10 Vaciado Del Acero

1 SIDERURGIA II

REMOTAS O CA!EZAS "MAZAROTAS# TEMPERATURA TEMPERATURA Y VELOCIDAD DE VACIADO DEL ACERO. DEFECTOS DE IOS LINGOTES. COLADA CONTINUA. PRINCIPALES VENTAJAS VENTAJAS DE LA COLADA COLADA CONTINUA CONTINUA.. PARÁMET PARÁMETROS ROS DE LA COLADA COLADA CONTINUA. CONTINUA. MEDIDOR MEDIDOR DE VELOCIDA VELOCIDAD D DE COLADA COLADA CONTINUA CONTINUA

VACIADO DEL ACERO

VACIADO DEL ACERO LÍQUIDO

La mayor parte del acero producido se procesa en laminadores o en forja y solamente una parte muy pequeña del acero se emplea para la producción de piezas moldeadas. Los laminadores y forjas deben recibir el acero con una forma apropiada de este, razón por la que se vacía en las lingoteras, con sección transversal y tamaños adecuados dentro de las cuales solidifica en forma de lingotes. La solidificación del acero en las lingoteras va acompañada de una serie de fenómenos importantes como son; segregación, cristalización, desgasificación, etc. El vaciado es la fase final de la producción del acero y en ella queda epuesto a la acción de una gran cantidad de efectos. !on frecuencia ocurre, que el mejor acero fabricado en el "omo se "ec"a a perder durante el vaciado; los defectos del acero causados durante el vaciado por lo general ya no es posible eliminarlos. El equipo y las instalaciones de la nave de vaciado son muy variados, tenemos# $ara el vaciado vaciado en fosas se tienen, unas fosas que est%n revestidas con material refractario, refractario, con el piso bajo el nivel del piso de &a nave. !ada fosa admite tantas lingoteras como sean necesarias para poder vaciar en ellas, todo el acero de las ollas o tinas. $ara el vaciado en carros, se tienen unos rieles sobre los que se colocan carros, los que a su vez llevan una lingotera encima sobre la que se vacía el acero. •

•

En esta zona "ay dos tipos de gr'as, pesadas que sirven para manejar la olla o la tina llena de acero y ligeras que llevan a cabo otro tipo de operaciones de carga, como manejo de lingoteras, lingotes, refractarios, etc. En esta nave se tiene la zona de reparación y preparación de las ollas y lingoteras con su respectivo equipo de precalentamiento. 1

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. (on grandes recipientes con una coraza de acero, en forma de cono truncado invertido; la coraza est% revestida con un material refractario, el que tiene composición de )*+ min. e al'mina. La capacidad de la olla debe ser tal que pueda recibir todo el acero y parte de la escoria. Las ollas tienen uno o dos picos para que por a"í escurra la escoria, así mismo cuentan con uno o dos orificios para que por a"í se vacíe el acero, estos orificios est%n colocados en el fondo de la misma. Estos orificios se tapan con un tapón cer%mico o de grafito, que se coloca en el etremo inferior de la barra taponeadora, que se maneja desde el eterior mediante un mecanismo de palanca. En la figura -. se muestra el esquema de una olla de vaciado. /l final del vaciado la olla se revisa y se repara, sin eceso de materiales, para evitar el riesgo de que se desprendan y contaminen el acero.

FIGURA 0 OLLA DE VACIADO PARA ACERO





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fue modificado a 102 mm para incrementar la vida 'til de las cuc"aras en servicio. Este cambio en los refractarios afecta directamente la capacidad teórica de las cuc"aras, disminuyendo a 41.

