Consideraciones sobre la colada continua del acero

M. AGUILAR CLAVIJO

E. T. Superior de Ingenieros Industriales. San Sebastián (Universidad de Navarra)

74/4/0015A RESUMEN

Se comienza por analizar las modificaciones habidas, en la última centuria, en los principales procesos siderúrgicos, concluyéndose con que es en el campo de la fabrica­ción del acero y su colada donde han existido cambios más significativos. Se indican las motivaciones que llevan a la sustitución del proceso convencional por la colada con­tinua, así como los distintos tipos de máquinas existentes y cómo las tendencias actua­les apuntan a las de lingotera curva. Se consideran las características, revestimientos y sistemas de cierre de la cuchara de colada y artesa, así como las peculiaridades de la lingotera. La problemática de la colada continua de los aceros calmados, de los eferves­centes y aleados, así como las calidades logradas se tratan más adelante. La necesidad de lograr un máximo aprovechamiento de la máquina impone una automación del pro­ceso para lo que es preciso controlar una serie de parámetros operacionales como tem­peratura del acero en cuchara, nivel de acero en la artesa y lingotera e intensidad de la refrigeración secundaria. El trabajo finaliza con algunas consideraciones económicas sobre el proceso.

SUMMARY

An analysis is made of the modifications of principal metallurgical processes in the last century, concluding that it is in the field of steelmaking where most significant changes have taken place. The reasons that led to the substitution of the conventional process by the continuous casting one are indicated, together with the different types of machines available showing how the actual tendency is towards the curved mould. The characteristics, coatings and sealing systems in ladles and tundishes are studied, together with the peculiarities of the mould. The problems encountered in the conti­nuous casting of killed, rimming and alloyed steels are mentioned, indicating the quality obtained. The need to obtain maximum usage of the machine imposes an automated process and for this it is necessary to control' several operational parameters such as the steel temperature in the ladle, steel level in tundish and mould, and the intensity of secondary cooling. Finally, the economic aspect of the process is considered.

RÉSUMÉ

On commence par analyser les modifications produites, pendant le dernier siècle, dans les principaux procès sidérurgiques, en finissant avec la conclusion suivante: que c'est dans le domaine de la fabrication de l'acier et de son coulage, où il y a en les changements les plus significatifs. On indique les motifs qui mènent à la substitution du procès conventionnel pour la coulée continue ainsi que les différents genres de machines existentes et comment les tendances actuelles signalent celles de la lingotière courbe. On considère les caractéristiques, le recouvrement et les systèmes de fermeture de la poche de coulée et du répartiteur ainsi que les caractéristiques de la lingotière. La pro­blématique de la coulée continue des aciers reposés, des aciers éfervescents et alliés ainsi que les qualités obtenues sont des sujets traités ensuite. Le besoin d'obtenir un profit maximum de la machine impose une automatisation du procès, pour ce donc il est précis de contrôler une série de paramètres opératoires comme, par exemple, la température de l'acier en cuillère, le niveau de l'acier dans le répartiteur et dans la lingotière, et l'intensité de la réfrigération secondaire. Le travail finit par quelques considérations économiques sur le procès.

ZUSAMMENFASSUNG

Zuerst werden die im letzten Jahrhundert in den wichtigsten Vorgängen des Eisen­hüttenwesens vorgenommenen Änderungen analysiert, mit dem Ergebnis, dass die wich­tigsten Änderungen auf dem Felde der Stahlherstellung und dessen Guss stattfanden. Es werden jene Gründe erwähnt, die das Ersetzen der gewohnten Vorgänge durch das Durchlufsverfahren bewogen, sowie die verschiedenen vorhandenen Maschinentypen, und auch dass die jetzige Tendenz die Kurvenkokille bevorzugt. Es werden die Eigenschaften, Verkleidungen und Verschlussysteme von Gusspfanne und Mulde beschrieben, wie auch die Besonderheiten der Kokille. Femer wird die Problematik des Durchlaufgussverfah­rens für beruhigten und unberuhigten Stahl sowie der Legierungen behandelt, wie auch jene der qualitätsmässigen Resultate. Die Notwendigkeit einer bestmöglichsten Ausnütz­ung der Maschinen bedingt die Automatisierung des Verfahrens; dazu sollen verschie­dene Betriebsparameter kontrolliert werden, sowie: Stahltemperatur in der Guspfanne, Stahlniveau in Mulde und Kokille, sowie die Intensität der Sekundärkühlung. Der Be­richt endet mit einigen das Verfahren betreffenden oekonomischen Betrachtungen.

1. GENERALIDADES

Si se retrocede siglo y medio en la historia de la Si­derurgia y, a partir de ahí, se comienza a caminar hasta nuestros días examinando la evolución de los tres procesos básicos: reducción de los minerales de hierro para la obtención del arrabio, afino de éste para conseguir el acero líquido y, tras su solidificación en la lingotera, conformación del lingote para abocar en el producto acabado, se observa que :

a) La elaboración del arrabio se realizaba otrora y se lleva a cabo en la actualidad casi íntegramente en los hornos altos. El cok, como elemento reductor y termógeno, se usaba ya en 1735; en 1829, Neilson pre-calentaba el viento a 315*" C previa su introducción en el horno alto; Faber de Faur, en 1832 utilizaba el gas de tragante como elemento calefactor de ese viento; una campana era parte componente del tragante en 1850. Es evidente que la escala constructiva, así como la calidad de los implementos y el grado de automa-

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CONSIDERACIONES SOBRE LA COLADA CONTINUA DEL ACERO

ción, debido a un mejor conocimiento de la fisicoquí­mica del proceso y los avances tecnológicos habidos, se ha incrementado en buena medida pasando de los hornos altos con producción diaria de pocas toneladas a los mayores actuales de 14 m. de 0 y más de 10.000 Tn/día de arrabio. Pero el proceso, en esen­cia y la mecánica actuativa son los mismos.

b) La conformación final del lingote se ejecutaba en trenes de laminación a los que, con respecto a los actuales, cabe aplicar idénticos criterios que los utili­zados en el horno alto. Ya Cort, en 1780, desarrolló la laminación a base de una caja desbastadora y varias acabadoras en línea abierta dotadas de cilindros aca­nalados. La energía motriz era hidráulica pero los aco­plamientos y arbolillos, muy similares a los que aún hoy se emplean en pequeños trenes de comerciales. Los ángulos, tes y raíles se laminaban entre 1819 y 1825; el tren belga con doblado de la barra para la obtención de redondos apareció en 1833 ; los trenes trío de estructurales en 1847. Es claro que entre el tren de Cort que, en 1803, con una plantilla de 2.000 hombres producía 70 Tn. de barras semanales y un moderno tren de redondos con un personal 100 veces menor y una producción 350 veces superior existen di­ferencias sustanciales, pero la esencia del proceso y sus elementos principales no han variado.

c) En cuanto a la elaboración de acero, es posible distinguir una serie de etapas en que los procesos uti­lizados han sido netamente diferentes. Atendiendo sólo al período considerado, estas etapas son :

1. Predominio de los aceros al crisol, sistema pues­to a punto por Huntsmann en 1740 y que mantuvo su relevancia hasta 1860.

2. Preponderancia del afino por conversión me­diante soplado inferior con viento, patentado por Bes­semer en 1855 y que conservó su papel primordial en­tre 1860 y 1910".

3. Era del afino en horno de reverbero con calen­tamiento por combustible ajeno a la carga metálica, cuya primera unidad fue puesta en servicio en 1865 y que mantuvo su puesto de líder en la producción mundial de acero entre 1910 y 1970.

4. Época de la conversión mediante soplado con oxígeno, cuyo prototipo dio su primera colada en 1948, cuyo desarrollo, lento en principio, se aceleró con pos­terioridad hasta lograr en 1970 sobrepasar el proceso S. M. y adquirir el primer puesto entre los sistemas productores de acero. Dentro de este mismo grupo se han puesto a punto recientemente una serie de pro­cesos: O. B. M.; L/W. S; Q-B. O. P., que basados en la idea de Bessemer —^soplado por el fondo— han reemplazado el viento por oxígeno mezclado con un ñúido protector que aminore el desgaste de las to­beras.

5. No es posible omitir al tratar de la fabricación del acero, el horno eléctrico de arco, que nacido a la vida industrial a primeros de siglo y dedicado en sus comienzos a la obtención de aceros de calidad en uni­dades de pocas decenas de Kg. ha pasado a competir en el campo de los aceros al C en hornos cuyas mayo­res unidades se aproximan a las 400 Tn.

Los porcentajes que ha supuesto cada tipo de pro­ceso en la producción mundial se muestran en la ta­bla I.

TABLA I

PRODUCCIÓN MUNDIAL DE ACERO BRUTO POR PROCEDIMIENTOS EN TANTO POR CIENTO DE LA PRODUCCIÓN TOTAL

Siemens Conversión Conversión Conversión Horno Total acero A N O Martin al O, Thomas Bessemer eléctrico bruto (millo­

% o/ /o

o/ /o o/

/o % nes Tns)

1880 11,9 — 2,6 83,6 — 4,25 1890 25,6 — 16,5 53,5 - - 12,50 1900 41,5 • — 18,5 37,5 — 28,10 1910 55,9 — 22,4 20,6 0,2 60,00 1915 61,4 — 22,3 15,6 0,3 65,50 1929 72,2 — 16,9 9,0 1,8 120,80 1937 77,3 — 14,6 3,8 4,2 137,80 1950 79,0 — 10,2 2.9 7,8 189,40 1955 77,5 0,5 11.1 2,1 8,8 269,30 1960 71,8 4,1 11,8 1,3 11,0 346,60 1961 70,6 5,5 11,2 1.1 11,6 351,20 1962 69,3 7,4 10,5 1,0 11,7 360,20 1963 67,1 9,9 9,6 1,0 12,4 386,60 1964 64,3 13,5 8,8 0,9 12,5 437,90 1965 61,0 17,7 7,8 0,8 12,7 458,90 1966 56,4 23,2 6,7 0,6 13,0 475,60 1967 52,0 28,2 6,1 0,5 13,2 493,20 1968 48,4 31,9 5,6 0,5 13,6 528,70 1969 44,1 36,5 5,1 0,4 13,9 572,30 1970 40,2 40,9 4,0 0,3 14,5 591,70 1971 34,9 45,8 3,7 0,2 15,4 582,00

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Se ve, pues, que si bien la elaboración del arrabio y la conformación del lingote han seguido caminos rec­tilíneos, en lo que atañe a la fabricación del acero se ha pasado desde la simple refusión, a la conversión por soplado, cambio al afino en horno de reverbero y retorno a la conversión, si bien reemplazando el vien­to por oxígeno puro, elemento activo en el proceso. Esta evolución ha sido impuesta por la necesidad de conseguir productividades superiores en sistemas ági­les y con un correcto control y automatización del pro­ceso. En un futuro próximo no se avizora (aunque el vaticinar en Siderurgia no es sencillo) ningún cambio radical en el proceso. Porque el afino continuo del arrabio, cuya irrupción en el mercado no parece que se dilatará mucho, no es, en esencia, sino la conver­sión continua con oxígeno de un arrabio que ñuye con­tinuamente al horno en que tiene lugar la operación.

