjunto de buza de colada continua para colada vertical ascendente de una tuberla no ferrosa que es apropiado para la colada ininterrumpida. En especial, la invencion se relaciona con un 5 conjunto de buza de colada continua de acuerdo con el preambulo de la revindication 1.
El proceso de fabrication de tuberlas mas tradicional involucra en primer lugar fundir y colar un bloque, precalentar y extrudir el bloque, seguido por la lamination Pilger. Una alternativa es un proceso de fundicion y lamination que involucra fundir el metal y colar horizontalmente una tuberla de paredes gruesas, seguido por el maquinado de la superficie de la tuberla y la molienda planetaria. Estos son procesos muy complicados y diflciles de controlar.
10 Una disposition tradicional de colada de una tuberla en una colada continua dirigida de modo ascendente de una superficie de fundicion libre se divulga, por ejemplo, en la Publicacion de Patente US 3.872.913 que divulga un metodo y un aparato de colada ascendente de productos perfilados, en donde la colada es succionada por medio de una buza que establece un molde por encima de su superficie y que tiene su extremo inferior sumergido en la colada y esta conectado en su extremo superior por medio de un tubo rodeado por un enfriador con un soporte de enfriador 15 y con una fuente de vaclo. El enfriador consta de tres tubos concentricos, entre los cuales se extienden canales cillndricos para enfriar agua. El tubo mas interno tiene una section transversal mas grande que la del tubo perfilado. La buza esta construida en una sola pieza de material refractario y se extiende por su extremo superior coaxialmente en el enfriador. El soporte de enfriador tiene una abertura que coincide con la tuberla a ser colada y como el molde esta conectado con una zona de enfriamiento adicional mas extensa que esta, dicha fuente de vaclo succiona la 20 colada hacia la zona de enfriamiento presente dentro de la buza.
En JP S63104762 se divulga una buza sumergida de colada continua mediante el vertido del metal fundido en una artesa distribuidora desde una cuchara y hacia un molde desde la artesa en la cual la rugosidad antes de ser utilizada en una parte o en toda la cara interna conteniendo el orificio de descarga en la buza sumergida se hace menor o igual que 3,5.
25 Si bien los conjuntos de buza de acuerdo con la tecnica anterior han funcionado correctamente, ha surgido la necesidad de un conjunto de buza mejorado que tenga un funcionamiento impecable ya que son necesarios equipos de colada mas eficaces para mejorar la productividad de las instalaciones de colada continua.
Un problema con los conjuntos de buza conocidos de la tecnica anterior es que diversos compuestos de separation y/o filtration de metales y/o elementos de aleacion y/o oxlgeno se pueden acumular y depositar en la superficie 30 interna de una buza del conjunto de buza hacia arriba del punto en el cual comienza la seccion transversal de una tuberla de colada continua para disminuir gradualmente debido a la contraction de colada. Tales compuestos y en particular sus depositos dificultan el proceso de colada y pueden socavar la calidad de un producto de colada. Tales compuestos o depositos son en particular susceptibles a formarse cuando el material de buza refractario es grafito que por otra parte es un excelente material de moldeo. Los problemas seran aun mas importantes si el metal a ser 35 colada es un metal que reacciona activamente, tal como aluminio o magnesio, o si el metal a ser colada es alguna aleacion extra pura, tal como cobre libre de oxlgeno.
Otro problema que se ha presentado en las disposiciones de acuerdo con la tecnica anterior es que en la colada continua, el tamano de grano de la estructura interna es excesivo y por lo tanto la composition interna de la tuberla de colada no es adecuada para una conformation adicional.
40 En la tecnica anterior, se han intentado resolver los problemas precedentes puliendo la superficie interna de la buza del conjunto de buza para que se corresponda con una superficie especular mediante rectification, lo que es un paso de production consumidor de tiempo y por lo tanto costoso para la production del conjunto de buza. Esto no ha resuelto el problema con un nivel satisfactorio y la acumulacion y el deposito de diversos compuestos sobre la superficie interna ha causado problemas en la colada continua de tuberlas metalicas, en particular, en la colada 45 ascendente de tuberlas no ferrosas.
Un objeto de la invencion es crear un conjunto de buza de colada continua, en el que se han eliminado o al menos minimizado los problemas y las desventajas de la tecnica anterior.
