ES2250796T3 - Sistema y procedimiento de colada de metales no ferricos. - Google Patents

Abstract

Sistema de colada para la colada de metales no férricos, principalmente cobre o aleaciones de cobre, compuesto por un recipiente distribuidor (artesa de colada) (1) con, como mínimo, un tubo sumergible (6, 6a) dispuesto en éste en forma inclinada hacia abajo en un ángulo de vertido definido, con una primera porción (8) y una segunda porción que forma la punta del tubo sumergible (9, 9a), que está sumergido en el baño de metal en fusión de una coquilla (3), donde la punta del tubo sumergible (9, 9a) está cerrada en su extremo libre (10, 11), y su pared que señala en dirección hacia el lado inferior de la coquilla (5) tiene al menos una abertura de salida del flujo (12, 12a, 12b) que origina un primer cambio de dirección del flujo de metal en fusión, y donde en la punta del tubo sumergible (9, 9a), dispuesto a cierta distancia de la abertura de salida del flujo (12, 12a, 12b), tiene un labio (13, 13a) que, cubriendo la abertura de salida del flujo (12, 12a, 12b), genera un segundo cambio de dirección y distribución del flujo de metal en fusión en forma transversal con respecto al eje longitudinal de la coquilla (3), donde, durante el estado de funcionamiento, la abertura de salida del flujo (12, 12a, 12b) y el labio (13, 13a) están situados debajo de la superficie del baño de la coquilla.

Description

Sistema y procedimiento de colada de metales no férricos.

La invención se refiere a un sistema de colada para la colada de metales no férricos, principalmente cobre o aleaciones de cobre para la fabricación de productos planos, compuesto por un recipiente distribuidor (artesa de colada) con al menos un tubo sumergible, preferentemente dispuesto de forma inclinada hacia abajo, que está sumergido en el baño de colada que se encuentra en una coquilla para desbastes delgados, así como a un procedimiento de vertido.

Los tubos sumergibles para la introducción de una masa de metal fundida en una coquilla ya se conocen en diferentes formas de realización. La tarea de los tubos sumergibles consiste en cuidar de la distribución uniforme y pobre en turbulencias de la colada en la coquilla. Además de ello se pretende, mediante el uso de los tubos sumergibles, evitar el contacto entre el oxígeno del aire y el flujo de metal en fusión por debajo de la superficie del baño. La presión hidrostática reinante en la artesa de colada se aprovecha en tal caso para impartirle a la colada la velocidad de flujo necesaria. A su vez la velocidad de flujo va aumentando en función del ángulo de vertido. En los tubos sumergibles utilizados en la práctica quedó manifiesto que, a medida que se aceleraba más la colada en el tubo sumergible, se iba creando una depresión, y que debido a ello se producían turbulencias de la colada situada en la coquilla y, como consecuencia, unas variaciones en el nivel del baño. Además de ello se desarrollan, durante la colada de metales, ante todo si se trata de cobre o aleaciones de cobre, toda una serie de procesos químicos y físicos, y principalmente una interacción intensa entre los componentes gaseosos y sólidos de la masa en fusión. Estas condiciones marginales se encuentran bajo la influencia de, entre otros, el régimen de temperatura y la presión de la colada. Si se produce una depresión dentro del tubo sumergible de colada, puede acontecer la liberación de sustancias gaseosas presentes en la masa en fusión, como p. ej. hidrógeno y SO_{2}. Debido al desprendimiento de los gases se da el riesgo de producirse unas zonas porosas durante la fase de solidificación que pueden ser perjudiciales para la calidad de los productos
finales.

Para la prevención de depresiones reotécnicas en un tubo de colada se propone, en la DE 40 34 652 A1, darle a la sección de la abertura útil en el extremo de entrada del tubo de colada, mediante un estrangulamiento, un tamaño menor que el que tiene la sección de la abertura útil en el extremo de salida del orificio de descarga, con lo que se consigue que en el flujo de la masa en fusión reine una presión superior a la presión atmosférica. El orificio de descarga del recipiente metalúrgico y el tubo de colada se encuentran unidos entre sí mediante un juego cónico de juntas.

En la DE 197 38 385 C2 se describe un tubo sumergible que en su extremo inferior cuenta con un elemento de fondo, y con un mínimo de dos orificios laterales de salida por encima del elemento de fondo. Por la pared interior del tubo sumergible hay unos cuerpos especiales para dirigir el flujo.

