ES2302894T3 - Procedimiento para la colada continua de barras de palanquillas y desbastes y cavidad de conformacion de una lingotera de colada continua. - Google Patents

Abstract

Cavidad de conformación de una lingotera para la colada continua de barras de palanquillas, desbastes y petacas, en que líneas periféricas (13, 15) de la sección transversal de la cavidad de conformación comprenden al menos en las zonas angulares (19, 19¿) de la sección transversal de la cavidad de conformación tramos curvados (16) y las paredes de la cavidad de conformación (4, 14) están refrigeradas, en que las líneas periféricas presentan, en las zonas angulares (19, 19¿) de la cavidad de conformación, curvadas en forma de media caña, y para el gobierno de una deformación objetiva de la costra de barra, curvaturas que aumentan hasta un máximo grado de curvatura (1/R) (30-30¿ ¿) y luego vuelven a disminuir, y en que el grado de curvatura máximo prefijado (30-30¿¿) de líneas periféricas (23-23¿¿) consecutivas, en el sentido de avance de la barra, de dichas zonas angulares, disminuye de forma continua o discontinua al menos a lo largo de un tramo parcial de la longitud de lingotera (19, 19¿).

Description

Procedimiento para la colada continua de barras de palanquillas y desbastes y cavidad de conformación de una lingotera de colada continua.

La presente invención se refiere a una cavidad de conformación de una lingotera de colada continua según el preámbulo de la reivindicación 1.

Productos oblongos de colada continua son colados predominantemente en lingoteras tubulares con sección transversal rectangular, particularmente con sección transversal aproximadamente cuadrada o circular. Las barras de palanquillas y desbastes son a continuación ulteriormente procesadas mediante laminación o forjado.

Para una obtención de productos de colada continua con buena calidad superficial y estructural, particularmente de barras de palanquillas y desbastes, es de importancia primordial una uniforme transmisión del calor a lo largo de la línea periférica de la sección transversal de la barra, entre la barra en formación y la pared de la cavidad de conformación. Se conocen numerosas propuestas para configurar la geometría de la cavidad de conformación, particularmente en las zonas de las esquinas en media caña de la cavidad de conformación, de tal modo que entre la costra de barra en formación y la pared de lingotera no se produzcan rendijas de aire, que den lugar a un nuevo calentamiento de la costra de barra o a una irregular transmisión de calor a lo largo de la línea periférica de la sección transversal de la barra.

Las esquinas de la cavidad de conformación de lingoteras tubulares suelen estar redondeadas en forma de media caña. Cuanto mayores se realicen las medias cañas en la cavidad de conformación de la lingotera, tanto más difícil resultará conseguir un enfriamiento uniforme entre la costra de barra en formación y las paredes de lingotera, particularmente a lo largo de la periferia de la cavidad de conformación. La solidificación incipiente de la barra, inmediatamente por debajo del nivel del acero líquido en la lingotera, progresa de forma distinta en los tramos rectos de la periferia de la cavidad de conformación con respecto a las zonas de media caña. El flujo de calor en los tramos rectos o esencialmente rectos es prácticamente unidimensional y corresponde a la ley de la penetración del calor a través de una pared plana. Por el contrario, el flujo de calor en las zonas angulares redondeadas es bidimensional y corresponde a la ley de la penetración del calor a través de una pared curvada.

La costra de barra resultante se hace por regla general en las zonas angulares inicialmente más gruesa que en las superficies planas y comienza a contraerse temporalmente antes y en mayor medida. Ello da lugar a que ya al cabo de aproximadamente 2 segundos la costra de barra se desprenda de la pared de lingotera en las zonas angulares y se forme una rendija de aire, que empeora drásticamente la penetración del calor. Este empeoramiento de la penetración del calor no solamente retrasa el ulterior crecimiento de la costra sino que puede dar incluso lugar a una nueva fusión de capas interiores ya solidificadas de la costra de barra. Este basculamiento del flujo térmico -enfriamiento y nuevo calentamiento- da lugar a defectos de la barra, tales como grietas superficiales y grietas longitudinales internas en los cantos o en zonas próximas a los cantos, así como a defectos de forma, tales como romboidez, estrangulamientos, etc.