Un objeto de la invencion es crear un conjunto de buza de colada continua para colada vertical ascendente de una tuberla no ferrosa en que las desventajas de los conjuntos de buzas conocidos en relation con la acumulacion y el 50 deposito de diversos compuestos de separacion y/o filtracion de metales y/o elementos de aleacion y/o oxlgeno en la superficie interna de la buza del conjunto de buza hacia arriba del punto en el que la seccion transversal de una tuberla de colada continua comienza a disminuir gradualmente debido a la contraccion de colada.
Un objeto de la invencion es crear un conjunto de buza de colada continua para colada vertical ascendente de una tuberla no ferrosa, en el que se han resuelto las desventajas de los conjuntos de buzas conocidos en relacion con el tamano de grano excesivo.
Un objeto de la invencion es proveer un conjunto de buza de colada continua que sea especialmente apropiado para 5 la colada ascendente de tuberlas no ferrosas.
Ademas, un objeto de la invencion es crear un conjunto de buza de colada continua mejorado.
Con el fin de lograr los objetos anteriores y los que seran evidentes mas adelante, el conjunto de buza de colada continua de acuerdo con la invencion se caracteriza principalmente por las caracterlsticas de la reivindicacion 1.
De acuerdo con la invencion, la rugosidad superficial de la superficie interna de la buza del conjunto de buza es de 3 10 - 5 Ra. De este modo, la superficie interna se puede producir sin rectificacion mediante desbarbado, por ejemplo, por
perforacion o rotacion. Cuando la rugosidad de la superficie interna de la buza del conjunto de buza esta en un nivel de acuerdo con la invencion, se puede evitar la acumulacion y el deposito perjudicial de diversos compuestos de separacion y/o filtracion de metales y/o elementos de aleacion y/o oxlgeno.
De acuerdo con una caracterlstica ventajosa de la invencion, la superficie interna de la buza esta en el nivel definido 15 en la superficie interna de la buza hacia arriba del punto en el que la seccion transversal de una tuberla de colada continua comienza a disminuir gradualmente debido a la contraccion de colada, es decir, en el area de disminucion que se ubica en el punto en el que un enfriador del conjunto de buza comienza a tener un efecto, que es aproximadamente a +/- 22 mm del punto donde el enfriador comienza a verse desde la direccion de entrada de la colada. La rugosidad superficial de la superficie interna de la buza puede ser la misma despues del area de 20 disminucion o puede diferir.
De acuerdo con una caracterlstica ventajosa, las aberturas de suministro de colada en la buza del conjunto de buza estan en un angulo ascendente de 0 - 45°, ventajosamente de 10 - 20°.
De acuerdo con una caracterlstica ventajosa, las aberturas de suministro de colada en el mandril del conjunto de buza estan en un angulo ascendente de 0 - 80°, ventajosamente de 10 - 20°.
25 Las aberturas en angulo para el suministro de colada de las buzas y del mandril proveen una mejor mezcla de la colada y por lo tanto se logra una colada mas homogenea y ademas se logra una tuberla de mejor calidad.
De acuerdo con una caracterlstica ventajosa, las aberturas de suministro de colada en la buza y en el mandril son tangenciales y direcionan el flujo de la colada a la zona de enfriamiento y as! se logra una mejor estructura cristalina.
De acuerdo con una caracterlstica ventajosa, el diametro de las aberturas de suministro de colada en el mandril es 30 mayor que el diametro de las aberturas de suministro de colada en la buza, de manera ventajosa, el diametro de las aberturas de suministro de colada en el mandril es 10 - 100% mayor, mas ventajosamente 0,5 mm mayor. El diametro de las aberturas de suministro de colada en la buza es ventajosamente de 1,0 - 5,0 mm y el diametro de las aberturas de suministro de colada en el mandril es ventajosamente de 1,1 - 10,0 mm.
De acuerdo con una caracterlstica ventajosa, la buza o el mandril no tienen aberturas de suministro de colada y la 35 colada se suministra a la zona de enfriamiento del conjunto de buza solamente de forma correspondiente a traves de las aberturas de suministro de colada en el mandril o en la buza.
De acuerdo con una caracterlstica ventajosa en la buza, hay 2 - 6, ventajosamente tres aberturas de suministro de colada y en el mandril hay 2 - 6, ventajosamente tres aberturas de suministro de colada.
De acuerdo con una caracterlstica ventajosa, el mandril es conico y su angulo de punto es de 0,5 - 3°, 40 ventajosamente de 2°. De forma ventajosa, el mandril conico es tubular y el espesor de pared es de 0,5 - 10 mm, mas ventajosamente de 2 - 4 mm.