Las tendencias actuales en el campo de la Siderurgia se desarrollan en dos vertientes :

1. Siderúrgicas integrales a base de hornos altos que sobrepasan las 10.000 Tn/día de arrabio y acerías de conversión por oxígeno con unidades de capacidad superior a las 300 Tn., con una producción anual de acero entre 10 y 20 millones de Tn para la obtención de productos planos y perfiles estructurales.

2. Las denominadas miniplantas con hornos eléc­tricos de arco de diversos tonelajes, cuya capacidad productora varía entre 100.000 y 1.000.000 Tn/año para perfiles comerciales, redondos, productos especia­les, etc.

En lo que a la colada de acero se refiere, el proce­dimiento clásico consistente en su vertido en una lin­gotera metálica para su solidificación en un producto de sección preferentemente cuadrada o rectangular no sufrió alteración hasta hace un cuarto de siglo. Bien es verdad que Bessmer patentó en 1857 una máquina para la colada continua del acero consistente en dos cilindros refrigerados interiormente por agua y entre los que se vertía el metal líquido contenido en una artesa para su transformación en una lámina, pero los problemas inherentes a la elevada temperatura opera-cional en el caso del acero líquido, así como los que atañen a su solidificación hicieron que el sistema ba­sado en dicha idea alcanzase antes su aplicación in­dustrial en el campo de ciertos metales y aleaciones no férreas que en el del hierro (fig. 1).

Entre 1920 y 1940 se iniciaron los primeros ensayos de acuerdo con los principios que hoy rigen en la colada continua del acero, y hacia 1948 fue puesta en servicio la primera máquina que cabe calificar como semiindustrial.

Diez años más tarde, en 1958, el número de máqui­nas en servicio era de 21 con una capacidad produc­tiva anual de 1,5 millones de Tn. Transcurrida otra dé­cada, a finales de 1968, las máquinas en activo ascen­dían a 220 con una capacidad de procesamiento de 32 millones de Tn/año. Y al término de 1973, el to­tal de máquinas instaladas era de 470, aptas para pro­ducir más de 100 millones de Tn anuales de desbastes. En esa misma fecha, el número de máquinas en mon­taje o en fase de fabricación era próximo a las 200 (fi­gura 2).

- ^ ^

FiG. 1.—Máquina de colada continua patentada por Besse­mer en 1857.

NOmero de máquinas 1250 f y lineas

loco

750

500

2504

1962 1963 1964 19^5 19̂ 6 1967 I968 1969 1970 1971 1972 1973

FiG. 2.—Número total de máquinas en servicio.

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CONSIDERACIONES SOBRE LA COLADA CONTINUA DEL ACERO

Los porcentajes de la producción mundial de acero que han sido colados en continuo se muestran en la figura 3.

15.2%

1950 I960 1.970 1973

FiG. 3.—Tanto por ciento de la producción mundial de acero colado en continuo.

Las razones que explican el importante desarrollo del nuevo procedimiento frente al convencional (cola­da en fosa-tren desbastador) para la obtención de se-miproductos pueden dividirse en dos grupos: prima­rias o nacidas del proceso en sí y secundarias o sur­gidas de un mejor conocimiento del mismo.

Entre las primeras cabe citar (fig. 4) :

Supresión de la colada en fosa con el ahorro consi­guiente de mano de obra, refractarios, lingoteras, etc. Los problemas de la fosa se complican tanto más cuan­to menores son las secciones a colar y mayores las capacidades de los hornos.

Eliminación de la fase desbastadora en el proceso de laminación. Las inversiones inherentes a un tren des­bastador son importantes y su rentabilidad no comien­za a ser interesante más que a partir de un fuerte to­nelaje anual. Por otra parte, los costos de transfor­mación tampoco son despreciables.

Superior rendimiento acero líquido/semiproducto que en el proceso convencional. Este rendimiento que en la colada continua oscila entre el 95 y el 98 %, en el procedimiento clásico es del orden del 85 % si de aceros al C calmados se trata y del 90 % si son efervescentes.

Entre las segundas es posible señalar : Mejora en la calidad de los productos obtenidos por

un mayor conocimiento de las causas de los defectos, posibilitando así la actuación que los evite.

Extensión de la gama de los aceros a colar. El pro­ceso que, en un principio sólo alcanzó los aceros al C calmados, hoy se extiende a los de mediana y alta alea­ción. En la actualidad se cuelan más de 100 tipos de acero con calidad, por lo menos, semejante a los obte­nidos en el procedimiento clásico.

Un superior conocimiento de los parámetros opera-cionales y su influencia en el proceso, haciendo viable el lograr mayores productividades con menores ries­gos de contingencias indeseables.

Una interesante automación del proceso que se tra­duce en mayores rendimientos, disminución de la mano de obra y aminoración de las incidencias debi­das a fallos humanos.

Una disminución importante de la altura total de la instalación con la introducción de máquinas de lin­gotera curva.

En la figura 5 se indica el desarrollo paralelo entre el acero obtenido por el procedimiento de conversión al oxígeno y el conformado en máquinas de colada continua. Y es evidente que, estando limitado el tiem­po operacional en la máquina a valores del orden de una hora en razón del enfriamiento del acero en la cuchara convencional, el acoplamiento convertidor-co­lada continua permite un mejor coeficiente de utiliza­ción de ambas instalaciones.

A mayores tiempos de colada a colada en el horno productor de acero, como es el caso de los Siemens-Martin, pueden tener lugar dos situaciones : o que la máquina sea alimentada por un corto número de hor­nos, con lo que los tiempos muertos acarrearían un

FiG. 4.—Esquema comparativo entre las diferentes etapas de la colada tradicional y la colada continua.

AÑO

FiG. 5.—Comparación de la evolución de la colada continua y la conversión al oxígeno.

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débil aprovechamiento de su capacidad de colada o que al aumentar el número de hornos, los problemas de sincronismo pueden abocar una mengua en la produc­ción de acero del taller.

Los hornos eléctricos de arco, con tiempos de co­lada intermedios entre los procesos anteriores alimen­tando a máquinas de colada continua, permiten una buena conjunción de los dos factores indicados: apro­vechamiento máximo de la capacidad productora del taller de aceros y utilización óptima de la capacidad de colada de la máquina.

2. EVOLUCIÓN DE LAS MAQUINAS DE COLADA CONTINUA

., j¡ 1 _ i ,

Dejando aparte las máquinas compuestas por dos bandas metálicas en movimiento (fig. 6), de inclina­ción variable, con fuerte inyección de agua sobre el metal líquido en fase de solidificación, de las que hoy día no existen sino unas pocas instalaciones piloto y que no parecen ofrecer más que un mediano interés en el futuro, sólo se tratará de aquéllas en que la con­formación del acero tiene lugar en una lingotera.

F IG. 6.—Máquina de colada continua de bandas metálicas en movimiento e inclinación variable.

Y aun dentro del tipo últimamente citado sólo se hará mención de las máquinas de lingotera vertical, puesto que el estado de desarrollo de las de lingotera horizontal (fig. 7) no ha salido aún de su fase experi­mental. Como ventajas de este tipo de máquina, se citan :

á) Reducción de los gastos de instalación y explo­tación, así como de ingeniería civil.

b) Duración breve de la fase preparatoria previa a la operación y fácil entretenimiento, lo que conduce a un alto grado de aprovechamiento de la máquina, así como rápidos cambios de sección.

c) Menores peligros de reoxidación del metal por estar la lingotera unida a la artesa.

d) Al no existir ni curvado ni enderezado de la ba­rra se amplía la gama de aceros a colar.

e) No existen limitaciones en la longitud del pro­ducto debidas a la altura de la instalación lo que ocu­rre en las máquinas enteramente verticales.

FiG. 7.—MáquÍ7ia de colada continua de lingotera horizontal.

En algunos casos, las máquinas de lingotera vertical parecen indicadas para la obtención de electrodos de aleaciones destinados a su refusión en hornos bajo es­coria electroconductora o de arco en vacío.

Entre las máquinas de lingotera vertical y siguiendo un orden cronológico se pueden diferenciar los siguien­tes tipos (figs. 8 y 9) :

1) Máquinas enteramente verticales, con lingotera recta y salida de la barra en posición vertical tras com­pletar sus solidificación y ser cortada a la dimensión oportuna. Corresponde a las primeras realizaciones y en ellas se colocaban productos de pequeña o media­na sección en aceros al carbono o inoxidables. Pueden considerarse como prototipos la de Low Moor en In-

Cuchara

y—j' Artesa ^ C — Lingotera

I y r-Refrigeración secundar

-Cuchara

Artesa Lingote! a Refrigeración secundaria

Mecanisnntf.'J—-Mecanismo extractor de doblad?)J

Mecanismo extractor

Dispositivo de corte

' — BasculQdor

^ ^-JVanr.portador

MAQUÍNA DE c e TOTALMENTE VERTICA!

Maquina enderezodora Transportador

MAQUINA RECTA DE C.C. CON DOBLAOn DE LA BARRA

Lingotera curva

Maquina extract ora y endereza dona

^Transportador

MAQUINA DE C C DE LINGOTERA CURVA

FiG. 8.—Diferentes tipos de máquinas de colada continua de lingotera vertical.

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CONSIDERACIONES SOBRE LA COLADA CONTINUA DEL ACERO

T4>

A) Vertical B) Curvado de la barro C.) Lingotera curva

FiG. 9.—Altura y longitud para cuadrados de 200 mm. a 1 m./min.

glaterra (1946) con lingotera fija y las de Kransy Ok-tybr (1951) y Novo Tula (1953) en Rusia con lingote­ras oscilantes.