Cuanto mayores se dimensionen las medias cañas con respecto a la longitud lateral de la sección transversal de barra, particularmente cuando los radios de las medias cañas sean del 10% y más de la longitud lateral de la sección transversal de la cavidad de conformación, tanto más frecuentes y mayores resultarán los defectos descritos de la barra. Ello constituye un motivo por el cual los radios de las medias cañas suelen limitarse, por regla general, a 5 a 8 mm, a pesar de que para la subsiguiente laminación resultarían ventajosas mayores curvaturas en los cantos de la barra.

Por la JP-A-53 011124 es conocida una lingotera de palanquillas para la colada continua con radios angulares redondeados en forma de media caña. En tales lingoteras la barra puede enfriarse de forma irregular y pueden producirse barras con sección transversal con cantos en forma de lanza y correspondientes defectos en los cantos, tales como grietas, etc. Para evitar tales defectos de la barra se propone en dicho documento configurar una cavidad de lingotera cuadrangular con 2 pequeñas y 2 grandes medias cañas angulares. Merced a estos distintos radios angulares de las medias cañas se pretende objetivamente conseguir la solidificación de una costra de barra irregularmente gruesa. Inmediatamente a la salida de la lingotera se pretende compensar una solidificación retardada en las esquinas con radios grandes mediante un enfriamiento reforzado de los cantos en la zona del enfriamiento secundario. Con estas medidas se pretende conseguir una sección transversal de barra exenta de contracciones.

Por la JP-A-60 040647 es conocida una lingotera de colada continua para una barra de petacas. En la colada de barras de petacas se producen a menudo grietas longitudinales en la transición del alma central a las dos alas terminales. Esta zona de transición constituye en la lingotera un tramo de canto redondeado de forma convexa, sobre el cual queda ligeramente zunchada la barra perfilada durante el enfriamiento del alma central. Para evitar este zunchamiento o la formación de grietas se propone en dicho documento configurar esta curva de transición convexa de la lingotera con una curvatura progresivamente creciente hacia el alma central.

Por la JP-A-11 151555 es conocida una ulterior lingotera para la colada continua de barras de palanquillas y desbastes. A fin de evitar también en esta lingotera una deformación rómbica de la sección transversal de la barra, y para adicionalmente incrementar la velocidad de colada, se dota la lingotera en las cuatro esquinas, provistas de medias cañas, de partes de refrigeración de las esquinas especialmente conformadas. En el lado de colada estas partes de refrigeración de las esquinas constituyen escotaduras circulares en la pared de lingotera, las cuales van disminuyendo en el sentido de avance de la barra y se reducen, hacia la salida de la lingotera, a la curvatura de la media caña de la esquina. El grado de curvatura de la escotadura circular aumenta en el sentido de avance de la barra hacia la salida de la lingotera. Esta configuración pretende asegurar un contacto ininterrumpido entre la zona angular de la costra de barra y las partes angulares de la lingotera.

Por la JP-OS 09 262641 A es conocido dotar una cavidad de conformación rectangular de una lingotera para palanquillas, en las zonas angulares, de medias cañas circulares. Los radios de las medias cañas están dimensionados de tal modo que en la salida de la lingotera sean mayores que en el lado de colada del acero. Con esta medida se pretende estrechar la cavidad de conformación, en sus zonas angulares, en el sentido longitudinal de la lingotera, y así continuar manteniendo el contacto entre el molde y la costra de barra.

La finalidad de la presente invención consiste en proporcionar una geometría de la cavidad de conformación para una lingotera de colada continua que asegure condiciones óptimas para un intercambio de calor uniforme entre la costra de barra en formación y la pared de lingotera a lo largo de la línea periférica de la sección transversal de barra y, por consiguiente, un campo de temperaturas simétrico en la costra de la barra. El enfriamiento y la geometría de la cavidad de conformación deben optimizarse particularmente a lo largo de la periferia de la cavidad de conformación con tramos de pared curvados y de la transición de tramos de pared curvados a tramos de pared esencialmente rectilíneos. Con ello se pretende conseguir un perfil de solidificación uniforme mejorado de una costra de barra en formación durante su paso por la lingotera, con el fin de evitar tensiones en la costra de la barra, la formación de rendijas de aire entre la costra de barra y la pared de lingotera, estrangulamientos, cantos en forma de lanza de la sección transversal de la barra y grietas en la costra de barra, etc. Además, una tal cavidad de conformación debe permitir, con respecto al estado de la técnica, velocidades de colada más elevadas y costos de fabricación más económicos.

