Colada continua

colada

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2. El segundo método consiste en vaciar el metal en lingoteras de forma prismática. Los lingotes deben introducirse en hornos de fosa a fin de que la solidificación se lleve a cabo de forma uniforme. 2 Esto se debe a que el enfriamiento superficial es más rápido que en el interior del lingote, lo que puede originar roturas internas. Las lingoteras son recipientes de paredes gruesas que se colocan sobre placas de hierro fundido que tienen una serie de canales conductores para el llenado de la misma. Fig. 5.- Lingoteras

3. Una vez obtenidos los lingotes, estos se pasan a los trenes de laminación, bien en frío o en caliente, donde se les dará la forma de un semiproducto deseado. 3 Fig. 6.- Lingotes de acero.

4. Colada continua El tercer método es el procedimiento denominado colada continua , que en la actualidad es el más empleado. El término colada continúa se debe a que el semiproducto sale sin interrupción de la máquina hasta que la olla ha vaciado todo su contenido. 4

5. La colada continua presenta ventajas si se compara con los métodos convencionales, pudiéndose destacar: Mayor rendimiento. Trabajo en secuencia. Mejor calidad del producto colado. Ahorro de energía. Supresión del rechupe que solamente se producirá en el extremo final de la barra . Esto ha originado que actualmente el 90 % de la producción mundial de acero sea realizada utilizando el proceso de colada continua, mientras que en la década 70 solo el 15 % correspondía a este proceso. 5

6. ¿ Qué productos se obtienen? En la actualidad existen máquinas de colada continua para producir tres tipos de semiproductos , estos son : Palanquillas o bloom Tocho Planchón o slab 6

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8. Las palanquillas son pasadas a los trenes de fermachines en donde se laminan en forma circular y tras operaciones de estirado y calibrado, se transforman en alambres, barras calibradas, etc. También pueden ser pasadas a los trenes de perfiles estructurales en donde se transforman en perfiles. Los perfiles comerciales habituales son: angular, doble T, zeta, tubo, te y cuadrado hueco y en lo que se refiere a las barras: pletinas, media caña, triangular, cuadrada, redonda y hexágono. 8

9. Los planchones se introducen en los trenes de banda en caliente , se transforman en chapas gruesas o medias, con espesores de 3 a 50 mm y longitudes hasta 40 metros; otras son las chapas finas con espesores hasta 1.6 mm y longitudes hasta 600 metros. Las chapas obtenidas pueden pasarse a los trenes de laminación en frío , obteniéndose chapas de espesores de hasta 0.1 mm . Todas estas chapas suelen empacarse posteriormente en bobinas o rollos . 9

10. Proceso de COLADA CONTINUA 10 Fig. 7.- Diagrama de proceso de colada continua

11. Descripción del diagrama de colada continua Torre de colada : Se usa para la colada secuencial. Es una estructura giratoria, en ella hay dos ollas; una de ellas, olla 1, está alimentando el chorro del acero a la artesa de la colada y la otra, olla 2 , está llena y en espera. Cuando se agota la 1, la torre gira 180° alrededor de su eje vertical , quedando la 2 sobre la artesa. La 1 se lleva a la zona de reparación de ollas. La 1 es sustituida por otra llena y en reserva . Olla de colada : Es el recipiente que recibe el acero procedente del horno de cuchara y lo vacía en la artesa de la máquina de colada continua; esta revestida de material refractario y aislante térmico. La salida del acero es a través del cierre de corredera situado en la parte inferior de la olla. Las ollas se precalientan eficientemente antes de utilizarse para evitar que el acero se enfríe en la olla. 11

12. Artesa ( tundish ) o distribuidor : Es uno de los elementos fundamentales de la colada continua y sirve para suministrar al cristalizador un chorro continuo y homogéneo de acero a una velocidad constante. La artesa recibe el chorro del acero de la olla de la colada, lo acumula durante un corto período de tiempo y lo distribuye con gran uniformidad a través de las líneas al cristalizador. La artesa se llena hasta el nivel de referencia (3/4 partes de la altura total de la artesa) antes de abrirse las líneas. La artesa además cumple la función de limpieza del metal al recoger en la escoria las inclusiones no metálicas. 12

13. Cristalizador : Generalmente de cobre, con una capa muy fina de platino para mejorar su resistencia mecánica, con circulación interna de agua de refrigeración que se utiliza para crear la primera capa solidificada de metal y a partir de ahí dar la forma externa al producto final. El cristalizador además, está dotado de un sistema de lubricación encargado de suministrar el aceite que sirve para evitar que las palanquillas se adhieran a la paredes interiores del molde . Bancos de oscilación (oscilador): Durante el proceso de colada continua el cristalizador tiende a moverse alternadamente hacia arriba y hacia abajo, según un ciclo determinado y se despega de la pared la piel solidificada como consecuencia de la refrigeración primaria. 13

14. Sistema de refrigeración secundaria: Constituido por duchas ( sprays ) de agua que al impactar contra la superficie exterior del acero, la enfrían y continúan evacuando el calor necesario para la solidificación total del semiproducto . Para evitar que el agua produzca una refrigeración demasiado energética de la barra, se proyecta en forma pulverizada. Además, el sistema tiene guías curvilíneas que sirven para el desplazamiento de las palanquillas durante su paso hacia las extractoras. Rodillos de arrastre: Constituyen una serie de rodillos accionados automáticamente para conducir y guiar la barra, asegurando el descenso a la velocidad deseada. Mecanismo de corte (sopletes o cizallas): Cortan el producto a longitudes deseadas. En la realidad, se construye el sistema de corte adecuado para que el corte sea perfectamente perpendicular a la línea longitudinal del semiproducto . 14