El principal problema planteado por estas máquinas radica en la excesiva altura de la instalación, entre 25 y 30 m., impuesta por la necesidad de instalar el me­canismo extractor y a continuación el de corte, una vez que el corazón de la barra hubiese solidificado. Ello obliga a edificar para su alojamiento naves de una ele­vación prohibitiva o, si se quiere huir de ello, enterrar el conjunto en un foso de profundidad no desprecia­ble con los inconvenientes que se siguen de implemen­tos ubicados bajo la cota del taller.

En los últimos tiempos y basándose en razones es­trictamente metalúrgicas, se han instalado máquinas enteramente verticales. Baste citar la de Hikari e Hi-meji (Japón) en 1968, la Wisconsin (USA) el mismo año, la de Wakayama (Japón) en 1969 y la de Kawa­saki (Japón) en 1971. En ellas, o bien se cuelan impor­tantes desbastes planos de aceros inoxidables o cua­drados de mediana sección en acero para rodamientos, acero alto en azufre, etc.

2) Máquinas con lingotera recta y curvado de la barra a la salida del mecanismo extractor, que ofrece sobre la anterior las ventajas que siguen :

Menor altura total de la máquina (entre un 15 y un 20 %).

Elementos de corte más sencillos por llevarse a cabo la operación en un plano horizontal.

Más cómoda entrega de la barra cortada a los ca­minos de evacuación por tener lugar, asimismo, en un plano horizontal.

La primera instalación en servicio, de acuerdo con este sistema fue la de Barrow en Inglaterra (1957) a la que siguió la de Benteler en Alemania al año siguiente. La primera máquina de Unión Cerrajera (1965) y las de Ensidesa, Aviles (1968) y Echevarría, Basauri (1970) corresponden a este tipo.

3) Máquinas con lingotera y refrigeración secun­daria curvas, desarrolladas en la tendencia de reducir la altura total de la instalación. Respecto a las ante­riores, esta dimensión queda reducida a menos de la mitad con lo que los problemas referentes a su im­plantación en naves preexistentes prácticamente no existen y la erección de nuevas edificaciones se sim­plifica y abarata. La primera máquina de este tipo fue la instalada en la factoría de Von Moos, en Lucerna, que produjo su primera colada en marzo de 1963.

En un principio se especuló con la posibilidad de que la solidificación curva limitaría el ámbito de apli­cación de esta máquina a los productos cuadrados de pequeña sección, pero pronto se constató que era asi­mismo apta para elaborar desbastes planos de impor­tancia y no sólo en el campo de los aceros al C, sino en el de los inoxidables y otros aleados. Como insta­laciones a señalar, baste citar las de Taranto (2.200 X X 280) en 1971, la de Sumitono (2.200 X 300 mm.) en 1972 y el mismo año la de Uninsa (2.100 X 250 mi­límetros).

4) Máquinas con lingotera recta y curvado de la barra de refrigeración secundaria. En ellas se conser­va recta la lingotera y se inicia el curvado de la barra a su salida para lo que la refrigeración secundaria adopta la forma pertinente. Se aduce en su favor que la evacuación del calor del metal líquido tiene lugar en mejores condiciones en una lingotera recta que en una curva pero esta ventaja, de ser real, puede que­dar anulada por las tensiones mecánicas nacidas al comenzar el curvado cuando una buena parte del in­terior de la barra permanece aún en estado líquido. Las primeras máquinas de la clase que se trata datan de 1964.

Las analogías y diferencias entre los tipos de má­quinas citadas se indican en la tabla II.

Las tendencias actuales apuntan hacia las máqui­nas totalmente curvas que, en casos muy particulares, son reemplazadas por las de lingotera recta con cur­vado de la barra tras su solidificación.

3. PRINCIPALES ELEMENTOS QUE INTEGRAN LA INSTALACIÓN

Entre los elementos que constituyen la instalación y siguiendo la marcha del acero, cabe hacer mención de los siguientes :

3.1. CUCHARA DE COLADA

Las primitivas instalaciones adoptaron la cuchara de vertido superior, la cual, en posición de colada, era

TABLA II

CARACTERÍSTICAS Y DIFERENCIAS ENTRE LAS MAQUINAS DE COLADA CONTINUA

TIPO DE MAQUINA

Lingotera Refrigeración secundaria Salida de la barra

Enteramente vertical

recta recta

vertical

Curvado de la barra

por doblado

recta recta

horizontal

Lingotera curva

curva curva

horizontal

Curvado barra en refrigeración

secundaria

recta curva

horizontal

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dispuesta sobre una cuna móvil accionada por meca­nismo hidráulico mediante el cual se volcaba paulati­namente para entregar el metal líquido a la artesa. Este sistema ofrecía como ventajas.

a) Posibilidad de precalentamiento de la cuchara a la elevada temperatura deseada debido a la inexisten­cia de un vastago propicio a la deformación, circuns­tancia de temer en las cucharas de vastago y tapón si el caldeo tiene lugar con el vastago posicionado y que es factor limitativo de la intensidad de calefacción.

b) Posibilidad de suministrar a la artesa un caudal continuo de acuerdo con las necesidades de metal lí­quido en la máquina.

c) Posibilidad de prolongar la operación de colada mediante la implantación de una tapa móvil dotada de un quemador con lo que se compensan las pérdidas térmicas y se mantiene el metal a temperatura apta para su procesamiento.

Sin embargo, pese a las razones apuntadas, este tipo de cucharas sólo subsiste en algunas instalaciones pri­mitivas, siendo sustituido, en las demás, por las de vertido inferior. Como razones para este cambio se aduce la mayor limpieza del acero colado por el fondo, la superior carestía y complicación del revestimiento en las cucharas sifón y las dificultades inherentes al sistema de basculación.

Entre las cucharas del segundo modelo, las más po­pulares, hasta la fecha, son las de vastago y tapón.

El revestimiento de sus paredes se puede ejecutar bien a base de ladrillos refractarios, bien mediante ma­terial, normalmente de elevado contenido en SÍO2, api­sonado en obra. En el primer caso se emplean, en el revestimiento de trabajo, ladrillos de 39 a 44 % AI2O3 pudiendo ser reemplazados, en las zonas de mayor so­licitación, por unas hiladas de refractario de alta alú­mina. El uso de material de este último tipo en todo el revestimiento no se ha extendido, parte por su ma­yor carestía que no se ve compensada por una dura­ción interesante y parte porque su conductividad tér­mica superior (1,2-1,3 frente a 0-8-1,0) puede plantear problemas de enfriamiento del metal líquido. En el segundo, el pisé es, o bien proyectado contra la co­raza de la cuchara por gunitado o apisonado entre ella y el encofrado. No se entrará en la discusión de uno u otro sistema de revestimiento, si bien no hay que olvidar que si se emplea el muy extendido soplado con argón en cuchara, los movimientos convectivos del metal y la escoria, a consecuencia de la inyección del gas, incrementan su acción agresiva contra el reves­timiento.

En estas cucharas, los problemas principales nacen, precisamente, de la existencia del vastago, quien limi­ta la temperatura de precalentamiento, ya que una ele­vación excesiva y prolongada puede acarrear malforma­ciones de consecuencias indeseables. Ello se obvia con la práctica, común en muchas acerías, de efectuar éste previa extracción de aquél y la colocación, sin dificul­tad, del vastago con la cuchara a la temperatura de­seada. El tiempo de calentamiento es variable y la tem­peratura alcanzada puede superar los l.OOO '̂C. Por otra parte, el revestimiento refractario del vastago, al igual que el de toda la cuchara está sometido a con­diciones de trabajo más duras que en la colada con­vencional en razón de las superiores temperaturas del metal líquido y la mayor duración de la operación.

Existen aceros particularmente agresivos, en este or­den de ideas, pero sobre todo el principal elemento ac­tivo es la escoria. Este escollo se minimiza colocando en la zona más atacada virolas de refractario superior en calidad tal como piezas de 70-80 % AI2O3 y simul­táneamente refrigerando el vastago por circulación in­terior de aire.

Los tapones pueden ser aluminosos, con un conte­nido en AI2O3 sobre el 50 %, o de chamota grafitada siendo las buzas de material similar y, en algunos ca­sos, de arena natural. Una excesiva plasticidad en la buza, si bien es interésate a efectos de asegurar un cierre correcto, sin embargo puede dar lugar a que el término de una serie de maniobras, se dificulte el to­tal acceso del tapón a ella con lo que no se complete el cierre.

Con miras a eliminar el mecanismo aludido se ha puesto a punto hace algunos años el sistema de cierre por corredera deslizante (fig. 10).

FIG. 10.—Esquema de una cuchara clásica con vastago, ta­pón y buza {izquierda) y de una cuchara con buza de corre­

dera {derecha) que suprime el vastago y tapón.

Este cierre integrado por una buza y placa fijas y otra buza y corredera móvil, normalmente de material de 50 a 85 % Al^O^, es evidente que suprime el vas­tago con los inconvenientes que de uso pueden seguir­se (figs. 11 y 12). Al mismo tiempo posibilita una re­gulación de caudal para hacer llegar a la artesa el que ella demande de acuerdo con las necesidades de la co­lada. Como inconvenientes pueden citarse su costo, muy superior al del sistema de vastago, si bien su in­cidencia en la tonelada de acero depende del número

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CONSIDERACIONES SOBRE LA COLADA CONTINUA DEL ACERO

de veces que pueda utilizarse un mismo conjunto y la necesidad de ejecutar un montaje preciso por operarios especializados, aunque el hecho de ser viable el su­ministro de conjuntos completos simplifica esta labor.

FiG. 11.—Sección de un sistema de cierre por corredera deslizante.

1. Placa superior fija. 2. Compuerta de buza. 3. Compuerta de cierre. 4. Bastidor principal.

5. Cilindro hidráulico.

FiG. 12.—Sistema de cierre por corredera deslizante.

Más reciente aún es la buza rotativa desarrollada por una firma japonesa (fig. 13) construida a base de corindón o silicato de zirconio y en la que el movi­miento rectilíneo de la válvula de corredera se reem­plaza por uno circular. Se ha ensayado en cucharas de 50 y 300 Tn. y al decir de sus promotores, con resulta­dos satisfactorios y en lo que a seguridad y economía se refiere.

FiG. 13.—Vista general de un sistema de cierre de buza rotativa.

3.2. LA ARTESA

Asimismo revestida de ladrillos refractarios con un contenido en AI2O., variable entre 42 y 85 % y con una duración asimismo oscilante entre 40 y 70 coladas. La economía del proceso aconseja el tipo de refractario a utilizar. Normalmente la pieza sobre la que incide el chorro líquido de metal procedente de la cuchara, se refuerza tanto en lo que a espesor como a calidad ata­ñe. Las buzas son, casi en todos los casos, de silicato de zirconio.