De acuerdo con una caracterlstica ventajosa, el enfriador del conjunto de buza se elabora a partir de grafito u otro material ceramico y la zona de enfriamiento tiene una longitud de 40 - 400 mm, ventajosamente de 80 mm. De forma ventajosa, la buza es tubular y el espesor de pared, en particular en la zona de enfriamiento, es de 0,5 - 4,0 mm, 45 mas ventajosamente de 1,0 - 2,0 mm.
De acuerdo con una caracterlstica ventajosa, se utiliza un elevado prensado isostatico HIP como metodo de produccion para el enfriador del conjunto de buza.
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Mediante el dimensionamiento optimizado se logran ahorros considerables en los costes del material. En la produccion de conjuntos de buzas, los costes de material forman una parte significativa de los costes de produccion.
De acuerdo con una caracteristica ventajosa, una parte aislante esta situada en la parte inferior del mandril en el conjunto de buza para interrumpir el efecto desfavorable de la radiacion termica.
De acuerdo con una caracteristica ventajosa, la longitud total de la buza es de 100 - 300 mm, ventajosamente de 170 mm. La longitud total del mandril es ventajosamente 20 - 30% menor que la longitud de la buza.
De forma ventajosa, en el conjunto de buza, la buza y el enfriador tienen un tope de ajuste a presion para sujetarlos entre si y por lo tanto el diametro externo de la buza es levemente mayor que el diametro interno del enfriador.
De forma ventajosa, en el conjunto de buza, la buza y el mandril tienen un tope de ajuste a presion para sujetarlos entre si. Para fijar el tope entre la buza y el mandril, se puede proveer un pasador de cierre.
Mediante la invencion, se logra un conjunto de buza de colada continua sin problemas relacionados con la acumulacion o el deposito de diversos compuestos de separacion y/o filtracion de metales y/o elementos de aleacion y/o oxigeno en la superficie interna de la buza del conjunto de buza hacia arriba del punto en el que la seccion transversal de una tuberia de colada continua comienza a disminuir gradualmente debido a la contraccion de colada. Mediante la invencion tambien se logra un conjunto de buza de colada continua mediante el cual se forma un tamano de grano mas pequeno de la estructura interna de la tuberia de colada y de este modo se mejoran significativamente las propiedades de conformacion de la tuberia y por ejemplo, se pueden producir tubos sanitarios, tubos industriales e incluso tubos ACR de pared delgada de cobre y diferentes aleaciones, tal como, por ejemplo, CuNi. Ademas, se logra un conjunto de buza mejorado que tiene un funcionamiento impecable y es mas eficaz y se puede alcanzar la productividad de las instalaciones de colada continua.
La buza de colada continua de acuerdo con la invencion es muy apropiada en la colada de tuberias de materiales no ferrosos, por ejemplo, aluminio, cobre, cobre-niquel o cobre-magnesio. La buza de colada continua de acuerdo con la invencion se utiliza ventajosamente en la colada ascendente, pero tambien se puede utilizar en la colada horizontal.
A continuacion, la invencion se describe con mas detalle con referencia a las figuras adjuntas en las que se presenta un ejemplo ventajoso de la invencion con detalles que no deben limitar estrechamente la invencion. En la Figura 1 se muestra esquematicamente en proyeccion lateral longitudinal un ejemplo ventajoso de un conjunto de buza de acuerdo con la invencion. En las Figuras 2A - 2D se muestran esquematicamente ejemplos ventajosos de las partes del conjunto de buza de acuerdo con la Figura 1.
En la siguiente descripcion, los mismos simbolos de referencia denotan las mismas o correspondientes partes o componentes, a menos que se mencione lo contrario.