Se conoce por la DE 101 13 026 A1 un tubo sumergible con una cámara de turbulencia en forma de embudo que está colocada en el extremo del tubo, habiéndose previsto un canto de ruptura en el lugar de transición de la porción tubular a la cámara de turbulencia.

Por la EP 0 925 132 B1 se conoce un tubo sumergible para la colada continua de desbastes delgados que, como tubo con sección circular en disposición vertical, se encuentra unido con la cuchara de colada. En su extremo inferior, el tubo de colada está conformado teniendo una zona aplanada de distribución, el llamado difusor, que está sumergido en la masa en fusión de la coquilla. Dentro del difusor se encuentra colocado un cuerpo divisor que se va estrechando en la dirección de flujo y que crea dos flujos parciales. La sección del difusor es, por encima del cuerpo divisor, menor que la sección de la porción superior del tubo de colada.

Las paredes laterales del difusor divergen hacia afuera con el mismo ángulo con el que lo hacen hacia adentro las paredes laterales del cuerpo 5 divisor. Mediante las medidas previstas se pretende evitar que se produzcan remolinos y turbulencias en el nivel del baño. La desventaja consiste en que el flujo de la masa en fusión sigue penetrando profundamente en el baño de la coquilla, con lo que la desgasificación se produce en el interior del baño. Los tubos sumergibles que se conocen por el estado de la técnica actual están previstos para la colada vertical, principalmente de masas de acero en fusión, para desbastes relativamente gruesos. El flujo de la masa en fusión es inyectado por la vía más corta posible, en sentido vertical, en el baño de la coquilla, y normalmente se influye reotécnicamente en el mismo tan solo un poco antes de la entrada en el baño.

La invención se basa en la tarea de crear un sistema de colada para la colada de metales no férricos, principalmente cobre o aleaciones de cobre, que asegure la introducción libre de perturbaciones de la masa en fusión en la coquilla así como una desgasificación en la superficie libre de la coquilla, que evite que se produzca una depresión en el tubo sumergible y que se caracterice por un diseño constructivo sencillo. Además se pretendió crear un procedimiento idóneo para el vertido de masas de metales no férricos.

En lo que a la invención se refiere, la tarea es resuelta por las características expuestas en la reivindicación 1. Unos perfeccionamientos y desarrollos idóneos constituyen el objeto de las reivindicaciones 2 a 14. El procedimiento propuesto viene indicado en la reivindicación 15, y unos perfeccionamientos correspondientes en las reivindicaciones 16 y 17.

El sistema de colada está diseñado de tal forma que la masa en fusión que se encuentra en el recipiente distribuidor o artesa de colada fluya preferentemente de forma inclinada hacia abajo, hacia la coquilla con una ubicación a mayor profundidad.

El ángulo de vertido puede estar situado entre los 2º y 90º. En el lado frontal del recipiente distribuidor, que señala en la dirección de descarga, se tiene dispuesto al menos un tubo sumergible en posición inclinada hacia abajo, de acuerdo con el ángulo de vertido preestablecido. Para colar productos planos de gran anchura, o sea cuyo ancho es \geq 1,5 H, donde H significa la altura o el espesor, es también posible prever en el recipiente distribuidor varios tubos sumergibles contiguos, de acuerdo con las distancias previstas.

El tubo sumergible está compuesto por una primera porción cuya pared interior se va estrechando continuamente, preferentemente en la dirección de flujo de la masa en fusión, y una segunda porción que viene a constituirse en la punta del tubo sumergible. La pared interior de la primera porción no se tiene que ir estrechando necesariamente, y puede presentar también una configuración geométrica idónea que sea distinta. Dado el caso puede estar dispuesta junto a la primera porción, antes de empezar el estrechamiento, otra pieza tubular acoplada de dimensiones cortas. Ésta, o el primer tramo parcial de la primera porción, se encuentra empotrada en un elemento de hormigón refractario del recipiente distribuidor. La primera porción se extiende, empezando desde el recipiente distribuidor, hasta la misma superficie del baño de la coquilla. Debido al estrechamiento se produce un cambio en la sección, con una superficie de la sección que va disminuyendo. El estrechamiento puede tener diferentes formas. Partiendo de una sección circular al comienzo de la porción, se procede, p. ej. mediante el aplastamiento del tubo, a un cambio de la forma de la sección que, al final de dicha porción, presenta la de un agujero alargado. El cambio de forma puede ser también tal que, al final de la porción, la sección haya adoptado una forma elíptica, siendo también posible que toda ella esté configurada como estrechamiento hexagonal. Otra variante puede ser la realización cónica de esta porción. A esta porción sigue la punta del tubo sumergible que se sumerge en el baño de colada de una coquilla. Ésta se encuentra cerrada por su extremo libre, p. ej. mediante un tapón, y cuenta, en su pared que señala en dirección hacia el lado inferior de la coquilla, con un mínimo de una abertura de salida que origina un primer cambio de dirección del flujo de la masa en fusión, estando situada debajo de la superficie del baño de la coquilla durante el estado de funcionamiento.