Estas buzas pueden ser normales o sumergidas, es­tando las segundas constituidas por un tubo prolon­gado (fig. 14) que se extiende hasta un nivel inferior al del menisco de acero líquido en la lingotera. Su ob­jeto es el aislar el chorro de metal del contacto con el aire para evitar reoxidaciones peligrosas en los aceros de acusada afinidad por el oxígeno. Se utiliza, con pre­ferencia, en la colada de desbastes planos.

FiG. 14.—Tipos de buzas sumergidas.

En general, las artesas para pequeñas secciones no van dotadas de ningún mecanismo que controle la apertura y cierre de la buza. En las demás puede in­cluirse dicho implemento existiendo elección entre el sistema de vastago y tapón y el de corredera desli­zante.

En este último método existen tipos en que es po­sible, mediante un rápido cambio de la buza móvil, alterar la sección de salida actuando así sobre la ve­locidad de colada.

En el caso de la colada de aceros con elevado con­tenido en Al, con la secuela del depósito de los pro­ductos de desoxidación en el canal de la buza y su

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obstrucción subsiguiente, se ha ensayado el fabricar una buza especial, asimismo de silicato de circonio, y aprovechando su porosidad abierta, inyectar argón a través suyo hasta el canal, con lo que se evita el fenó­meno citado.

La decisión de colocar o no un obstáculo en la ar­tesa entre el punto de incidencia del chorro proceden­te de la cuchara y el de salida hacia la lingotera, de­pende del interés de la existencia de determinados mo­vimientos en el seno de la masa líquida que, por otra parte, también están mediatizados por el nivel de ace­ro en ella.

En el caso de contar la máquina con más de una lí­nea cabe optar por una sola artesa con tantas buzas como líneas o bien disponer varias artesas sirviendo cada una a una o más líneas. No es práctica normal que una artesa se utilice para más de cuatro líneas.

3.3. LA LINGOTERA

De cobre electrolítico normalmente revestida en su interior a efectos protectores mediante cromado, res­ponden a dos tipos de acuerdo con su sistema de re­frigeración: de pared delgada (placas de 5 a 12 mm. de espesor) y monobloque (con tubos de agua y un es­pesor de pared de hasta 150 mm.).

Las primeras lingoteras fueron fijas y posteriormen­te se las dotó de muelles para facilitar el despegue de la barra. En la actualidad van dotadas de un movimien­to de oscilación para conseguir, no sólo el objetivo úl­timamente citado, sino también para mejorar las con­diciones de formación de una piel sólida suficiente.

En cuanto a la longitud de la lingotera debe calcu­larse de manera que a su salida, el espesor de la cor­teza solidificada sea suficiente para vencer la presión ferrostática del corazón líquido para evitar posibles perforaciones en ella. Pero hay que tener en cuenta que en la lingotera, a efectos de transmisión del calor, de­ben considerarse dos zonas: una de contacto metal-lingotera en la que los intercambios térmicos, por di­cha razón, son particularmente intensos y cuya lon­gitud depende de la dimensión del producto y la velo­cidad colada, y otra, de despegue, en la que, a conse­cuencia de la contracción subsiguiente a la solidifica­ción, la corteza se ha separado de la pared interna de la lingotera, existiendo un espacio hueco entre ambas, y la transmisión calórica se ralentiza notablemente. Para velocidades de colada de hasta 3 m./min., la ex­tensión de la primera zona, a contar del nivel del me­nisco, oscila entre 200 y 350 mm. Por ello es inútil alargar innecesariamente la lingotera fuera de las di­mensiones que la seguridad operacional recomienda.

Para que la barra permanezca lo más próxima a la pared de la lingotera en toda su longitud, su forma es troncopiramidal invertida. La convergencia de sus ca­ras no debe ser excesiva en prevención de que la ba­rra no quede empotrada contra la lingotera obstaculi­zando su descenso.

De acuerdo con las leyes de la solidificación, el es­pesor de la corteza sólida, e, en mm., es igual a :

siendo k un coeficiente que depende de la conductivi­dad térmica, peso y calor específico del metal sólido, calpr latente de fusión y temperaturas de solidificación

y de superficie del producto colado, t el tiempo de es­tancia del producto en la lingotera, en min., L la lon­gitud de la misma en mm., y V,, la velocidad de la co­lada en mm-min"\

Los valores de L, según los autores occidentales, os­cilan entre 500 y LOOO mm.; los soviéticos llegan hasta valores de L500 mm. Sin embargo, no parece necesario para velocidades de colada de hasta 3 m/min., pro­longar la longitud de la lingotera más allá de 700 mm., aunque puede ser aconsejable colocar bajo ella y antes de la refrigeración secundaria propiamente dicha, unas placas o rejillas fuertemente refrigeradas, que extraigan importantes cantidades de calor de la barra (k varía en estos casos entre 25 y 35) y le sirven de soporte.

Con el fin de garantizar una buena extracción del calor, debe asegurarse un excelente estado superficial interior de la lingotera y una refrigeración adecuada de la misma. Para lo primero hay que extremar los cui­dados en lo que atañe a la limpieza entre coladas, re­posición al observar defectos en ella sin pretender alar­gar su vida en una economía mal entendida, etc. Para lo segundo debe garantizarse un agua limpia, con una dureza idónea y sobre todo que circule a una elevada velocidad. En este orden de ideas y en las lingoteras de placas puede optarse por elevados caudales en caso de un espesor de camisa amplio con el inconveniente de que de todo el espesor de la lámina de fluido sólo actúa proporcionalmente una pequeña parte de ella o, si se elige un espesor inferior, trabajar con menores caudales. Esta última solución constructivamente es más incómoda, pero, a los efectos interesantes, es pre­ferible. En caso de una lingotera curva para seccio­nes de 120 X 120 mm. con un espesor de 10 mm. y caudales de L500 1/min. se logran velocidades de 4,05 m/seg. muy insuficiente; si se disminuye dicha dimensión a 4 mm. con un caudal menor, 1.350 1/min., la velocidad se eleva a 9,45 m/seg, plenamente satis­factoria.

Para mejorar el deslizamiento de la piel en la lingo­tera y conseguir un mejor estado superficial de la ba­rra existe un sistema de lubricación a base de un aceite que se distribuye a través de unas ranuras situadas en la parte superior de la lingotera. Normalmente se uti­liza un aceite vegetal (aceite de colza) si bien en cier­tos casos se emplean aceites minerales (aceite de pa-rafina). Determinados defectos superficiales de la ba­rra se deben al empleo inadecuado del lubricante.

En algunas instalaciones, sobre todo en aquellas que usan la buza sumergida se reemplaza el aceite por una escoria sintética de cobertura que cumple una doble misión: proteger el metal de reoxidaciones y actuar como lubricante introduciéndose por debajo del me­nisco, entre la piel y la lingotera. Estas escorias, nor­malmente compuestas por SÍO2, CaO, CaFs, AlaO.̂ , NaoO y otros, mejoran la calidad superficial de las ba­rras, facilitan la captura de las inclusiones y consiguen una mayor regularidad en el frente de solidificación. El efecto favorable de la escoria en el metal, depende de las propiedades de ambos: punto de fusión, gama de temperaturas de solidificación, viscosidad, tensión superficial, etc.

En lo que la sección recta atañe es adecuada a la del producto que se pretende colar en una amplia gama que varía desde las pequeñas palanquillas (50 X X 50 mm., si bien normalmente no se baja de 70 X 70 milímetros) hasta desbastes planos importantes (2.500 X X300 mm.), redondos, desbastes para tubo compac-

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CONSIDERACIONES SOBRE LA COLADA CONTINUA DEL ACERO

tos y huecos, formas poligonales, etc. En ciertas insta­laciones se cuelan desbastes de viga.

4. LA COLADA CONTINUA DE DIVERSOS TIPOS DE ACERO

A continuación se harán algunas consideraciones sobre la colada de distintos tipos de acero.

4.1. LA COLADA DE LOS ACEROS CALMADOS

La colada de los aceros al carbono calmados no ha presentado, en general, serios problemas y está resuel­ta, hace tiempo, en manera satisfactoria. A menores contenidos de carbono, el principal inconveniente ra­dica en su mayor temperatura de colada y en que un enfriamiento excesivo del metal en la artesa puede aca­rrear la obstrucción de las buzas, fenómeno más de temer, como es lógico, cuanto más pequeñas sean las secciones a colar. Por el contrario, las velocidades de colada pueden ser mayores y sólo limitadas por la formación de un espesor de piel en la lingotera sufi­ciente para evitar perforaciones a su salida. Con aceros duros, su sensibilidad al régimen de enfriamiento nor­mal en la refrigeración secundaria, obliga a velocida­des de colada menores, lo que trae aparejado una dis­minución de la productividad en la máquina.

Como elementos desoxidantes pueden emplearse los convencionales : silicio o aluminio. El primero, si bien mejora la colabilidad del acero, es menos eficaz como desoxidante y tiende a disminuir la limpieza interna de la barra por una mayor presencia de inclusiones originadas por los productos de la desoxidación. El aluminio es desoxidante más enérgico, resulta más efi­caz para impedir la formación de picaduras y, en ge­neral, da lugar a productos más sanos. Sin embargo crea problemas de obstrucción de buzas en las arte­sas por depósito de los compuestos de alúmina forma­dos en la desoxidación. Un procedimiento para evitar­lo puede consistir en el ya citado de soplar con un gas inerte a través de la misma buza. Con este sistema no han existido dificultades para colar un acero al que se había incorporado en cuchara 1 Kg. de aluminio por tonelada. Otro método, que ha sido particularmente empleado en el caso de procesar aceros de grano fino con elevados contenidos de aluminio, consiste en su incorporación en forma de alambre en el chorro entre la artesa y la lingotera. La regulación de la cantidad que debe ser agregada se realiza de forma automá­tica mediante un dispositivo electrónico que actúa re­gido por una señal del tacómetro de los rodillos ex­tractores. Por último, y con el fin de limitar las can­tidades de aluminio puede realizarse una desoxidación parcial por vacío y completarla con dicho metal.