En el ejemplo de la Figura 1, el conjunto de buza 10 comprende una buza 11, un mandril 12, un crisol protector 13, un aislante 14, un enfriador 15 y un espacio de Kquido refrigerante 16. La buza 11 es una parte tubular dentro de la cual en el extremo de suministro esta situado el mandril tubular 12 para crear la abertura central de la tuberia a ser colada. Alrededor del extremo de salida de la buza 11, esta situado el enfriador 15 con el espacio de liquido refrigerante para asi formar la zona de enfriamiento. Al comienzo de la zona de enfriamiento, se encuentra el area de disminucion Z en la que la seccion transversal de una tuberia de colada continua comienza a disminuir gradualmente debido a la contraccion de colada. De acuerdo con la invencion, de manera ventajosa al menos el area de disminucion Z de la superficie interna de la buza 11 del conjunto de buza 10 tiene una rugosidad superficial de 3 - 5 Ra. Alrededor del enfriador 15, esta situado el aislante 14 alrededor del cual se ubica el crisol protector 13. Otra parte aislante 17 esta situada en la parte inferior del mandril 12. En el ejemplo de la Figura 2A en la proyeccion lateral longitudinal, se muestran la buza 11 y el mandril 12 del conjunto de buza. La buza 11 comprende unas aberturas 21 de suministro de colada y el mandril 12 comprende unas aberturas 22 de suministro de colada. En la parte inferior del mandril 12 esta situada la parte aislante 17. En el ejemplo de la Figura 2B en la proyeccion lateral longitudinal, se muestra la buza 11. La longitud total L11 de la buza 11 es de 100 - 300 mm, ventajosamente de 170 mm. La longitud total L12 del mandril 12 es ventajosamente 20 - 30% menor que la longitud L11 de la buza 11. Tal como se muestra en las Figuras 2A - 2B, las aberturas 21 de suministro de colada en la buza 11 del conjunto de buza 10 estan en un angulo ascendente 0 - 45°, ventajosamente de 10 - 20° y las aberturas 22 de suministro de colada en el mandril 12 del conjunto de buza 10 estan en un angulo ascendente de 0 - 80°, ventajosamente de 10 - 20°. Al comienzo de la zona de enfriamiento de la buza 11, esta situada el area de disminucion Z en la que la seccion transversal de un tubo de colada continua comienza a disminuir gradualmente debido a la contraccion de colada y la rugosidad superficial del area de disminucion Z es de 1 - 8,0 Ra, ventajosamente de 3 - 5 Ra. En los ejemplos de las Figuras 2C - 2D, se muestran las proyecciones terminales en seccion transversal de la buza 11 y del mandril 12 y las aberturas 21, 22 de suministro de colada en la buza 11 y en el mandril 12 son tangenciales. El diametro d22 de las aberturas 22 de suministro de colada en el mandril 12 es mayor que el diametro D21 de las
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aberturas 21 de suministro de colada en la buza 11, ventajosamente el diametro D22 de las aberturas 22 de suministro de colada en el mandril 12 es 10 - 100% mayor, mas ventajosamente 0,5 mm mayor. El diametro D21 de las aberturas 21 de suministro de colada en la buza 11 es ventajosamente de 1,0 - 5,0 mm y el diametro D22 de las aberturas 22 de suministro de colada en el mandril 12 es ventajosamente de 1,1 - 10,0 mm. En la buza 11 hay 2 - 6, ventajosamente tres aberturas 21 de suministro de colada y en el mandril 12 hay 2 - 6, ventajosamente tres aberturas 22 de suministro de colada. En el conjunto de buza 10, la buza 11 y el enfriador 15 tienen un tope de ajuste a presion para sujetarlos entre si. Tambien la buza 11 y el mandril 12 tienen un tope de ajuste a presion para sujetarlos entre si. Para fijar el tope entre la buza 11 y el mandril 12a, se puede proveer un pasador de cierre 25. El mandril 12 es conico y su angulo de punto es de 0,5 - 3°, ventajosamente de 2°. La buza 11 es tubular y el espesor de pared en la zona de enfriamiento es de 0,5 - 4,0 mm, mas ventajosamente de 1,0 - 2,0 mm. El mandril conico 12 es tubular y el espesor de pared es de 0,5 - 10 mm, mas ventajosamente de 2 - 4 mm. De acuerdo con una caracterlstica ventajosa, el enfriador 15 del conjunto de buza 10 se elabora a partir de grafito u otro material ceramico y la zona de enfriamiento tiene una longitud de 40 - 400 mm, ventajosamente de 80 mm.
Simbolos de referencia utilizados en las figuras
10
conjunto de buza
11
buza
12
mandril
13
crisol protector
14
aislante
15
enfriador
16
espacio de llquido refrigerante
17
parte aislante
21, 22
aberturas
Z
area de disminucion

Claims (13)

  1. 5
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    REIVINDICACIONES
    1. Conjunto de buza de colada continua (10) para colada vertical ascendente de una tuberla no ferrosa que es apropiado para colada ininterrumpida, cuyo conjunto de buza comprende una buza (11), un mandril (12) y un enfriador (15), caracterizado porque la rugosidad superficial de al menos parte del area de disminucion (Z) de una superficie interna de la buza (11) del conjunto de buza (10) es de 3 - 5 Ra.