L2$/3+4(). (on moldes permanentes en donde solidifica el acero, son construidos de "ierro gris, seg'n la sección transversal que presentan las lingoteras se dividen en; cuadradas para laminación, rectangulares rectangulares para desbaste de planos, planos, redondas para tubos y poligonales poligonales para forja, así como las "ay con fondo y sin fondo. ebido a motivos de etracción f%cil del lingote, las lingoteras tienen una pequeña conicidad en su perfil interno, de esta manera conocida de los lingotes para laminación es de 0,4 a 1+ y la conicidad conicidad para lingotes de forja es de 1 a 4+. El + de conicidad se determina determina con la siguiente epresión#

%conicidad = (Dma - Dme) 100/2H

ónde# Dma 7 es el di%metro mayor de la lingotera Dme 7 es el di%metro menor del lingote H 7 7 es la altura del lingote





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Estas son cuerpos de "ierro gris revestidos interiormente con material refractario y los que tienen forma de cono truncado, las que se colocan sobre la parte superior de la lingotera, durante el vaciado del acero, de esta manera el acero vaciado se mantiene el mayor tiempo posible en el estado líquido y se puede alimentar el rec"upe que se forma en la parte superior durante su solidificación. En los lados de las remotas en ocasiones se coloca polvo eot3rmico, de esta manera el calor generado por el retrasa la solidificación. TEMPERATURA Y VELOCIDAD DE VACIADO DEL ACERO.

El acero que sale del "orno debe calentarse entre ** y 4* ! arriba de la temperatura temperatura de fusión. fusión. Este sobrecalentamiento se necesita para asegurar el mantenimiento de la temperatura requerida en el proceso de colada, colada, para compensar compensar las p3rdidas de calor durante la sangría, la permanencia permanencia del acero en la olla y en el curso de la colada. azón por lo cual la velocidad de colada est% en relación con la temperatura del metal, el metal caliente se cuela m%s lentamente, mientras que el metal frío necesita necesita una velocidad velocidad mayor de colada. Esta velocidad de colada se caracteriza caracteriza por la velocidad de ascenso del metal en la lingotera ?m:min@. ?m:min@. Los valores óptimos de temperatura y de velocidad de colada se eligen teniendo en cuenta la masa del lingote, el procedimiento de colada, la composición del acero y las propiedades del acero. La estructura cristalina del lingote solidificado en una lingotera se muestra en la Aigura -.0.





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1. Capa micro cri!a"ina 2. Capa micro #ran$"ar . Cri!a"e co"$mnare &. Cri!a"e de orien!aci'n ariada . *ona de e#re#aci'n +. Rec,$pe . $ $en en!e !e me! me!"i "ico co..

E)345-354( -4)3('2( *+ *+ 52 '2$/3+ *+ (-+4/.

FIG. 0.6. ESTRUCTURA DE SOLIDIFICACIÓN EN UN LINGOTE DE ACERO

La etensión de las diferentes zonas de cristales depende de la intensidad de enfriamiento del lingote, la conductibilidad t3rmica del acero, determinada por su composición y la cantidad de "idrógeno contenido del acero. La "eterogeneidad de la estructura de los lingotes obstaculiza la obtención de artículos de acero que posean, en diferentes partes suyas, las mismas propiedades mec%nicas. La contracción es debida al aumento de densidad del acero ai pasar del estado líquido al estado sólido. Los lingotes de acero son "eterog3neos "eterog3neos no sólo por su estructura estructura sino tambi3n tambi3n por su composición composición química. El acero líquido no es m%s que una solución "omog3nea de carbono, manganeso, silicio, azufre, fosforo, oígeno, etc. disueltos en "ierro líquido, pero la cantidad de estas impurezas contenidas en diferentes puntos de un lingote de acero es desigual, la "eterogeneidad química aparece durante la solidificación del lingote. La segregación es causada por la disminución de la solubilidad de las impurezas del "ierro al pasar este del estado líquido al estado sólido. $or eso los ejes de cristales que crecen en primer lugar contienen una menos cantidad de impurezas que el acero base, mientras que el metal líquido restante se enriquece de impurezas. Los elementos contenidos en el acero tienen una propensión diferente a la segregación. El grado de segregación se caracteriza por la epresión siguiente#