Con respecto a los aceros colados por la vía clásica, la solidificación en el caso de los de colada continua tiene lugar en un tiempo bastante inferior: en general, del orden de la mitad. Ello hace que la segregación sea menor y la composición química a lo largo de toda la barra más uniforme, lo que se traduce en una ma­yor homogeneidad de propiedades mecánicas. Pese a ello, la segregación central en ciertos aceros duros, so­bre todo si se cuelan muy calientes, puede ser excesiva. Asimismo, la rápida solidificación puede ser origen de mayor número de inclusiones, especialmente si la des­

oxidación no ha sido correcta, por dificultar la decan­tación de las mismas y su captación por la escoria. Por último, otro efecto de la circunstancia expresada es el obstaculizar la eliminación de gases como el hi­drógeno lo que aumenta la posibilidad de formación de picaduras y sopladuras.

La estructura de una barra colada en continuo pre­senta una zona periférica de grano fino a la que le sigue otra basáltica muy acusada y finalmente una cen­tral globular. La extensión de la basáltica depende de una serie de factores pero, en general, es superior a la de los aceros colados de manera clásica. Y ello ofrece una posibilidad de defectos, ya que las tensiones in­ternas, consecuencia de un enfriamiento inadecuado, pueden abocar el nacimiento de grietas intergranula­res. Por otra parte, la textura central globular es fa--vorable a la generación de poros que, por la rapidez operacional, es difícil que compacten dando origen a la porosidad axial.

Una barra procesada en continuo, si bien por su for­mato puede ser calificada de semiproducto, por su es­tructura entra plenamente en la categoría clásica de colada. La reducción que deben sufrir las barras obte­nidas en colada continua para que suelde la porosidad axial, desaparezca la estructura de colada y las carac­terísticas direccionales de forja adquieren entidad, va­rían de acuerdo con el tipo de acero y las exigencias de calidad impuesta a la barra laminada. Las reduc­ciones de 1:3 y 1:4, consideradas en otro tiempo como suficientes, no son aceptables hoy, de hecho, más que para empleos secundarios y piezas sometidas en servi­cio a solicitaciones poco exigentes. Para especificacio­nes moderadas o severas son necesarias reducciones, al menos de 1:6 a 1:10 si de acero al carbono se trata.

4.2. LA COLADA DE LOS ACEROS EFERVESCENTES

Una proporción importante de los aceros obtenidos en el mundo pertenecen a la categoría de los denomi­nados efervescentes en razón de sus características de superior rendimiento, menor precio y la, en algunos ca­sos propiedad determinante, existencia de una piel fe-rrítica de valor indiscutible si el desbaste se destina a la fabricación de productos planos. El primer argu­mento carece de interés en la colada continua, pero sí los otros dos, por lo que desde los años 50, se hicieron múltiples ensayos para conseguir procesar dichos ace­ros con este sistema.

Los primeros problemas nacieron ante la dificultad de controlar la efervescencia, que si no presenta ma­yor importancia en la colada convencional, si la ofre­ce en la continua. En unos casos, un acero sobreoxi-dado origina un violento hervor en la lingotera con proyecciones del metal fuera de ella. La introducción de desoxidantes, en cantidades no despreciables, para obviar esta situación da lugar a la formación de una gran cantidad de escoria viscosa, secuela de posterio­res defectos superficiales. En otros, un acero pobre en oxígeno hierve débilmente en la lingotera con lo que, al no poder alejar las sopladuras suficientemente de la superficie, la piel sana del producto es de poco es­pesor. Además, la velocidad de colada tiene, también, su influencia en el espesor de la piel por lo que, para lograr el deseado, es necesario ir a marchas lentas de dudosa productividad. Y por último, al estar, asimis-

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É'̂ 'fe. '

FiG. 15.—Microestructura de palanquillas A {130 X 130 mi­límetros), coladas a diferentes velocidades {Ai y A2), y B

(100 X 100 mm.).

FiG. 16.—Microe structura de un desbaste plano de 1.050 X X 150 mm. fabricado en continuo con acero efervescente.

da cumplir las normas de calidad exigidas a los pro­ductos planos convencionales. En realidad se trata de reemplazar un acero efervescente por otro calmado de análogas características.

En la desoxidación de los aceros de bajo carbono (menor de 0,08 %) no es viable el empleo del silicio habida cuenta ser elemento indeseable a efectos de ductilidad y conformabilidad. Además, y en el caso concreto de la hojalata y aceros de embutición pro­funda, existen especificaciones muy bajas en silicio. Otros desoxidantes como el vanadio, zirconio y titanio tampoco son de aconsejar en unos casos por su pre­cio y, en general, a causa de su influencia en las pro­piedades de la chapa recocida debido a la formación de carburos. La técnica en este tipo de aceros más in­teresante parece ser la desgasificación por vacío em­pleando sólo un mínimo de aluminio para completar la desoxidación.

En aceros de más alto carbono puede realizarse la desoxidación con aluminio, si bien adoptando las pre­cauciones pertinentes para evitar la obturación de las buzas con los productos formados.

La segunda medida a tomar es la adopción de dis­positivos que impidan la reoxidación del acero, así como minimizar el riesgo de inclusiones y favorecer la limpieza superficial. Para ello pueden seguirse dos caminos: aislar del exterior, mediante la oportuna en­volvente, todo el circuito a recorrer por el acero des­de su salida de la cuchara hasta su entrada en la lin­gotera manteniendo una atmósfera de gas inerte en su interior (fig. 17) o bien utilizar buzas sumergidas evi-

mo, el efecto de hervido influido por la sección del producto, también existen limitaciones en este orden de ideas.

En los ensayos realizados se comprobó que la estruc­tura interna de las barras de acero efervescente co­ladas en continuo es, aparentemente, análoga a la de los productos colados convencionalmente : una piel limpia, separada por una zona de sopladuras de efer­vescencia, de un corazón con poros irregularmente re­partidos. Pero, sin embargo, la heterogeneidad quí­mica de composición entre cabeza y pie de lingote, así como entre su periferia y centro, característica de los productos colados por el sistema clásico, no tiene lugar en las barras de colada continua. En consecuen­cia, el contenido en carbono de la piel, es sensiblemen­te igual al del corazón.

A mayor abundamiento, en general, la calidad su­perficial de la piel era inferior en los productos cola­dos en continuo que en los procesados por la vía tra­dicional.

En las figuras 15 y 16 se muestran, respectivamente, dos productos colados en continuo, fabricados con ace­ro efervescente. En la primera se trata de palanquillas de 110 X 110 y 130 X 130 mm. de aceros con carbo­no entre 0,09 y 0,12 % colados a temperatura entre 1.600 y 1.640''C y a velocidades respectivas de 1,35 y 0,85 m/min. En la segunda se indica un desbaste pla­no de 1.050 X 150 mm. con un contenido de carbo­no inferior a 0,12 % y colado a 0,55 m/min. La es­tructura de efervescencia es correcta pero las veloci­dades de colada son muy inferiores a las correspon­dientes a productos semejantes de acero calmado.

El problema planteado era, pues, doble: conseguir un producto de suficiente limpieza superficial y que por su sanidad interna y características mecánicas pue-

FiG. 17.—Esquema del dispositivo de protección de la re­oxidación del acero mediante argón a presión.

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CONSIDERACIONES SOBRE LA COLADA CONTINUA DEL ACERO

tando el contacto con el aire en las superficies de la artesa y lingotera mediante la incorporación de una escoria sintética de la que ya se habló anteriormente. Estas buzas son, de acuerdo con la calidad del acero a colar, de chamota grafitada, de alta alúmina con el 20 a 30 % de grafito o de sílice vitrea. La escoria cum­ple, además, otras funciones, como son la de lograr un mejor estado superficial del producto y asegurar una más completa sanidad interna por retener las inclu­siones en ella.

En la actualidad, y si se exceptúa a los investiga­dores soviéticos, los ensayos para tratar de colar en continuo aceros efervescentes están, prácticamente, abandonados. Numerosas plantas cuelan en continuo desbastes planos de acero desoxidado al vacío o con aluminio. Estos desbastes son transformados, con pos­terioridad, en chapa o banda que cumple las exigencias de calidad, en lo que a estado superficial y limpieza in­terna se exige, en todo tipo de aceros, incluidos los de embutición profunda.

4.3. LA COLADA DE LOS ACEROS ALEADOS

La colada de los aceros de baja y media aleación no presenta, en general, problemas graves y los productos obtenidos son de calidad interesante. Debe ejercerse un control cuidadoso en la temperatura del acero, ve­locidad de colada e intensidad de la refrigeración para impedir la formación de grietas en el producto. En los aceros para rodamientos con 1,5 % Cr la segregación central de carburos es análoga a la que se origina en la colada estática y sólo se elimina mediante un trata­miento térmico posterior. En aceros al silicio para muelles, la segregación central es, asimismo, excesiva, sobre todo si se cuela con el acero a elevada tempe­ratura.

Los aceros de fácil maquinabilidad, altos en azufre, cuya susceptibilidad al curvado en caliente es notoria, parece aconsejable conformarlos en máquinas rectas. Sobre todo los que contienen 0,3 % S presentan nu­merosas grietas si se les somete a doblado.

Ciertos tipos de aceros de herramientas (2 % C; 12 % Cr) y de aceros rápidos (18 % W, 10 % Co) se han colado en continuo con resultados satisfactorios. Con otras calidades no se han obtenido productos in­teresantes.

En lo que a los aceros inoxidables se refiere, prác­ticamente todos los tipos se cuelan con absoluto éxi­to. Sin embargo es necesario adoptar una serie de pre­cauciones para evitar o disminuir defectos que men­güen la calidad del producto. Entre ellos cabe citar:

a) Control cuidadoso del hidrógeno para evitar una excesiva porosidad central.

b) Control de la oxidación secundaria que empeo­ra la calidad superficial. En efecto, por el fenómeno citado, se forma una corteza basta en la superficie del menisco y su paso a la intercara metal-lingotera daña la superficie. El aumento de la temperatura de colada y la velocidad, con miras a reducir el espesor de la piel, se ve limitado por el peligro de perforaciones en la refrigeración secundaria. Para luchar contra esta oxidación secundaria puede optarse bien por el uso de atmósferas protectoras o bien por el empleo de es­corias sintéticas y buzas sumergidas.

c) Control del lubricante de la lingotera, que pue­de originar una carburación de la piel. En general, esta carburación no excede de 1,5 mm. de la superficie por lo que desaparece con el escarpado.

Por último cabe citar la conveniencia de someter a la barra a un proceso de forja en caliente previo a la conformación definitiva, sobre todo si lleva aparejada esfuerzos importantes, como en la extrusión, para evi­tar las consecuencias derivadas de la estructura ba­sáltica.