  2. 2. Conjunto de buza de colada continua (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la rugosidad superficial de la superficie interna de la buza (11) del conjunto de buza (10) es de 3 - 5 Ra en la superficie interna de la buza (11) hacia arriba del punto en el que la seccion transversal de una tuberla de colada continua comienza a disminuir gradualmente debido a la contraccion de colada, es decir, en el area de disminucion que se ubica en el punto en el que un enfriador (15) del conjunto de buza (10) comienza a tener un efecto en la colada que es a 22 mm del punto donde el enfriador (15) comienza a verse desde la direccion de entrada de la colada.
  3. 3. Conjunto de buza de colada continua (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la buza (11) del conjunto de buza (10) comprende unas aberturas (21) de suministro de colada en la buza (11), cuyas aberturas
    (21) estan en un angulo ascendente de 0 - 45°, ventajosamente de 10 - 20° y que las aberturas (21) de suministro de colada en la buza son tangenciales.
  4. 4. Conjunto de buza de colada continua (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque el mandril 12 del conjunto de buza (10) comprende unas aberturas (22) de suministro de colada en el mandril, cuyas aberturas
    (22) estan en un angulo ascendente de 0 - 80°, ventajosamente de 10 - 20° y que las aberturas (22) de suministro de colada en el mandril son tangenciales.
  5. 5. Conjunto de buza de colada continua (10) de acuerdo con las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque el diametro (D22) de las aberturas (22) de suministro de colada en el mandril (12) es mayor que el diametro (D21) de las aberturas de suministro de colada en la buza (11), ventajosamente el diametro (D22) de las aberturas (22) de suministro de colada en el mandril (12) es 10 - 100% mayor, mas ventajosamente 0,5 mm mayor que el diametro (D21) de las aberturas de suministro de colada en la buza (11).
  6. 6. Conjunto de buza de colada continua (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 - 5, caracterizado porque en la buza (11) hay 2 - 6, ventajosamente tres aberturas (21) de suministro de colada y en que en el mandril (12) hay 2 - 6, ventajosamente tres aberturas (22) de suministro de colada.
  7. 7. Conjunto de buza de colada continua (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque el mandril (12) es conico y su angulo de punto es de 0,5 - 3°, ventajosamente de 2° y que el mandril (12) es tubular y el espesor de pared es de 0,5 - 10 mm, mas ventajosamente de 2 - 4 mm.
  8. 8. Conjunto de buza de colada continua (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la buza (11) es tubular y el espesor de pared es de 0,5 - 4,0 mm, mas ventajosamente de 1,0 - 2,0 mm.
  9. 9. Conjunto de buza de colada continua (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque el enfriador
    (15) del conjunto de buza (10) se elabora a partir de grafito u otro material ceramico y la zona de enfriamiento en el conjunto de buza (10) tiene una longitud de 40 - 400 mm, ventajosamente de 80 mm.
  10. 10. Conjunto de buza de colada continua (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la longitud total (L11) de la buza (11) es de 100 - 300 mm, ventajosamente de 170 mm y que la longitud total (L12) del mandril (12) es ventajosamente 20 - 30% menor que la longitud (L11) de la buza (11).
  11. 11. Conjunto de buza de colada continua (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque en el conjunto de buza (10), la buza (11) y el enfriador (15) tienen un tope de ajuste a presion para sujetarlos entre si y que en el conjunto de buza (10), la buza (11) y el mandril (12) tienen un tope de ajuste a presion para sujetarlos entre si.
  12. 12. Conjunto de buza de colada continua (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque el conjunto de buza (10) ademas comprende un crisol protector (13), un aislante (14) y un espacio de llquido refrigerante (16).
  13. 13. Conjunto de buza de colada continua (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la buza (11) es una parte tubular dentro de la cual en el extremo de suministro esta situado el mandril (12) que es tubular, que alrededor del extremo de salida de la buza (11) esta situado el enfriador (15) con el espacio de llquido refrigerante
    (16) que esta situado para as! formar la zona de enfriamiento y que al comienzo de la zona de enfriamiento, se encuentra el area de disminucion (Z) en la que la seccion transversal de una tuberla de colada continua comienza a disminuir gradualmente debido a la contraccion de colada.
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