PROCEDIMIENTO DE COLADA CONTINUA PARA FABRICAR ACEROS EXENTOS DE AGRIETAMIENTOS INTERNOS DURANTE EL PROCESO DE SOLIDIFICACIÓN.

Procedimiento de colada continua para fabricar aceros exentos de agrietamientos internos durante el proceso de solidificación.

Procedimiento de colada continua para fabricación de aceros exentos de agrietamientos

, donde a partir de un molde configurado para la fabricación de dichos aceros; el procedimiento comprende las siguientes etapas:

Garantizar el centrado de unas buzas configuradas para alimentar el molde; definir una conicidad de dicho molde ajustándola a la contracción del rango de aceros a fabricar, estando dicha conicidad definida según tramos de longitud de dicho molde; garantizar el alineamiento de las boquillas de refrigeración del acero; ajustar correctamente la temperatura del acero; definir una velocidad de colada del acero determinada; definir un caudal primario de refrigeración de molde determinado; y definir una intensidad de agitación electromagnética en dicho molde; de forma que se consigue un procedimiento capaz de eliminar el agrietamiento generado en las proximidades sub-superficiales de las aristas de los aceros solidificados mediante el proceso de colada continua, haciéndolos aptos para la fabricación de piezas mediante conformado en frio de altas exigencias mecánicas.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201231237.

Solicitante: Gerdau Investigación y Desarrollo Europa, S.A. .

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CIRIZA CORCUERA,Javier, LARAUDOGOITIA ELORTEGUI,Juan Jose.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > FUNDICION; METALURGIA DE POLVOS METALICOS > COLADA DE METALES; COLADA DE OTRAS MATERIAS POR LOS... > B22D11/00 (Colada continua de metales, es decir, obteniendo productos de longitud indefinida (estirado, extrusión del metal B21C))

PDF original: ES-2441274_A2.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de colada continua para fabricar aceros exentos de agrietamientos internos durante el proceso de solidificación. 5

Objeto de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento de colada continua para fabricar aceros que se encuentren exentos de agrietamientos internos; donde dicho procedimiento tiene aplicación en el sector de la siderurgia, y 10 más concretamente en la conformación de aceros por deformación intensa a baja temperatura.

Este procedimiento tiene como finalidad la obtención de un procedimiento capaz de eliminar el agrietamiento generado en las proximidades sub-superficiales de las aristas de los aceros solidificados mediante el proceso de colada continua, haciéndolos aptos para la fabricación de piezas mediante conformado en frío de altas exigencias mecánicas.

Antecedentes de la invención A modo de introducción, es conocido que durante la fase inicial de solidificación del acero en el proceso de colada continua, y ante determinadas condiciones operativas, existe un elevado riesgo de que se generen agrietamientos sub-superficiales cerca de las aristas; conocidos dichos agrietamientos como grietas “off-corner”, pudiendo éstas aparecer de forma simultánea en la proximidad de la totalidad de las esquinas de la palanquilla, entendiéndose el concepto de palanquilla como la entidad metálica resultante del proceso de solidificación de colada continua.

El origen de dichos agrietamientos radica en que en la capa externa de la palanquilla el acero se ha solidificado dando lugar a una capa que posee unas propiedades mecánicas determinadas; y donde dicha capa se ve sometida a ciertas tensiones, generadas por el propio núcleo de material metálico líquido, o por agentes externos, como por ejemplo una mala alineación de los apoyos, una refrigeración no homogénea, etc.; de forma que cuando dicha capa no es capaz de soportar dichas tensiones, se generan los citados agrietamientos en la zona de la capa solidificada.

Estos agrietamientos se rellenan de líquido segregado existente en sus inmediaciones, dando lugar a unas zonas con una muy alta concentración de elementos de aleación, lo cual implica que el material presenta una importante discontinuidad estructural, siendo por tanto un material heterogéneo en cuanto a la composición química. Dicho defecto interno da lugar a una zona con una debilidad estructural significativa; sobre todo cuando la barra laminada procedente de dicha palanquilla se ve sometida a un proceso de deformación intensa a baja temperatura, como es un proceso de conformación de forja en frío. En dicha aplicación, la existencia de este tipo de defectos puede provocar incluso al agrietamiento de la pieza durante el conformado.

Adicionalmente tales agrietamientos están directamente relacionados con las condiciones operativas del proceso de solidificación de las palanquillas en el proceso de colada continua; generalmente asociadas a la combinación de composiciones químicas de elevada criticidad y condiciones que implican la existencia de un nivel elevado de tensiones termo-mecánicas a la salida de un molde de la colada continua.

Es por ello que, a la vista de los inconvenientes y defectos mencionados, se hace necesario la aparición de un nuevo procedimiento adecuado para la fabricación de estos aceros sin que exista riesgo de aparición de agrietamientos, haciendo posible que los aceros sean aptos para la fabricación de piezas de altas exigencias mecánicas vía procesos de forja en frío; y donde dicho procedimiento permita ser automatizado e implantado en 50 los procesos de colada continua de forma sencilla y efectiva.