5. EL CONTROL DE LOS PRINCIPALES PARÁMETROS OPERACIONALES

La productividad de la máquina y la calidad de los productos obtenidos dependen del conocimiento de la influencia que, a tales efectos, ejercen los parámetros de la operación, así como el grado de control que so­bre ellos se consiga. Además, las posibilidades de au­tomatizar el proceso, con su doble interés de aminorar las necesidades de mano de obra y las incidencias de­bidas a fallos humanos, son tanto mayores cuanto más estrecho control se pueda efectuar sobre dichos pará­metros.

5.1. CONTROL DE TEMPERATURA DEL ACERO EN LA ARTESA

La colada del acero desde el horno hasta la cuchara lleva anexas, desde el punto de vista térmico, dos con­secuencias: la existencia de un gradiente de tempera­turas, que puede alcanzar varias decenas de grados, entre el acero colado en primer lugar y el último, de­bido a la incidencia de aquél sobre un refractario a temperatura notablemente inferior a la suya y el des­censo general de temperatura en el metal líquido por las pérdidas habidas en la operación.

Un método para atenuar la importancia de ambos fenómenos consiste en incrementar la cuantía del pre-calentamiento de la cuchara llegándose a alcanzar en el refractario temperaturas superiores a los 1.000*" C.

Pese a ello y ante el temor de que el acero llegue a la artesa demasiado frío es práctica frecuente el rea­lizar la colada del horno a temperaturas excesivas con las desfavorables consecuencias que ello supone para la economía del proceso.

Por otra parte, el acceso del metal líquido a la arte­sa, a temperaturas elevadas en demasía puede aca­rrear perforaciones indeseables en la barra a su salida de la lingotera; si el acero llega demasiado frío se di­ficulta su colabilidad pudiéndose abocar a la obstruc­ción de las buzas.

De ahí la conveniencia de controlar la temperatura en la artesa previa su fijación de acuerdo con la ca­lidad del acero que se trate, tomando las medidas ten­dentes a que la oscilación normal sea de ± 5"" C si bien tolerando una banda de dispersión de ± lO^'C.

Conocida la caída de temperatura entre cuchara y artesa que, normalmente, puede oscilar entre 30 y 40''C se está en condiciones de fijar la del acero líquido en aquélla y, mediante su control, lograr el efecto deseado.

Una práctica común para alcanzar el fin buscado consiste en realizar un soplado con un gas inerte, ar­gón o nitrógeno, en la cuchara con lo que se logra a

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más de otros objetivos de interés (una mayor limpieza del acero por facilitar la ascensión de las inclusiones y su captación por la escoria, una cierta eliminación de gases como hidrógeno y oxígeno), los buscados: ho-mogeneización de temperaturas merced a los movi­mientos convectivos a que se somete la masa líquida y una caída de temperatura que es proporcional al tiempo de soplado hasta una cierta duración (5-10 mi­nutos con caudales variables entre 100 y 400 1/min) para estabilizarse con posterioridad.

En la figura 18 pueden observarse los gráficos de temperaturas del acero en la artesa, durante una co­lada, con y sin la inyección de gas inerte en cuchara.

T°C

1570

1.560

1.550

15¿.0

1.530

5 10 IS 20 25 30 35 ¿O 45 50 MINUTOS DE COLADA

FiG. 18.^—Temperatura del acero en la artesa, sin inyección de argón {\) y con inyección de argón (2).

En consecuencia, si el acero llega a la colada con­tinua en la zona de temperaturas inferior, se homoge-neiza simplemente con un soplado de corta duración y caída de temperatura entre 5'' y lO'' C. Si por el con­trario accede en los límites superiores puede disminuir­se la temperatura hasta BO"" C completando la acción homogeneizadora y refrigerante del soplado, con la adición de chatarra gruesa.

Para la inyección del gas inerte pueden usarse uno de los dispositivos mostrados en la figura 19 y que consisten en:

In/ecckín por ladrillo poroso Inyecciái por ladrillo cónico InyecciÄi por tapdn superior

no poroso

FiG. 19.—Métodos para inyección de argón en cuchara.

a) Tapón poroso en el fondo de la cuchara y a tra­vés del cual se inyecta el gas. La pérdida de permea­bilidad así como el deterioro del tapón por los lobos de fondo de cuchara son sus principales inconvenientes.

b) Ladrillo cónico en el fondo de la cuchara efec­tuándose la inyección por el huelgo entre él y el porta-buzas. Las dificultades de ajuste y la facilidad de obs­trucción constituyen sus limitaciones más notables.

c) Tapón superior que, soportado por un vastago hueco, se hace descender hasta las proximidades del fondo de la cuchara introduciéndose a su través el gas inerte. Es el que goza de mayor predicamento por su seguridad operacional e incluso por su superior eco­nomía.

5.2. NIVEL DE ACERO EN LA ARTESA

Si se desea asegurar la alimentación de la lingotera con un caudal de acero constante o variable de acuer­do con las necesidades de la operación, debe mantener­se fijo el nivel del metal en la artesa o variable a te­nor de la demanda. En cualquiera de los casos, el mantenimiento o la alteración de nivel pueden conse­guirse actuando sobre el peso de acero contenido en la artesa.

Para ello puede seguirse el método de posicionar la artesa sobre un soporte-báscula, siendo la indicación del peso proporcionada por él, la que actúa sobre el sistema de control. Si tanto la artesa como la cuchara van dotadas de válvula de corredera para regular la apertura de la buza, el control se ejerce sobre la po­sición de ambas para lograr el fin buscado. Si la arte­sa no posee ningún sistema de obturación de buza y la cuchara es de vastago y tapón el control se ejerce­rá sobre el mecanismo de accionamiento para permitir o vedar el paso al acero y mantener el peso del conte­nido en la artesa entre los límites requeridos.

Con sistema como los citados es viable lograr que el peso del acero en la artesa se mantenga con oscila­ciones inferiores a ± 5 % del teóricamente deseado. Existe asimismo un sistema de alarma para señalizar niveles máximos y mínimos, así como la posibilidad de paso del control automático al manual.

5.3. NIVEL DE ACERO EN LA LINGOTERA

Una alteración del nivel del acero líquido en la lin­gotera que exceda los límites permisibles suele traer como consecuencia la aparición de defectos superfi­ciales en la barra (que pueden llegar hasta la forma­ción de importantes grietas longitudinales) e incluso dar lugar a perforaciones por ser la piel del producto, a su salida de la lingotera, de insuficiente espesor. Por la primera razón es de interés controlar el nivel del metal en la lingotera, sobre todo si se cuelan desbastes planos : por la segunda, en cualquier caso.

Manualmente se mantiene la inalterabilidad de ni­vel deseada, mediante la actuación del operador, quien observa la posición del menisco y varía la velocidad de extracción cuando el caso lo requiere. Si bien es cierto que un operador experimentado logra resulta­dos de una precisión notable, las alteraciones de velo­cidad que a veces se ve obligado a imponer para man­tener el menisco en el nivel deseado pueden reflejarse en la aparición de defectos internos en la barra.

Para automatizar esta operación es necesario, en pri­mer lugar, que un dispositivo controle la posición del menisco en la lingotera. Y para ello pueden seguirse dos caminos: el térmico y el radioactivo. En el pri­mero se disponen una serie de termopares colocados verticalmente en la pared interna de la lingotera y con sus extremos a la misma distancia de la cara caliente de la misma. La notable diferencia de temperatura en­tre los termopares situados inmediatamente encima y debajo del menisco fijan su posición y la señal eléc­trica subsiguiente actúa sobre el mecanismo para su corrección si ello es necesario.

En el segundo se instala una fuente radioactiva a un lado de la lingotera de manera que el haz de rayos, pasando a través de ella, es recogido en una placa situada en el lado opuesto. Cualquier variación en la

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CONSIDERACIONES SOBRE LA COLADA CONTINUA DEL ACERO

posición del menisco altera la cuantía de la radiación recibida por el detector, utilizándose estas diferencias para actuar sobre el dispositivo corrector de nivel.

Tanto en uno como en otro caso, detectada la ano­malía, puede corregirse, bien actuando sobre el cau­dal de acero líquido procedente de la artesa (lo que requiere que vaya dotada de un dispositivo para cuan-tificar el metal fluyente) bien variando la velocidad de colada operando sobre el mecanismo extractor. La al­teración de la velocidad, si no va acompañada de la correspondiente variación de los demás parámetros operativos, puede alterar, como queda dicho, la cali­dad del producto. Por ello, con miras a simplificar el problema, parece más aconsejable la operación sobre el caudal de acero líquido si bien permaneciendo po­sible la actuación sobre el mecanismo extractor para mantener la invariabilidad del nivel del menisco, sien­do, de todas formas, este control posterior al prime­ro. Actuando de esta manera, la velocidad puede man­tenerse prácticamente constante y las variaciones del nivel del menisco no sobrepasan los ± 5 mm.

5.4. CONTROL DE LA REFRIGERACIÓN SECUNDARIA

En la refrigeración secundaria, la técnica operativa debe ser tal que se aseguren los siguientes extremos:

a) Velocidad de enfriamiento acorde con las exi­gencias metalúrgicas del producto. Si a los efectos de calidad, la variación de velocidad es admisible dentro de límites amplios, el único factor restrictivo sería la aparición de grietas o defectos que hiciesen inutiliza-ble el producto.

b) Reparto del agua de refrigeración sobre toda la superficie del producto de la manera más homogénea posible.

c) El producto debe estar, normalmente, solidifica­do por completo cuando llegue al nivel de los rodi­llos extractores.

Pero la intensidad de refrigeración secundaria está a su vez ligada a otros parámetros operativos entre los cuales son especialmente importantes:

1) La velocidad de colada.—A igualdad de las de­más condiciones un incremento de la velocidad obliga, bien a una intensificación de la refrigeración secunda­ria, bien a un aumento en la longitud de dicha zona para que la barra llegue con el corazón sólido a la al­tura del mecanismo extractor.

2) La temperatura del acero en la artesa.—Su cuan­tía influye directamente en la cantidad de calor a ex­traer en la refrigeración secundaria.

3) La cantidad de calor extraído en la lingotera, valuable a través del caudal de agua circulante y su salto térmico. Conocido dicho dato puede calcularse el que será necesario extraer en la refrigeración secun­daria.

Es evidente que para automatizar la refrigeración secundaria, con sus consecuencias interesantes no sólo respecto a la calidad de la barra, sino a la productividad de la instalación, es necesario calcular las curvas teó­

ricas de extracción de calor en cada una de las zonas que se subdivide aquélla, para cada tipo de acero co­lado y para los distintos valores de los parámetros operativos influyentes al respecto.