Todo el tubo sumergible puede estar hecho de una sola pieza tubular, donde la punta del tubo sumergible puede estar conformada de la misma manera que la porción precedente, siendo que al final posea una sección elíptica o circular, o bien una sección con la forma de un agujero alargado. Es decir, que a lo largo de la punta del tubo sumergible la forma de la sección se modifica en un grado reducido.

También existe la posibilidad de fabricar la punta del tubo sumergible como componente separado, llevando una superficie de la sección que es prácticamente constante o que va disminuyendo, y fijarla en la porción conformada, p. ej. mediante soldadura. En este caso es posible configurar la porción de forma cónica, y de fijar en ésta una punta de tubo sumergible con forma de agujero alargado, donde la punta del tubo sumergible cuenta con una corta porción de transición entre la forma circular de la sección a la forma de agujero alargado de ésta. La punta del tubo sumergible diseñada como componente separado también puede estar fabricada de un material termorresistente diferente a aquél del cual está hecha la porción que se va estrechando.

Si la punta de tubo sumergible tiene una sección configurada como agujero alargado, será conveniente que las dos porciones paralelas de la pared que están situadas frente a frente presenten un distanciamiento mínimo de un tercio del diámetro de la sección al comienzo de la porción del tubo sumergible que se va estrechando.

La abertura de salida del flujo de la masa en fusión que se encuentra en el lado inferior de la punta del tubo sumergible lleva preferentemente la forma de un agujero alargado. En lugar del agujero alargado pueden haber también dos orificios circulares, situados uno inmediatamente detrás del otro.

En la primera porción del tubo sumergible se logra, mediante la sección que se va estrechando continuamente, que la masa en fusión se encuentre en permanente contacto con la pared interior del tubo sumergible, de modo que en el tubo sumergible no se puedan formar ni burbujas ni espacios huecos. La longitud y el grado del estrechamiento de esta porción dependen de las propiedades de la masa de metal en fusión y del correspondiente ángulo de vertido. Los tubos sumergibles cuentan con un espesor de pared constante.

Puesto que la masa en fusión en la punta del tubo sumergible no puede fluir en sentido axial, ya que el extremo libre de la punta del tubo sumergible está cerrado, se produce a la altura de la abertura de salida del flujo, o de las aberturas de salida del flujo, una primera deflexión del flujo de metal en fusión en un mínimo de 90º, referido al ángulo de vertido. El cambio de dirección impuesto al flujo de la masa en fusión es esencial para asegurar la introducción cuidadosa de la masa en fusión en la coquilla. La superficie de la sección transversal de la abertura de salida del flujo, o bien la suma de las superficies de las secciones de las aberturas de salida del flujo, deberá ascender preferentemente al 80% hasta 98% de la superficie de la sección de la punta del tubo sumergible. En ciertos casos ésta puede ser también superior al 100%. Puede haber diferentes formas de la sección de las aberturas de salida del flujo.

En el estado de funcionamiento, el tubo sumergible debe estar lleno de masa en fusión, y durante el proceso de colada no deberá poder desprenderse de la pared interior del tubo sumergible. En consecuencia queda excluido el peligro de que se produzca una depresión, y en la masa en fusión no se podrá producir ninguna desgasificación no deseada. Mediante la deflexión, o cambio de dirección, prevista para la masa en fusión al entrar ésta en el baño de metal en fusión, se evita el llamado "inyección" de aquélla, y a su vez cualquier formación excesiva de burbujas.