Descripción de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento de colada continua para fabricar aceros exentos de 55 agrietamientos, en el que se describen una serie de etapas vinculadas a unos parámetros adecuados para la fabricación de estos aceros vía colada continua de palanquilla, sin que exista riesgo de aparición de los mencionados agrietamientos; haciendo que dichos aceros sean aptos para la fabricación de piezas de altas exigencias mecánicas vía procesos de forja en frío, y donde de manera preferente, pero no obligatoria, comprenden un formato cuadrado de 185 milímetros de lado.

Para ello el procedimiento de colada continua para fabricar aceros exentos de agrietamientos objeto de invención, describe que a partir de un molde, siendo éste de geometría tubular, de material de cobre y de un metro de longitud, estando dicho molde configurado para la fabricación de dichos aceros; el procedimiento objeto de invención comprende las siguientes etapas:

a) Garantizar el centrado de una pluralidad de buzas configuradas para alimentar el molde, siendo las buzas unas entidades físicas encargadas de ir introduciendo el acero líquido en el interior del molde;

b) Definir una conicidad apropiada de dicho molde, donde dicha conicidad está definida según los siguientes 5 tramos de longitud de dicho molde tomando como referencia el borde superior del mismo:

b1) Entre 0 y 240 mm, se define una conicidad de 2, 30 %/metro;

b2) entre 240 y 440 mm, se define una conicidad de 1, 20 %/metro:

b3) entre 440 y 640 mm, se define una conicidad de 0, 60 %/metro;

b4) entre 640 mm y la salida del molde, se define una conicidad de 0, 35 %/metro.

c) Garantizar el alineamiento correcto de una pluralidad de boquillas configuradas para refrigerar el acero mediante agua esprayada durante el proceso de solidificación de dichos aceros.

Se observa que las etapas se encuentran definidas en tramos, especialmente con respecto a la etapa b) ; y donde esta serie de etapas permiten evitar, en su mayor medida, la aparición de dichos agrietamientos subsuperficiales, ya que los factores que provocan la existencia de las tensiones elevadas en la corteza exterior de la palanquilla a la salida del molde, junto con los factores que gobiernan el espesor de la capa solidificada a la salida del molde y la homogeneidad del mismo, son determinantes, clasificando dichos factores críticos en:

1. Alta temperatura de colada: la temperatura con la que se introduce el acero líquido dentro del molde está directamente relacionado con la velocidad en el proceso de solidificación dentro del molde; ya que actúa del mismo modo que en la velocidad de colada; es decir, una temperatura de colada demasiado alta ralentiza el proceso de solidificación provocando que el espesor de la capa solidificada a la salida del molde se reduzca considerablemente.

Es por ello que el procedimiento de colada continua para fabricar aceros exentos de agrietamientos objeto de invención comprende también la siguiente etapa:

d) Regular la temperatura del acero a introducir en dicho molde, donde dicha temperatura de colada se corresponda con un sobrecalentamiento sobre la temperatura de líquidus del acero igual a una temperatura de 40ºC; evitando un sobrecalentamiento excesivo y, por tanto, la ralentización del proceso de solidificación de dicha capa exterior.

2. Velocidad de colada elevada: al aumentar la velocidad de colada, el tiempo de residencia de la palanquilla dentro del molde disminuye, provocando que el espesor de la capa solidificada a la salida del molde disminuya consecuentemente; y por tanto se reduce la capacidad de que dicha capa solidificada sea capaz de resistir las tensiones existentes a la salida del molde.

Es por ello que el procedimiento objeto de invención también contempla la siguiente etapa:

e) Definir una velocidad de colada del acero de 1, 35 metros/minuto, evitando de esa manera que el tiempo de residencia de la palanquilla dentro del molde disminuya hasta un tiempo crítico que daría lugar a un espesor de la palanquilla inferior al mínimo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de colada continua para fabricación de aceros exentos de agrietamientos, caracterizado por que a partir de un molde configurado para la fabricación de dichos aceros; dicho procedimiento comprende las siguientes etapas: a) garantizar el centrado de unas buzas configuradas para alimentar el molde; b) definir una conicidad de dicho molde; estando dicha conicidad definida según los siguientes tramos de longitud

de dicho molde y tomando como referencia un borde superior del mismo: b1) entre 0 y 240 mm, se define una conicidad de 2.30 %/metro; b2) entre 240 y 440 mm, se define una conicidad de 1.20 %/metro: b3) entre 440 y 640 mm, se define una conicidad de 0.60 %/metro; 15 b4) entre 640 mm y salida de molde, se define una conicidad de 0.35 %/metro; y c) garantizar el alineamiento correcto de las boquillas configuradas para refrigerar el acero mediante la pulverización de agua esprayada durante el proceso de solidificación de dichos aceros;

d) regular la temperatura del acero a introducir en dicho molde, donde dicha temperatura de colada se encuentra con un sobrecalentamiento sobre la temperatura de líquidus del acero igual a una temperatura de 40ºC; e) definir una velocidad de colada del acero de 1, 35 metros/minuto;

f) definir un caudal primario de refrigeración de molde de 2050 litros/minuto; .

2. Acero exento de agrietamientos obtenido según el procedimiento definido en la anterior reivindicación.