Para realizar las mediciones necesarias se colocan, entre los rodillos de apoyo, una serie de pirómetros que detectan la temperatura superficial a distintas al­turas de la refrigeración secundaria y que transmite los valores al órgano de control.

El ajuste de los caudales de agua a los calculados previamente puede realizarse bien manualmente, bien de forma automática, de manera que la temperatura de las caras de la barra esté dentro de los límites es­tablecidos. Con ello se minimizan los riesgos, tanto de perforaciones, como de la aparición de defectos que menguarían la calidad del producto sólido. Una tem­peratura superficial excesiva a la salida de una de las zonas de la refrigeración secundaria, testimoniaría un defecto en el funcionamiento de la refrigeración en ella, a lo que seguirían la adopción de medidas perti­nentes para su remedio.

Con este mismo sistema de medición de temperatu­ras en distintos niveles, puede localizarse el punto en que el corazón está solidificado, es decir, conocer la denominada, altura de solidificación. En general, la ba­rra estará del todo solidificada al llegar a los rodillos extractores, pero, caso de no ocurrir así, ese dispositi­vo, al detectarlo, posibilita el reglaje de la presión de apriete en dicho mecanismo. Y ello es necesario, ya que si el corazón está aún líquido, la presión ejercida debe ser suficiente para contrarrestar la ferrostática mientras que si ha solidificado, aquella presión daría lugar a un prelaminado de la barra con desfavorables consecuencias.

6. LA COLADA SECUENCIAL DEL ACERO

La técnica normal en la colada continua del acero consiste en obtener un desbaste único a partir del acero contenido en una cuchara. Terminada la opera­ción se realizan los preparativos para disponer la má­quina a recibir una nueva colada oscilando la duración de aquéllos entre veinte y cuarenta minutos. En este lapso, la máquina está inactiva, lo que aminora su pro­ductividad.

Se conoce con el nombre de colada secuencial, la realización de varias coladas seguidas sin que la má­quina se detenga y, de acuerdo con su extensión es dable realizar una división : la colada secuencial re­lativa y la colada secuencial absoluta.

La primera consiste en el empalme de varias cola­das, interrumpiéndose la operación al no existir acero líquido disponible en el momento en que termine el contenido en la cuchara colocada sobre la máquina. Este caso se presenta en talleres que poseen o un hor­no productor de acero con tiempos de colada a colada muy cortos o varios hornos con tiempos superiores y en la contingencia de que una unidad esté en condi­ciones de colar poco antes que la cuchara con metal líquido, procedente de otra colada, haya terminado su vertido en la máquina. El empalme de las coladas no ofrece dificultad siempre que sea factible un rápido cambio de cucharas lo que puede realizarse bien con ayuda de dos puentes-grúa, uno para evacuar la vacía y otro para posicionar, en su lugar, la llena, bien dis­poniendo sobre la máquina un apoyo móvil (figs. 20 y

296 BOL. SOC. ESP. CER>M. VIDR., VOL. 13 - N." 4

M. AGUILAR CLAVIJO

21) capaz de contener a los dos. Caso de ser necesa­rio el cambio de artesas, la nueva ha de ser llenada previamente de acero para que, al colocarla en su lugar de trabajo, no exista un descenso de nivel peligroso en la lingotera. Las buzas móviles, al constituir dicho im­plemento el punto más débil de la artesa, son un au­xiliar interesante a los efectos considerados.

: Í ^

Sistema ¿e brezo O Si^iiema de brazos irxjependientes Sistema de bmzos indepwxíientes

con cpcryo sobre carril

FiG. 20.—Tipos de apoyos para cucharas en la colada se-cuencial.

FiG. 2\.—Vista general de un sistema de colada secuencial mostrando el dispositivo utilizado para el cambio de cuchara.

Como ventajas de la colada secuencial, entre otras, pueden citarse :

a) Aumento en el rendimiento de la instalación. h) Incremento en el porcentaje de productos sanos. c) Disminución en el consumo de material refrac­

tario, en cucharas y artesas. d) Aumento en la vida de las lingoteras. e) Economía en los costos de calentamiento de las

artesas. f) Disminución de los costos operativos, en ge­

neral.

El principal problema que se presenta se basa en la sincronización entre la producción de acero del taller y su tratamiento en la colada continua, para que no se resienta la productividad de ambas instalaciones. Mien­tras más completa sea la automación de dichos proce­sos, más se disminuirán los riesgos en este sentido.

La colada secuencial relativa, siendo corto el núme­ro de operaciones realizadas, se lleva a cabo sin difi­cultades importantes y es práctica común en muchas acerías. El record, hasta la fecha, lo ostenta una insta­lación norteamericana en la que se han empalmado 107 coladas durante 83 h. 15* obteniendo desbastes planos con una producción total de 20.300 Tn.

El término colada continua absoluta, operación no realizada hasta hoy, se aplica a la ejecución de una co­lada totalmente ininterrumpida durante un espacio de tiempo igual al de servicio de los elementos produc­tores de acero. La realización de este tipo de colada impone, en primer término, la necesidad de una ali­mentación continua de la máquina que puede conside­rarse bajo dos puntos de vista :

lULIO-AGOSTO 1974

1) Que la capacidad de producción diaria de los hornos de acero sea igual a la de la colada continua. En este supuesto es imperiosa una exacta sincroniza­ción entre la marcha de los hornos y la instalación de colada. El retraso en la colada de un horno daría lu­gar a la falta de acero líquido sobre la máquina inte­rrumpiéndose la operación; el adelanto podría obligar a una espera excesiva del acero en cuchara con la se­cuela de su enfriamiento e imposibilidad de ser pro­cesado en continuo. Los defectos de sincronismo pue­den obviarse con la implantación sobre la máquina de un elemento, que puede ser una cuchara calentada por inducción o un horno de canal (fig. 2), y que actúe co­mo regulador.

.^====^=^

FiG. 22.—Esquema de un sistema de colada continua absoluta.

2) Que el acero se obtenga de una manera conti­nua y acceda directamente desde la instalación pro­ductora hasta la de colada. El afino continuo del arra­bio abre un prometedor camino a la producción conti­nua de acero. Y la colada continua se presenta como el método más idóneo para obtener, a partir de dicho acero, desbastes cuadrados, rectangulares o productos preconformados.

Por supuesto habrá que resolver una serie de pro­blemas antes de llegar a la realización práctica de la colada secuencial absoluta. La selección de refractarios más idóneos que los actualmente empleados, el logro de un sistema eficaz para el rápido cambio de las sec­ciones a colar, la supresión absoluta de las perforacio­nes y, la completa automación del proceso, son terre­nos en los que habrá de lograrse una mayor perfec­ción para llevar a buen fin la operación considerada.

7. COMBINACIÓN COLADA CONTINÚA-LAMINACIÓN

La posibilidad de aprovechar el calor contenido en los productos a su salida de la máquina de colada continua para, o bien directamente o bien tras pasar por un horno homogeneizador de temperaturas, proce­der a su laminación presenta un interés evidente. La instalación, en esencia, consiste en implantar tras el rnecanismo extractor y estando ya la barra en situa­ción horizontal, una serie de cajas laminadoras, alter­nativamente horizontales y verticales precedidas o no de un horno de caldeo (fig. 23). Las principales dificul-

297

CONSIDERACIONES SOBRE LA COLADA CONTINUA DEL ACERO

tades encontradas para un funcionamiento interesante del conjunto se encuentran en la falta de sincronismo en la marcha de ambas unidades.

Ti rr

FiG. 23.—Esquema de un sistema combinado de colada con-tin u a-laminación.

La reducción puede iniciarse bien cuando aún está en estado líquido una parte del corazón equivalente en su superficie transversal a valores entre el 3 y el 5 % del área de la barra, bien cuando el corazón ha solidificado totalmente. A favor de la primera solución se invoca el hecho de que al comprimir el corazón lí­quido contra la piel de la barra y modificarse el perfil de solidificación se minimizan las importantes segrega­ciones de carburos a las que tan propensas son deter­minadas calidades de acero.

A más de la economía energética resultante de apro­vechar el calor sensible de la barra, con la laminación directa se buscará en unos casos el mejorar la calidad del producto, y en otros, determinadas ventajas de ín­dole tecnológica.

Entre las primeras pueden citarse: ,

1) Atenuación de las marcas de oscilación.

2) Puesta de relieve de los defectos superficiales existentes, lo que posibilita su detección y eliminación.

3) Soldadura, en cuantía suficiente, de la porosidad axial tras una reducción de 30 a 35 %.

4) Mejora de la sanidad interna de la barra.

5) Mejora de las características mecánicas del pro­ducto.

Entre las segundas cabe distinguir:

1) Posibilidad de obtención de diversos productos de salida a partir de los colados en una misma lingo­tera, con lo que reducen los tiempos muertos origina­dos por el cambio de aquélla.

2) Posibilidad de colar secciones mayores que las necesarias, con lo que se obvian las dificultades rela­tivas a las secciones pequeñas, tales como elevadas ve­locidades de colada, más número de líneas, etc.

3) Reducción del número de pasadas a efectuar en el tren de laminación acabador con lo que se incre­menta su productividad.

4) Posibilidad de obtener redondos a partir de pro­ductos colados de sección cuadrada o rectangular con

lo que se eliminan los problemas inherentes a la co­lada directa de redondos.

Las instalaciones que actualmente operan de acuer­do con esta técnica van dotadas bien de una caja dúo horizontal con cilindros acanalados (producto de par­tida: barras de 130 X 95 y 145 X 93 mm.; producto final: cuadrados de 90 X 90 y 100 X 100 mm., con reducciones del 25 al 35 %), bien dos cajas dúo con cilindros horizontales y verticales (producto de parti­da: cuadrados de 130 X 150 mm. colados a 2,50 y 1,87 m/min.; producto final: cuadrados de 100 X 120 milímetros; reducciones de 36 a 40 %) bien de cua­tro cajas dúo alternativamente horizontales y vertica­les con reducciones por pasada variando entre el 10 y el 30 % y para productos cuadrados y planos.

Una instalación soviética se compone de una.máqui­na de lingotera curva con sección en forma de hoja de trébol de 45 y 105 cm^ colando a velocidades que oscilan entre 1,7 y 2,5 m/min, según el tipo de acero y la temperatura ; un horno de homogeneización calen­tado por inducción; tres cajas trío de 500-440 y 440 milímetros. En ella se obtienen redondos de 48 y 74 mi­límetros de diámetro con reducciones totales de 2,5:1. A partir de estos redondos se han fabricado tubos sin costura con un resultado superior al 95 % de produc­tos de primera calidad.