De acuerdo con la invención, estas finalidades se consiguen mediante la suma de las características de la reivindicación de dispositivo 1.

Mediante el procedimiento según la invención y la geometría de la cavidad de lingotera según la invención resulta posible crear condiciones óptimas para un intercambio de calor uniforme a lo largo de la línea periférica de la sección transversal de barra entre una costra de barra en formación y la pared de la cavidad de conformación. El intercambio de calor uniforme y optimizado asegura que la costra de barra en formación en la lingotera se solidifique con una estructura cristalina uniforme, por toda la periferia, exenta de defectos tales como grietas, concentraciones de tensiones, cantos en forma de lanza, etc. Además es posible definir tales cavidades de conformación mediante funciones matemáticas de curvas y fabricarlas económicamente en máquinas-herramienta de control numérico.

Cuando la conicidad de la cavidad de conformación ha quedado establecida para una determinada calidad de acero y un determinado tiempo de residencia de una barra en formación dentro de la cavidad de lingotera, puede comprobarse, mediante ensayos de colada, el uniforme crecimiento de la costra o la uniforme penetración del calor prefijada a lo largo de la línea periférica. Para compensar eventuales diferencias residuales en la penetración del calor prefijada entre la costra de barra en formación y la pared de la cavidad de conformación pueden refrigerarse, de acuerdo con una forma de realización ventajosa, paredes de la cavidad de conformación con mayor grado de curvatura en menor medida y aquellas con menor grado de curvatura en mayor medida.

En una lingotera convencional empalman líneas rectas de la periferia de la cavidad de conformación tangencialmente, en el denominado punto de tangente, con una línea circular de la curvatura angular. Tales transiciones puntuales y curvaturas circulares deben sustituirse ventajosamente por líneas arqueadas con una forma de una función de curva con uno o dos parámetros base y con un exponente, por ejemplo superelipse o supercírculo. Además, mediante adecuada selección de los parámetros base y exponentes de la función matemática de curva puede variarse de manera continua o discontinua la curvatura de líneas arqueadas consecutivas en el sentido de avance de la barra. Mediante disminución o incremento del exponente pueden adaptarse formas de líneas arqueadas, y por tanto la geometría de la cavidad, a los parámetros de colada dados.

Si el contacto entre la costra de barra en formación y la pared de lingotera refrigerada no se interrumpe, durante el paso por la lingotera, por la formación incontrolada de rendijas de aire, el flujo térmico corresponderá a leyes físicas de flujo térmico. Este estado idealizado presupone que también la geometría de la cavidad de lingotera esté configurada según las leyes físicas del flujo térmico, por una parte, y según la contracción de la costra de barra, por otra parte, y que la geometría de la cavidad de conformación esté constituida según funciones de curvas definidas matemáticamente. De acuerdo con un ejemplo de realización, una geometría de cavidad de conformación óptima, definida matemáticamente, se obtiene cuando las líneas arqueadas de la línea periférica de la cavidad de conformación se eligen de acuerdo con la función de curva de una superelipse

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y si líneas arqueadas consecutivas en el sentido de avance de la barra son variadas en su curvatura o en su grado de curvatura mediante elección del exponente "n" y de los parámetros base A y B (semiejes de la elipse).

Para la consecución de una penetración del calor prefijada, esencialmente uniforme, a lo largo de la línea periférica es adicionalmente posible deformar ligeramente, de forma plástica, la costra de barra en el interior de la lingotera, es decir obligarla a adaptarse a la geometría de la cavidad. De acuerdo con un ulterior ejemplo de realización se propone componer la línea periférica de cuatro líneas arqueadas, que abarquen cada una un ángulo de 90º. Líneas arqueadas consecutivas en el sentido de avance de la barra se dimensionan de tal modo que una costra de barra convexa resulte deformada a partir del lado de colada de la lingotera, al menos en un primer tramo parcial de la lingotera y durante su paso a través de la cavidad de lingotera, de tal modo que al menos en tramos centrales entre las zonas angulares disminuya la convexidad de la costra de barra o, en otras palabras, se aplanen las líneas arqueadas en los tramos centrales de la periferia de la barra, o se reduzca el grado de curvatura 1/R.