Además se ha previsto, como característica esencial, el que debajo de la abertura de salida del flujo, o de las aberturas de salida del flujo, se tenga dispuesto a cierta distancia un labio que cubre aquella(s). De este modo se consigue un segundo cambio de dirección del flujo de metal en fusión. En cuanto a sus dimensiones, este labio está configurado de tal modo que la superficie de incidencia sea igual de grande o incluso mayor que la abertura de descarga. El labio se encuentra dispuesto a una distancia definida paralela, o bien inclinada, con respecto a la abertura de salida del flujo, que preferentemente deberá tener como mínimo 5 mm. Si se tiene una disposición inclinada, la distancia en el lugar más grande ascenderá a 5 mm como mínimo. En el estado de funcionamiento se encuentran las aberturas de salida del flujo y el labio completamente debajo del nivel del baño de metal en fusión de la coquilla.

La masa en fusión saliente de la abertura de salida del flujo incide primeramente en el labio, es frenada a consecuencia de ello, y vuelve a ser deflectada, en un mínimo de 90º, siendo luego distribuida lateralmente en el baño de metal en fusión. Este nuevo y segundo cambio de dirección genera una introducción especialmente cuidadosa de la masa en fusión en la coquilla. La división de la masa en fusión, después de haber dado contra el labio, en dos flujos parciales orientados lateralmente, favorece la migración de las burbujas, todavía existentes, hacia la superficie del baño de la coquilla. En unos ensayos prácticos quedó manifiesto que a través de las medidas antes mencionadas se puede reducir la velocidad de flujo de metal en fusión, al entrar en el baño de metal en fusión, a un valor de \leq 0,5 m/s.

De acuerdo con el procedimiento propuesto es de importancia decisiva, que la velocidad en aumento del flujo de metal en fusión en función del ángulo de vertido sea reducida en el tubo sumergible, y que sea frenada antes de introducirse en el baño de metal en fusión de la coquilla, y que el flujo de metal en fusión sea deflectado en un mínimo de dos veces en su dirección de flujo, en al menos unos 90º.

La combinación de estos dos cambios de dirección de la masa en fusión, antes de ser introducida en el baño de metal en fusión, se traduce en una disminución notable de la velocidad de flujo conforme a una magnitud de alrededor del 50%.

Mediante la introducción efectuada lateralmente, en forma transversal con respecto al eje longitudinal de la coquilla, de la masa en fusión distribuida en dos flujos parciales, se consigue que la masa en fusión, que se encuentra en la zona de la pared de la coquilla, entre siempre en contacto con masa caliente, de modo que no se pueda formar ninguna película de solidificación. Además de ello se consigue evitar que la masa caliente incida directamente en la pared de la coquilla. Las burbujas que posiblemente existan todavía, pueden liberarse directamente a lo largo de la pared de la coquilla.

Las medidas que corresponden al objeto de la invención se traducen en una notable mejora de la calidad de la estructura de los semiacabados a fabricar. Se evitan las oclusiones no deseadas de burbujas de gas o aire. Debido a los dos cambios de dirección de la masa en fusión y la consecuente reducción considerable de la velocidad de flujo, antes de ser introducida la masa en fusión en la coquilla, se evitan en gran medida los deterioros en las paredes de la coquilla.

La porción estrechada y la punta del tubo sumergible están hechos preferentemente del mismo material refractario, pero pueden estar fabricadas de materiales distintos, como p. ej. una combinación a base de cerámica y de metal. Para el proceso de arranque resulta ser ventajoso el que el tubo sumergible esté equipado con un dispositivo calentador adicional que puede ser p. ej. una calefacción por resistencia eléctrica.

Mediante el sistema de colada propuesto se pueden fabricar bandas delgadas de metales no férricos, especialmente cobre y aleaciones de cobre, con una calidad excelente.

En caso de una disposición vertical de los tubos sumergibles, la punta del tubo sumergible poseerá un mínimo de dos aberturas opuestas de salida del flujo, las que estarán cubiertas por un labio dispuesto a una cierta distancia, de modo que el flujo de metal en fusión sea deflectado dos veces en 90º como mínimo, antes de ser introducido en el baño de la coquilla, y a su vez reducida considerablemente su velocidad.

La invención se explicará seguidamente con más detalles. En el dibujo correspondiente muestran:

Fig. 1 el sistema de colada en representación simplificada en sección longitudinal,

Fig. 2 una primera variante de realización de un tubo sumergible con representación en perspectiva,

Fig. 3 el detalle "X" según la Fig. 2 en representación ampliada,

Fig. 4 la vista delantera del tubo sumergible según la Fig. 2 en representación ampliada,

Fig. 5 una segunda variante de realización de un tubo sumergible con representación en perspectiva,

Fig. 6 una punta de tubo sumergible con un labio inclinado en sección longitudinal y

Fig. 7 una punta de tubo sumergible en calidad de componente separado, con labio adosado, representada en perspectiva.