El siguiente paso será la introducción del producto prelaminado, sea sección plana, cuadrada o desbaste colado en lingotera debidamente conformada, en hor­no homogeneizador, con caldeo presumiblemente por inducción, para su pase a las líneas acabadoras de la­minación y obtención del producto final en una ope­ración continua.

8. ASPECTOS ECONÓMICOS DEL PROCESO

Los estudios realizados acerca de la comparación económica entre las soluciones clásicas: colada en fosa-tren desbastador y la colada continua han resul­tado siempre que el planteamiento de la cuestión no presente condicionamientos que coloquen a una de las partes en situación netamente inferior, favorables a la segunda.

Un trabajo de Defossex, realizado en octubre de 1962 cuyo dato de partida era una instalación para obtener 2 millones de Tn. anuales de desbastes planos, llegaba a los siguientes resultados :

Costo instalación colada convencional-lamijiación : 140 millones DM.

Costo instalación colada continua : 100 millones DM.

con lo que, en la inversión inicial, se lograba una eco­nomía del 28 %.

En lo que respecta a los costos de producción, in­cluidos gastos generales y amortización, los valores por Tn. de desbaste plano resultaban :

Instalación convencional. Colada continua

ACERO EFERVESCENTE

289,40 DM 258,30 DM

ACERO CALMADO

299,80 DM 261,30 DM

con una diferencia a favor de la colada continua de 31,10 DM y 38,50 DM, respectivamente.

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El bien conocido estudio del Batelle Memorial Ins­titute, publicado en octubre de 1964, consideraba cua­tro casos:

1) Producción anual de 500.000 Tn. de acero líqui­do obteniendo palanquilla de 100 X 100 mm.

2) El mismo tonelaje de acero, pero llegando a desbastes cuadrados de 200 X 200 mm.

3) Producción anual de 1.500.000 Tn. de acero para obtener desbastes planos de 1.500 X 150 mm.

4) Análogo tonelaje, pero acabando en cuadrados de 200 X 200 mm.

En todos los casos valoraban el acero líquido en cu­chara a 52 dólares/Tn y la tasa de amortización anual era del 12 % en la instalación convencional y del 17 % en la colada continua.

Las diferencias en el costo de la tonelada de pro­ducto, sin considerar la amortización de la instalación, oscilaban entre 7,406 y 10,586 dólares a favor de la colada continua. Incluyendo la amortización, dichas diferencias variaban entre 9,255 y 15,342 dólares en el mismo sentido.

En la instalación de Kawasaki, puesta en servicio en 1968 y colando desbastes hasta 300 X 250 mm. en máquinas de 8 líneas, alimentada por convertidores de 180 Tn., con una inversión de 12,7 millones de dóla­res. Los estudios realizados preveían una disminución en el costo del producto final, amortización incluida, entre 8 y 10 dólares/Tn.

Según los estudios de Gipromez, en ese mismo año, para una producción anual de 6 millones de Tn. de acero, las ventajas económicas de sustituir el proceso convencional por el de colada continua, en las condi­ciones de la URSS, serían :

Ahorro en la inversión : 18 millones de rublos. Ahorro en los costos de operación : 7 millones de

rublos.

Holden, en un trabajo realizado en 1969, ofrece las siguientes cifras:

a) Inversión inicial en una instalación de colada continua, totalmente nueva, incluidos los edificios y servicios: entre 5 y 8 libras/Tn. año de capacidad.

b) La diferencia entre los costos operativos a fa­vor de una instalación de colada continua frente a la solución clásica pueden variar entre un mínimo de 20-40 s/Tn. si ambas instalaciones son nuevas y 10 li-bras/Tn si se trata de una planta de colada continua nueva frente a una laminación existente.

Moritz, en una comunicación presentada en 1969 y para una instalación capaz de procesar 1 millón de Tn. de desbastes planos al año presenta los siguientes va­lores :

Inversión inicial : 60 millones de DM. Diferencia, a favor de la colada continua, en los cos­

tos de operación. Aceros efervescentes: entre 20 y 30 DM/Tn. Aceros calmados : entre 34 y 44 DM/Tn.

Por último, y en un estudio realizado por el autor de este artículo en 1970 para producciones anuales de

100.000 y 200.000 Tn. de desbastes cuadrados, la com­paración de costos entre los procesos indicados, lla­mando C al precio, en ptas/Tn. de acero líquido en cu­chara, resultaba ser favorable a la colada continua en las siguientes cuantías:

Para 100.000 Tn/año: (0,188 X C + 25) ptas/Tn. desbaste.

Para 200.000 Tn/año: (0,188 X C —47) ptas/Tn. desbaste.

REFERENCIAS

L VOM E N D E : Relations d'explotation entre une aciérie à l'oxigéne équipée de gros creusets et une installation de coulée continue. C. / . T. (1972), 7-8, 1.669-1.678.

2. MoRiTz: Production et transformation de barres de section rectangulaire, carré ou rond, coulées en continu. C. / . T. (1970), 6, 1.405-1.424.

3. H O L D E N : Processing of liquid steel. Journal of the Iron and Steel Institute (1969), 6, 814-823.

4. THORNTON: Ingot technology. Steel Times (1972), 1, 99-105; (1972), 5, 417-420; (1972), 5, 475-478.

5. G O T T : L'importance économique de la coulée continue de brames d'acier. C. I. T. (1970), 7-8, 1.665-1.689.

6. H E C K : Continous slab casting of steel. Convención li-cenciatarios CONCAST, Zurich, 29-30 noviembre (1973).

7. LAMBERT : Nouvelles techniques en matière de coulée continue aux Aciéries de Decazeville. C. L T. (1973), 6, 1.551-1.569.

8. ALBERNY: Mise en oeuvre de techniques complémentai­res pour une meilleure exploitation d'un ensemble acié­rie à l'oxygène-coulée continue. C. / . T. (1973), 10, 2.209-2.230.

9. WiEBEL : United States Stel's breathrough in continuous-continuous casting. Iron and Steel Engineer (1969), 7, 103-112.

10. V E G A : La coulée continue à ENSIDESA. Revue Métal­lurgie (1973), 2, 175-192.

11. BERTRAM: Production de convertisseurs et coulée con­tinue à l'aciérie de Ruhrort . Revue de Métallurgie (1973), 2, 144-159.

12. H A Z E L E T T : The present status of continuous casting bet­ween moving flexible belts. Iron and Steel Engineer (1966), 6, 105-114.

13. TUCHKEVICK: Horizontal semi-continuous casting of special allous for consumable electrodes. Stal in english (1970), 1, 23-25.

14. M A R S H : A new horizontal continuous casting process for steel. Steel Times (1971), 6, 515-521.

15. MEADOWCROFT: A new process for continuously casting aluminium killed steel. Journal of Metals (1971), 6, 11-17.

16. WINKLER: El cierre de compuerta. Traducción de Tech­nische Mitteilungen (1973), 21-28.

17. BROWN: Atmosphere controled tundishes: their design and operation. Journal of Metals (1970), 6, 29-35.

18. TANAKA: Nippon Kokan's rotary nozzle system for tee­ming and continuous casting. Iron and Steel Enginneer (1973), 9, 117-124.

19. DYUDKIN: Developments in the design of continuous casting moulds and of secondary cooling. Steel in the URSS (1972), 2, 122-124.

JULIO-AGOSTO 1974 299

CONSIDERACIONES SOBRE LA COLADA CONTINUA DEL ACERO

20. BROVMAN: Determining the lenght of continuous cast­ing moulds. Steel in the URSS (1970), 11, 869-871.

21. BURGMANN: Vitesse de solidification et forme de marais en coulée continue. Revue de Métallurgie fl969), 10, 663-675.

22. W E I N R E I C H : High-rate continuous casting of steel billets. Steel Times (1970), 10, 735-739.

23. GoRSKii : Rationalization of the use of exothermic flu­xes in the continuous casting of steel. Steel in the URSS (1971), 10, 863-865.

24. KLIPOV : Physico-chemical and thermo-physical features of continuous casting under a slag. Steel in the URSS (1971), 2, 107-110.

25. MULHAUSER: Continuously cast high quality coarse-grain and fine-grain billets. Iron and Steel (1973), 12, 48-53.

26. M E I E R : Continous casting of rimming steel. Convención licenciatarios CONCAST, 31 marzo-1 abril (1966), Zu­rich.

27. ITSKOVICH: Method of investigating a continuously cast rimming steel billets. Stal (1968), 5, 390-393.

28. BuRKOV : Solidification of rimming steel during conti­nuous casting into small cross-section billets. Stal (1968), 8, 655-656.

29. SAUTKIN: Effect of process factors in the quality of a continuous casting rimming steel ingots. Steel in the URSS (1972), 8, 622-623.

30. MILTENBERGER : Customer acceptance of continuously cast steel product from the slab caster at Weirton Steel. Blast Furnace and Steelplant (1970), 9, 653-658.

31. ALBERNY: Etude thermique de refroidissement secon­daire d'une machine de coulée continue. C. / . T. (1973), 3, 763-775.

32. AKIMENKO: Investigating heat transfer in the seconda­ry cooling zone in a continuous casting plant. Steel in the URSS (1972), 6, 448-449.

33. H A S H I O : On the automatic control system of n.° 1 con­tinuous casting machine at Kashime Works. Convención licenciatarios CONCAST, Zurich. 29-30 noviembre (1973).

34. D E M I S C H : Computer control of spray cooling at the Rheinstahl slab carting machine. Convención licenciata­rios CONCAST, Zurich, 29-30. Noviembre (1973).

35. LEJA: Two-stand in line reduction of continuous cast billets. Iron and Steel Engineer (1971), 2, 60-64.

36. MoLocHNiKOV : Combination of continuous casting with the rolling of tube billets. Stal (1970), 5, 353-357.

37. BAUMANN: État de surface et structure interne de bar­res obtenues par coulée continue et laminage direct. C. / . T. (1971), 6, 1.393-1.413.

38. D E S F O S S E Z : Perspectives d'avenir de la coulée conti­nue de brames pour trains à larges blandes ou à toles fortes. C. / . T. (1962), 12, 2.607-2.625.

39. BATELLE MEMORIAL I N S T I T U E : Technical and economi­cal analysis of the impact of recent developments in steelmaking practices on the supplying industries. 30 octubre 1964.

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300 BOL. SOC. ESP. CERÁM. VIDR., VOL. 1 3 - N . " 4