Si por ejemplo en una sección transversal de cavidad de conformación similar a un rectángulo, preferentemente similar a un cuadrado, se pretende constituir una zona angular, configurada a modo de media caña, entre cuatro paredes laterales esencialmente planas, de acuerdo con un ejemplo de realización el grado de curvatura de arcos de media caña consecutivos en el sentido de avance de la barra puede elegirse según la función de curva |X|^{n} + |Y|^{n} = |R|^{n} y el exponente "n" puede variarse entre 2,01 y 10.

Si una sección de cavidad de conformación similar a un rectángulo debe consistir esencialmente de cuatro líneas arqueadas, que comprendan cada una 1/4 de la línea periférica, según un ulterior ejemplo de realización se elegirá la función de curva

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y el exponente "n" de líneas periféricas consecutivas en el sentido de avance de la barra se variará entre 4 y 50.

En el caso de una sección transversal de cavidad de conformación similar a un cuadrado o similar a un círculo, combinada con una ligera deformación plástica de la costra de barra, según la tecnología Convex descrita en la EP-PS 0 498 296, el valor del exponente "n" de líneas periféricas consecutivas en el sentido de avance de la barra puede ser, de acuerdo con un ulterior ejemplo de realización, para formatos rectangulares de 4-50 y para formatos circulares de 2 a 2,5.

Aparte de líneas periféricas arqueadas, matemáticamente definidas, de la sección transversal de la cavidad de lingotera, para la consecución de una penetración del calor prefijada, esencialmente uniforme, también puede tomarse en consideración el dimensionamiento de la refrigeración por agua de la pared de cobre. De acuerdo con un ejemplo de realización adicional se propone que, a medida que aumente el grado de curvatura de la línea periférica arqueada de la cavidad de conformación, particularmente en las zonas angulares con arcos en forma de media caña, se reduzca la refrigeración por agua de la pared de cobre.

Por regla general se fabrican lingoteras para la colada continua de acero en formatos de palanquillas y desbastes a partir de tubos de cobre de pared relativamente delgada. Una mecanización de tales lingoteras tubulares solamente puede realizarse a través del orificio de colada o del orificio de salida de la barra. Aparte de lingoteras tubulares con eje longitudinal rectilíneo se emplean, en las denominadas máquinas de colada continua arqueadas, lingoteras tubulares con eje longitudinal curvado, las cuales dificultan adicionalmente un mecanizado de la cavidad de lingotera. Para la consecución de una elevada exactitud de medida se propone, de acuerdo con un ulterior ejemplo de realización, fabricar la cavidad de conformación de la lingotera mediante una máquina-herramienta con arranque de virutas de control numérico.

A continuación se describirán diversos ejemplos de realización de la invención, con relación a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La Fig. 1 es una vista de planta de una mitad izquierda de un tubo de lingotera según el estado de la técnica, para una sección transversal de palanquilla;

la Fig. 2 es una vista de planta de una mitad derecha de un tubo de lingotera según la invención, para una sección transversal de palanquilla;

la Fig. 3 es una ilustración, a mayor escala, de la configuración de la esquina de un tubo de lingotera según la Fig. 2;

la Fig. 4 es una ilustración, a mayor escala, de la configuración de la esquina de un tubo de lingotera con sección transversal rectangular y desiguales longitudes de lados;

la Fig. 5 muestra líneas periféricas de una sección transversal de cavidad de conformación cuadrada;

la Fig. 6 muestra una lingotera con deformación de costra de barra (Convex Technology); y

la Fig. 7 muestra líneas periféricas para una sección transversal esencialmente circular.