En la Fig. 1 está representado un sistema de colada para la colada de una banda de cobre mediante una coquilla de colada de bandas, lo que se denomina también colada con coquilla móvil. Después de haberse fundido el cobre, éste llega del horno a la artesa de colada 1, que en el ejemplo presentado se encuentra dotado de una piquera 2. En función del ancho de la banda a colar, se han dispuesto contiguamente, en la piquera 2, varios tubos sumergibles 6 idénticos con un ángulo de vertido definido de unos 10º, p. ej. 6, 8 ó 10. Las distancias entre los distintos tubos sumergibles 6 pueden variar entre sí. En la vista que presenta la Fig. 1 se puede apreciar un sólo tubo sumergible 6. Los tubos sumergibles 6 se encuentran empotrados con su pieza cilíndrica acoplada 7 (Fig. 2) en un elemento de hormigón refractario que forma parte del recipiente distribuidor 1. La coquilla 3 está dispuesta entre la banda superior circulante de coquilla 4 y la banda inferior circulante de coquilla 5, donde ambas son tensadas mediante unos rodillos de accionamiento y reenvío. En la Fig. 1 se muestran únicamente los dos rodillos de reenvío delanteros 4a y 5a. Tampoco se pueden ver en el dibujo las paredes laterales ni la pared posterior de la coquilla, que pueden tener una altura de hasta 70 mm. El sistema de colada forma parte de una instalación para la fabricación continua de bandas de cobre. En cuanto a la línea caracterizada por una X, se trata del eje longitudinal de la coquilla 3. El cobre fundido, que se encuentra en la artesa de colada 1, fluye, debido a la presión hidrostática presente, a través de los tubos sumergibles 6 a la coquilla 3. Debido a la disposición inclinada, condicionada por el proceso, de los tubos sumergibles 6, de acuerdo con un ángulo de vertido preestablecido, se influye en la velocidad de flujo del cobre fundido.

Inmediatamente detrás de la pieza acoplada 7, relativamente corta y con una sección circular, empieza la porción 8, que se va estrechando continuamente en la dirección de flujo, del tubo sumergible 6, que se extiende desde la piquera 2 hasta la superficie del baño de la coquilla 3. La porción delantera del tubo sumergible 6, que es la punta de tubo sumergible 9, se sumerge completamente, durante el estado de funcionamiento, en el baño de masa fundida de la coquilla 3.

En la figura 2 se encuentra representada, de forma ampliada, una primera variante de realización de un tubo sumergible 6 en calidad de pieza individual. El tubo sumergible 6 cuenta con una pieza acoplada cilíndrica 7, a la cual sigue una porción 8 que se va estrechando continuamente en la dirección de flujo, siendo que ésta presenta en su comienzo un diámetro D1 que es idéntico con el diámetro de la pieza acoplada 7. A continuación de la porción 8, con la longitud L1, le sigue la punta del tubo sumergible 9, cuya longitud es L2. La proporción de L1:L2 asciende a p. ej. 8,3. La pieza acoplada 7, la porción 8 y la punta de tubo sumergible 9 están fabricadas de una pieza tubular de metal termorresistente, que en la zona de la porción 8 y de la punta de tubo sumergible 9 está conformada en forma continua por aplastamiento mediante una herramienta, siendo que la porción 8 tiene todavía al principio una sección circular D1, pero que en la dirección de flujo se va pasando gradualmente, por su deformación en uno de sus planos, a una forma definida de agujero alargado, alcanzándose esta última al final de la punta del tubo sumergible 9 (Fig. 4). Mediante esta deformación se consigue un estrechamiento continuo, o sea un cambio en la sección con una disminución de la superficie de la sección. La superficie de la sección al final de la punta del tubo sumergible 9 es aproximadamente 1/3 menor que la superficie de la sección con el diámetro D1 al comienzo de la porción 8. El agujero alargado 10, que se ha formado al final de la punta del tubo sumergible 9, se encuentra cerrada mediante un tapón soldado 11, ó bien mediante cualquier otro método idóneo. Como se puede apreciar claramente en la Fig. 3, el agujero alargado 10 está formado por dos porciones de pared rectas, enfrentadas y paralelas 10a, 10b y dos porciones de pared semicirculares 10c, 10d, donde la distancia entre las dos porciones de pared rectas 10a y 10b asciende como mínimo a un tercio del diámetro D1 de la porción 8, teniendo aproximadamente unos 10 mm en el presente ejemplo.