( C max

C min )

−

( C 1 ) (100 ) ónde#





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Los elementos m%s propensos a la microsegregación son el $, ( y !. La influencia negativa de la microsegregación se manifiesta en la aparición de una estructura estirada en el acero acabado de composición diferente y por lo tanto con propiedades mec%nicas diferentes. Es la falta de "omogeneidad del acero en diferentes partes del lingote, alcanza valores mayores que la micro y por lo tanto es m%s peligrosa, son propensos a ella el (, $, ! y B. La segregación origina la "eterogeneidad de las propiedades en diferentes partes del acero y puede ser causa de rec"azo del material en el caso de que la composición en algunas partes se desvíe de los valores prefijados. DEFECTOS DE IOS LINGOTES.

Entre los defectos de los lingotes de acero figuran los ya eaminados# rec"upes, "eterogeneidad química, costras sobre la superficie de los lingotes. /dem%s de otros que se forman durante el vaciado y la solidificación del lingote, así tenemos# . (e forma debido a la disminución de la temperatura de colada, el incremento de la masa del lingote, la presencia en el acero de los elementos que elevan la contracción como el !, la presencia de elementos que "acen m%s viscoso el acero como !r y 6C y la conicidad del lingote. R+<'+$5+ *+ '( -/)34(. Es el defecto m%s difundido de la superficie del lingote. La causa de su aparición consiste en la oidación y el enfriamiento de la superficie abierta del metal líquido en la lingotera. G4+3() '/2$35*2('+) +2 -('+23+. /parecen como resultado de la ruptura de una costra fina del metal solidificado durante la solidificación del lingote, la longitud de estas llega a medir 1 mts., o m%s, y el anc"o es de  a 1 mm. S/<'(*54(). (on el resultado de gases atrapados en cantidades elevadas dentro de la estructura

del lingote, se deben a metales mal desoidados, alturas altas de vaciado y al eceso de lubricante aplicado en las paredes de las lingoteras principalmente. COLADA CONTINUA.

El vacia vaciado do del del acer acero o en lingo lingote tera rass es difi dificu cultltoso oso,, prol prolon onga gado do y cost costoso oso,, debi debido do a que que debe debe mantenerse una gran cantidad de lingoteras de reserva y la operación de la preparación de los conjuntos de vaciado es un trabajo duro y cansado. El lingote tiene una sección transversal muy grande y debe ser reducida durante la laminación y forja. e a"í que en los 'ltimos años se "a desarrollado enormemente el proceso de colada continua del acero, durante el cual ya no son necesarias las lingoteras. urante la colada continua, el acero se vacía a una lingotera pequeña y corta enfriada con agua ?cristalizador@, la que tiene el fondo móvil. espu3s del vaciado y solidificación del primer acero introducido, el fondo se comienza a mover "acia abajo, con una velocidad tal que el acero que sigue llenando el cristalizador, alcance a solidificar. El acero solidificado se etrae por medio de unos rodi rodillllos os etrac etracto tore res. s. esp espu3 u3ss de esto estoss rodi rodillllos os se encue encuent ntra ran n los los disp dispos osititiv ivos os de cort corte e con oiacetile oiacetileno no principalmen principalmente, te, cortando el producto producto a las dimensiones dimensiones deseadas. deseadas. En la Aigura -.1 se







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Las maquinas originales necesitaban construcciones de 1* a 2* mts., de altura y fosas profundas para obtener el producto.
. (e eleva consider considerabl ableme emente nte el rendim rendimien iento to del metal metal 'til ?al colar en lingot lingoteras eras,, en cada lingote el recorte de cabeza debido al rec"upe varía entre * y 0*+, en colada continua el rendimiento de las piezas brutas es de 4 a )+@. 0. ismin isminuye uye la "omoge "omogeneid neidad ad química química y &a estructur estructura a crista cristalin lina a del acero como resultad resultado o del enfriamiento acelerado del lingote. 1. mejora la superfic superficie ie de las piezas piezas brutas brutas obtenidas. obtenidas. 2. Fo se necesit necesitan an trene treness de desba desbaste ste.. 4. El proceso proceso de colada continua continua se se presta de un modo modo relativament relativamente e f%cil a la automatiz automatización. ación. El enfriamiento en una m%quina de colada continua debe ser el adecuado para que forme una cascara de costra sola ?capa@ lo suficientemente gruesa para resistir los esfuerzos provocados por el sistema etractor de la m%quina y adem%s resistir la presión ferrost%tica de la columna de metal líquido,