15. 15 Fig. 8.- Componentes de la máquina de colada continua

16. Tipos de máquinas de colada continua Máquina totalmente vertical : Especialmente para aleaciones no férreas. En ella, al final del recorrido vertical , se cortan las palanquillas, todavía muy calientes, por medio de un soplete y luego se voltean, son puestas en posición horizontal y arrastradas con un juego de rodillos hasta la zona de almacenaje. Tiene la desventaja que exige naves de gran altura, aproximadamente de 30 m. 16 Fig. 9.- máquina totalmente vertical

17. Colada vertical, con curvado y enderezamiento posterior : Con el objetivo de evitar la altura que debían tener los edificios para alojar a las primeras máquinas de colada continua, se desarrolló este sistema en el que doblando las palanquillas cuando ya está bien solidificado el acero, se obtienen buenos resultados y se consigue reducir la altura total de la instalación. 17 Fig. 10.- Máquina vertical con doblado hasta horizontal

18. Máquina curva con el molde recto : Se caracteriza por el doblado de la palanquilla y comienza a la salida del molde, en la zona de refrigeración secundaria, mientras que en su interior todavía está en estado líquido. Se diferencia del modelo anterior en que en aquel el enfriamiento secundario se hace en la zona recta y en este caso es en la curva. 18 Fig. 11.- Máquina curva con molde recto.

19. Máquina curva con el molde curvo y enderezado posterior : Esta instalación es la de menor altura de las convencionales desarrolladas recientemente. En este tipo de MCC, el molde metálico es curvo y el enfriamiento secundario se realiza sobre la palanquilla curva y posteriormente , por medio de los rodillos enderezadores, se transforma en barra recta. 19 Fig. 12.- Máquina curva con molde curvo.

20. Colada continua de placas delgadas Colada vertical .- se usa una cámara de enfriamiento vertical y la flama de corte. Un mecanismo inclinado recibe la transferencia de la colada y la coloca en una tabla horizontal. Fig 13 A Colada vertical mas flexión .- la dirección de la colada e s cambiada suavemente a la forma horizontal tan rápido como el acero sale de la cámara de enfriamiento vertical. Fig. 13 B Semi horizontal o molde curvo .- permite simplificar el diseño y se reduce la dimensión de la máquina de colada . Fig 13 C Colada continua horizontal .- provee movimientos oscilatorios en el tundish o el molde. Fig 10.6 20

21. 21 Fig. 13.- Máquinas para colada de placas

22. Requerimientos para colada continua de aceros Existen tres requerimientos especiales en la práctica de la colada continua. Control de la temperatura .-La temperatura del vaciado es mas alta que en la producción del lingotes para compensar el incremento de la pérdida de calor durante la colada continua. Se emplea la agitación con Argón para homogeneizar la temperatura. Práctica de la desoxidación .- Para obtener un acero totalmente desoxidado y evitar la formación de huecos . Para aceros de grano grueso se desoxida con Silicio y para granos finos con Aluminio. Práctica de la desulfuración .- Es necesario lograr bajos niveles de Sulfuros para minimizar la deposición de inclusiones en el tundish , asi como la formación de grietas y defectos internos o superficiales. 22

23. Deformación de abarrilamiento Hacia la parte inferior de la longitud metalúrgica, las presiones ferrostáticas extremadamente altas hacen que la barra se expanda y abarrile entre los rodillos. Este abarrilamiento provoca deformaciones en la interfaz sólido-líquido. En este caso, la deformación de abarrilamiento , ε B ha sido registrada en el punto de contacto de los rodillos, las deformaciones serán de tracción en esta región. A fin de calcular ε B , se utilizan las siguientes ecuaciones: Fp = ρ g h S B = (Fp×l 4 × √ t)/32ES³ ε B = 1600×S× S B /l² Donde: S = k√t Utilizando el factor de solidificación, k; donde el tiempo desde el comienzo de la colada, t está dado por: t = h/ vc donde h es la distancia vertical entre el menisco y el punto en cuestión. 23

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25. Inclusiones de óxido en el acero Se identifican dos patrones de distribución de inclusiones de óxido: Primer patrón de distribución .- relaciona los cristales de alúmina los cuales son producto de la desoxidación del acero. Los cristales son distribuidos en el acero líquido y sólido. Su tamaño puede ser arriba de 100 µ m. La suspensión de los cristales se debe a la incapacidad de flotar debido a su tamaño mientras está en la fase líquida. En un acero con una combinación de oxígeno de 30 ppm y un diámetro promedio de la partícula de 20 µm, la suspensión consiste de aproximadamente 10 10 partículas /ton de acero. 25

26. Segundo patrón de distribución .- Relaciona las inclusiones macroscópicas que son los aglomerados de los cristales de alúmina. El tamaño de la inclusión es de 40 a 1300 µm. No son distribuidas uniformemente en el acero. La flotabilidad de estas inclusiones es mayor que la resistencia del flujo, que se mueven relativamente a la fase líquida. Cuando este movimiento es muy lento toma lugar un enriquecimiento de inclusiones en el acero. 26

27. Formación de fases oxidas La distribución dela suspensión de alúmina conduce a la precipitación como sigue: Cantidad de precipitados B en la boquilla sumergida. Porción C de la cantidad B que es llevada al molde. Porción de D de la cantidad de C que flota y se combina con la escoria. Porción E residuos en el acero y forma inclusiones macroscópicas o aglomerados de alúmina. 27

28. Mecanismo de formación de óxidos 28

29. Calidad de los productos de la colada continua En las palanquillas aparecen marcas superficiales, pequeñas picaduras y porosidades. Desaparecen después de la primer pasada de laminación. El problema de las picaduras y porosidades superficiales es más complejo. El empleo normal de desoxidantes energéticos como Aluminio o Zirconio mejora la calidad superficial pero crea inclusiones. 29