En la porción de pared plana 10a de la punta del tubo sumergible 9, que en el estado de funcionamiento señala en dirección hacia la pared inferior de coquilla 5, se ha practicado una abertura de salida del flujo 12, a modo de agujero alargado, para la salida del cobre fundido. A base de unos ensayos prácticos se ha detectado ser conveniente el que ésta ascienda preferentemente del 90% hasta el 98% de la superficie de sección correspondiente a la sección del flujo al final de la punta del tubo sumergible 9. En lugar de un agujero alargado 12 se pueden prever también dos aberturas circulares de salida del flujo 12a y 12b, dispuestas inmediatamente una detrás de la otra, tal como lo muestra la Fig. 7.

Las aberturas de salida del flujo 12, así como 12a y 12b, están cubiertas por un labio 13 en disposición paralela, en cuyo caso "cubrir" significa que el labio 13 tiene una medida de anchura igual o mayor que el ancho de apertura del agujero alargado 12, o del diámetro si se trata de una disposición de aberturas circulares para la salida del flujo. En la variante de realización según la Fig. 3, el labio 13 se encuentra soldado en la punta del tubo sumergible 9 mediante sus distanciadores 13a. La distancia entre la abertura de salida del flujo 12 y el labio 13 deberá ascender a 5 mm como mínimo.

En la Fig. 5 se muestra otra variante más de un tubo sumergible 6a, con una configuración cónica continua de la porción 8 y de la punta de tubo sumergible 9, partiendo del diámetro D1 que se va reduciendo continuamente, mediante una disminución de la superficie circular de la sección hasta el final de la punta del tubo sumergible, a un diámetro D2. El orificio circular de la punta de tubo sumergible 9 se encuentra cerrada mediante un tapón 11. La diferencia entre el diámetro D1 y el diámetro D2 asciende a aprox. el 45%. La abertura de salida del flujo para la colada y el labio 13 están configurados de manera análoga a la variante de realización mostrada en la Fig. 2. En comparación con el tubo sumergible que se muestra en la Fig. 2, éste no cuenta con ninguna pieza acoplada separada. En la punta de tubo sumergible 9 que se muestra en la Fig. 6, el labio 13, que cubre la abertura de salida del flujo 12, está dispuesto en forma inclinada. Mediante el distanciador 13a, el labio 13 se encuentra dispuesto a una distancia de 5 mm con respecto a la pared de la punta del tubo sumergible, y se extiende en forma oblicua hacia arriba, hasta el final de la punta del tubo sumergible. El labio 13 se encuentra soldado en la punta del tubo sumergible. Por lo demás, esta punta del tubo sumergible está realizada de forma análoga a la punta del tubo sumergible del tubo sumergible que se muestra en la Fig. 2.

En la Fig. 7 se presenta una punta de tubo sumergible 9a, configurada como componente separado, que puede ser aplicada en el extremo de una porción de desarrollo cónico de un tubo sumergible conforme a la realización presentada en la Fig. 5, y que está fijada en ésta por soldadura. La punta de tubo sumergible 9a cuenta con una sección constante que tiene la forma de un agujero alargado 10, estando cerrada mediante un tapón 11 en el extremo que señala en la dirección de flujo. En el extremo opuesto, la punta de tubo sumergible 9a presenta una pieza de transición 14, para el paso de la forma de agujero alargado a la forma circular, adaptada con toda exactitud a la correspondiente porción 6 del tubo sumergible. En el lado inferior de la punta del tubo sumergible 9a se encuentran dos aberturas de salida del flujo 12a y 12b, dispuestas una detrás de la otra, que están cubiertas por un labio 13, 13a que se extiende en paralelo. El labio 13 está adosado a la punta del tubo sumergible 9a, que se puede conformar del modo siguiente.