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PARÁMETROS DE LA COLADA CONTINUA. 1. In"$enc In"$encia ia de de "a "a "on#i! "on#i!$d $d de" de" mo"de mo"de..

isminuye la fricción, cubre con una capa el metal terminado disminuyendo así la oidación de este. $or lo regular se utilizan aceites, con el fin de que al entrar en contacto con el metal líquido se evaporen. . In"$enc In"$encia ia de "a in!enid in!enidad ad de reri#e reri#eraci raci'n 'n en e" mo"de. mo"de.

La inte intens nsid idad ad de refr refrig iger erac ació ión n es muy muy impo import rtan ante te porq porque ue de ella ella depe depend nde e la cant cantid idad ad de transferencia transferencia de calor y por consecuencia consecuencia el espesor de la costra solidificad solidificada a a la salida del molde. El espesor de la costra tambi3n depende del espesor del molde, material del molde, flujo de agua y la uniformidad de la transferencia de calor en las cuatro caras. La alteración de la uniformidad en el enfriamient enfriamiento o ?molde@ ?molde@ puede provocar grietas profundas profundas ?transversales@ ?transversales@,, debido a la desuniformi desuniformidad dad de las tensiones a que la costra se ve epuesta al tener partes pequeñas en el espesor. &. In"$e In"$enci ncia a de "a !empe !empera! ra!$ra $ra..





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>$. 1

En esta etapa del proceso, el acero líquido se vierte sobre un molde cuyo fondo se desplaza y su sección tiene la forma que queremos que tenga el producto final ya sean cuadrados, redondos, triangulares, planc"as, etc. En la colada continua el producto sale sin parar "asta que se acaba el cont conten enid ido o de la cuc"a uc"ara ra,, y luego uego se cam cambia bia la cuc" cuc"ar ara a para para que que el proc proces eso o cont contin in'e 'e indeterminadamente, por lo tanto se a"orra muc"o dinero, se consume menos energía y el producto es de gran uniformidad.

L2$/3+ (' 4/?/ ,,/: El acero se vende en una gran variedad de formas y tamaños, como





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laminadores procesan con rapidez la c"apa de acero antes de que se enfríe y no pueda ser trabajada.

i#$ra &. Laminado en caliente y colada continua. 6omado 6omado de ,!!p3//,!m".rinconde"a#o.com/acero-4-,ierro.,!m"

Las planc"as de acero caliente de m%s de * cm de espesor se pasan por una serie de cilindros que reducen progresivamente su espesor "asta unos *, cm y aumentan su longitud de 2 a 1)* metros. Los trenes de laminado continuo est%n equipados con una serie de accesorios como rodillos de borde, aparatos de decapado o eliminación y dispositivos para enrollar de modo autom%tico la c"apa cuando llega al final del tren. Los rodillos de borde son grupos de rodillos verticales situados a ambos lados de la l%mina para mantener su anc"ura. anc"ura. Los aparatos aparatos de decapado decapado eliminan la costra que se forma en la superficie de la l%mina apart%ndola mec%nicamente, retir%ndola mediante un c"orro de aire o doblando de forma abrupta la c"apa en alg'n punto del recorrido. Las bobinas de c"apa terminadas se colocan sobre una cinta transportadora y se llevan a otro lugar para ser recocidas y cortadas en c"apas individuales.

10 Vaciado Del Acero

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