La punta del tubo sumergible, que en su estado bruto presenta una sección circular, se conforma mediante una herramienta prensadora "aplanándola", a fin de obtener la sección deseada según la forma de un "agujero alargado", creándose una porción corta de transición 14, de la forma circular a la forma de un agujero alargado. Seguidamente se efectúa, a una distancia del extremo del tubo que se corresponde con la longitud del labio, un corte en sentido transversal, pero sin seccionar el tubo, y un corte longitudinal hasta la ranura del corte transversal. La punta del tubo poseerá ahora un labio que señala en sentido longitudinal. Luego se practicarán los taladros 12a y 12b para las aberturas de salida del flujo de la colada. Seguidamente se cerrará el orificio del agujero alargado 10 en la parte final de la punta del tubo, soldándole una caperuza de cierre 11. A continuación se doblará el labio sobresaliente en dirección hacia las aberturas de salida de flujo de tal forma que éste cubra las aberturas de salida del flujo 12a y 12b, de acuerdo con la distancia prevista. El labio 13 posee un largo de aprox. 80 mm y se encuentra soldado, con su extremo que señala en sentido opuesto a la dirección de flujo, en la porción de pared vecina a la punta del tubo sumergible 9a.

Para evitar la flexión de los tubos sumergibles durante el estado de funcionamiento, éstos pueden ser dotados de una estabilización adicional, como p. ej. una o varias nervaduras.

Mediante la configuración de los tubos sumergibles conforme al objeto de la invención, se obtiene, durante el uso práctico, una influencia muy favorable en la evolución inclinada del flujo del cobre fundido, de la artesa de colada a la coquilla. La velocidad de flujo, que aumenta debido a la disposición inclinada de los tubos sumergibles, es disminuida, por el doble cambio de dirección de la corriente, hasta tal punto que se tenga asegurada la introducción cuidadosa en el baño de la coquilla.

El estrechamiento continuo, principalmente de la porción 8, con un cambio en la sección y disminución de la superficie de la sección, hace que la colada esté en contacto con la pared interior del tubo sumergible, y que en el tubo sumergible no se puedan formar ni burbujas ni espacios huecos. Esta situación se da también con respecto a la punta del tubo sumergible 9, 9a debido al cambio efectuado en la forma de la sección (círculo/agujero alargado), o porque se prosigue con el estrechamiento. Puesto que el final de la punta del tubo sumergible 9, 9a se encuentra cerrado, se le impone a la colada una deflexión en un mínimo de 90º, generando una primera reducción de la velocidad de flujo.

Lo esencial consiste en que, mediante la disposición de la abertura de salida del flujo, o de las aberturas de salida del flujo, en el lado inferior de la punta del tubo sumergible 9, se obtenga una deflexión o un primer cambio de dirección en un mínimo de 90º del flujo de metal en fusión, y en forma adicional, mediante la disposición del labio 13 debajo de las aberturas de salida del flujo, un segundo cambio de dirección o deflexión del flujo de metal en fusión en sentido lateral, combinándose esto con una reducción adicional de la velocidad de flujo. El flujo de metal en fusión es introducido uniformemente y con una velocidad de flujo notablemente reducida en el baño de colada, a los dos costados del labio 13, por debajo del nivel del baño de la coquilla. Es decir, que la velocidad de flujo de la colada se puede reducir a un valor de \leq 0,5 m/s, y no se introduce, como por inyección, con una velocidad elevada en la coquilla, tal como es el caso con los tubos sumergibles corrientes. Debido a ello se reduce considerablemente la formación de burbujas, y las burbujas que aún existan pueden liberarse a lo largo de las paredes laterales de la coquilla, con lo que se evita la formación de oclusiones de burbujas de gas o aire en el desbaste. Además de ello se impide una inyección profunda, no deseada, de la colada en la coquilla. El flujo de metal en fusión es inyectado inmediatamente por debajo de la superficie del baño de colada y se puede desgasificar en ese mismo lugar, de modo que se pueda formar una superficie lisa durante el proceso de solidificación. No se produce ninguna turbulencia del metal en fusión en la zona de la superficie del baño. Efectuando así a introducción,efectuada, el metal en fusión en el baño de la coquilla excluye también el riesgo de un deterioro de las paredes de la coquilla.

Claims (17)

1. Sistema de colada para la colada de metales no férricos, principalmente cobre o aleaciones de cobre, compuesto por un recipiente distribuidor (artesa de colada) (1) con, como mínimo, un tubo sumergible (6, 6a) dispuesto en éste en forma inclinada hacia abajo en un ángulo de vertido definido, con una primera porción (8) y una segunda porción que forma la punta del tubo sumergible (9, 9a), que está sumergido en el baño de metal en fusión de una coquilla (3), donde la punta del tubo sumergible (9, 9a) está cerrada en su extremo libre (10, 11), y su pared que señala en dirección hacia el lado inferior de la coquilla (5) tiene al menos una abertura de salida del flujo (12, 12a, 12b) que origina un primer cambio de dirección del flujo de metal en fusión, y donde en la punta del tubo sumergible (9, 9a), dispuesto a cierta distancia de la abertura de salida del flujo (12, 12a, 12b), tiene un labio (13, 13a) que, cubriendo la abertura de salida del flujo (12, 12a, 12b), genera un segundo cambio de dirección y distribución del flujo de metal en fusión en forma transversal con respecto al eje longitudinal de la coquilla (3), donde, durante el estado de funcionamiento, la abertura de salida del flujo (12, 12a, 12b) y el labio (13, 13a) están situados debajo de la superficie del baño de la coquilla.

2. Sistema de colada según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de estar dispuesto el labio (13) en paralelo a la abertura de salida del flujo (12, 12a, 12b).

3. Sistema de colada según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por el hecho de estar dispuesto el labio (13, 13a) en forma inclinada con respecto a la abertura de salida del flujo (12, 12a, 12b).

4. Sistema de colada según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de estar configurada la abertura de salida del flujo como agujero alargado (12).

5. Sistema de colada según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que la superficie de la sección de la abertura de salida del flujo (12), o bien la suma de las superficies de las secciones de las aberturas de salida del flujo (12a, 12b), ascienden del 80% al 98% de la superficie de la sección (10) en la parte final de la punta del tubo sumergible (9, 9a).

6. Sistema de colada según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que la distancia entre la abertura de salida del flujo (12, 12a, 12b) y el labio (13), que la está cubriendo, asciende en su lugar más grande (13a) a un mínimo de 5 mm.

7. Sistema de colada según las reivindicaciones 1 ó 6, caracterizado por el hecho de que la primera porción (8) tiene una pared interior que se va estrechando continuamente en la dirección de flujo de metal en fusión.

8. Sistema de colada según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que la porción estrechada (8) presenta en su comienzo (D1) una sección circular, y en su final una sección correspondiente a la forma de un agujero alargado.

9. Sistema de colada según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de estar configurada la porción (8) en forma cónica.

10. Sistema de colada según las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por el hecho de que la punta del tubo sumergible (9) está configurada estrechándose continuamente en la dirección de flujo.

11. Sistema de colada según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por el hecho de que la punta del tubo sumergible (9a) está configurada como componente separado y está fijada en el extremo de la porción estrechada (8) del tubo sumergible (6).

12. Sistema de colada según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por el hecho de que, en función del ángulo de vertido, la longitud y el estrechamiento del tubo sumergible (6, 6a) se encuentran adaptados de tal modo entre sí que la velocidad de flujo de metal en fusión ascienda a \leq 0,5 m/s después de haber dado contra el labio (13, 13a).

13. Sistema de colada según las reivindicaciones 1 ó 12, caracterizado por el hecho de que el tubo sumergible (6, 6a) está equipado, para su calentamiento, con una calefacción por resistencia eléctrica.

14. Sistema de colada según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por el hecho de que la porción (8) y la punta (9) del tubo sumergible (6) están fabricados de materiales refractarios distintos.

15. Procedimiento para el vertido de metales no férricos en fusión, principalmente cobre o aleaciones de cobre, compuesto por un recipiente distribuidor (artesa de colada) (1) mediante un tubo sumergible (6, 6a) dispuesto en un ángulo de vertido definido en el baño de metal en fusión de una coquilla (3), caracterizado por el hecho de que la velocidad en aumento del flujo de metal en fusión es reducida considerablemente mediante un mínimo de dos cambios de dirección del flujo de metal en fusión, que se producen debajo de la superficie del baño de la coquilla mediante una deflexión de 90º como mínimo.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado por el hecho de que el flujo de metal en fusión, después del primer cambio de la dirección de flujo, es dividido en dos flujos parciales que se distribuyen lateralmente, siendo al mismo tiempo deflectados una segunda vez en 90º como mínimo.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 15 ó 16, caracterizado por el hecho de que el flujo de metal en fusión es influenciado por la configuración geométrica del tubo sumergible (6, 6a) de tal modo que, en su estado de funcionamiento, el tubo sumergible (6, 6a) esté totalmente lleno de metal en fusión, y que el metal en fusión siempre esté en contacto con la pared interior del tubo sumergible (6, 6a), y que la velocidad de flujo de metal en fusión es reducida a tal grado que ésta ascienda a \leq 0,5 m/s durante la entrada en el baño de metal en fusión de la coquilla (3).