En la Fig. 1 se ilustra una mitad de un tubo de lingotera 2 de cobre. Una línea periférica 3 de una cavidad de conformación 4 representa el orificio de la lingotera en el lado de colada y una línea periférica 5 representa el orificio de la lingotera en el lado de salida de la barra. La línea periférica 5 es menor que la línea periférica 3, en la medida de una conicidad de la cavidad de conformación 4. Un tramo parcial 6 de las líneas periféricas 3 y 5 de la sección transversal de la cavidad de conformación presenta una línea circular en forma de media caña angular con un radio angular de por ejemplo 6 mm. Las paredes del tubo de lingotera 2, también denominadas paredes de la cavidad de conformación, están refrigeradas por agua, tal como es ampliamente conocido en el estado de la técnica. El grado de curvatura 1/R de una línea en arco de círculo 7, en el tramo parcial 6 en el lado de colada, es menor que el grado de curvatura 1/R de una línea en arco de círculo 8, en el tramo parcial 6 en el lado de salida de la barra.

En la Fig. 2 se ilustra una mitad de un tubo de lingotera 12 con líneas periféricas 13 y 15 de una cavidad de conformación 14. La línea periférica 13 de la sección transversal de la cavidad de lingotera delimita la cavidad de conformación 14 en el lado de colada y la línea periférica 15 delimita la cavidad de conformación 14 en el lado de salida de la barra. Las líneas periféricas 13, 15 y la pared de la cavidad de conformación están curvadas, en las zonas angulares, a lo largo de tramos 16 y son rectilíneas a lo largo de tramos 17. Arcos de media caña en zonas angulares 19, 19' están dimensionados de tal modo que a uno y otro lado ocupen al menos 10% de la longitud de lado 20 de la sección transversal de la cavidad de conformación a la salida de la lingotera. En el caso de una sección transversal de por ejemplo 120 mm x 120 mm el arco de media caña ocupa en cada lado al menos 12 mm de la longitud de lado 20, preferentemente 18-24 mm ó 15-20% de la longitud de lado 20. La línea periférica 13 curvada en las zonas angulares 19 queda establecida por una función matemática de curva con un parámetro base y un exponente, que es distinta de una línea circular. En la Fig. 3 se ilustra detalladamente la configuración de la zona angular 19.

En la Fig. 3 se ilustran líneas periféricas 23-23'''' curvadas consecutivas en el sentido de avance de la barra en la zona angular 19. La zona angular 19 puede ser, en su ancho, constante desde el lado de colada hasta el lado de salida a lo largo del cono de colada, y los puntos de transición curvado-rectilíneo pueden quedar dispuestos sobre la línea R-R4 ó bien sobre una línea rectilínea o curvada R1-R4. Las separaciones 25 - 2511' muestran una conicidad continua de la cavidad de conformación. Las líneas periféricas curvadas 23-23'''' y las líneas rectilíneas 24-24'''' representan curvas de nivel de la pared de la cavidad de conformación. Las líneas curvas están definidas por la función matemática de curva |X|^{n} + |Y|^{n} = |R|^{n}, quedando establecido por la elección del exponente "n" el grado de curvatura de cada línea curva 23-23''''. Un objetivo en la elección consiste en configurar la cavidad de conformación de tal modo que la costra de barra en formación se enfríe uniformemente, por todo el contorno de la lingotera, y en la costra de barra se establezca a ser posible un campo de temperaturas simétrico. Según la configuración de la forma de la sección transversal de la barra puede conseguirse una penetración del calor prefijada, esencialmente uniforme por todo el contorno, en el caso de secciones transversales similares a un círculo, únicamente mediante la geometría de la sección transversal de la cavidad de conformación o, en el caso de secciones transversales de la cavidad de conformación similares a un rectángulo, mediante una combinación de geometría y distinta refrigeración a lo largo de la línea periférica. En el presente ejemplo se varía el exponente de la función de curva de la siguiente manera:

Línea curvada 23

Exponente "n" 4,0

Línea curvada 23'

Exponente "n" 3,5

Línea curvada 23''

Exponente "n" 3,0

Línea curvada 23'''

Exponente "n" 2,5

Línea curvada 23''''

Exponente "n" 2,0 (arco de círculo)

El exponente varía en este ejemplo de forma continua entre 4 y 2. Según la elección de la conicidad de la cavidad de conformación pueden también aplicarse saltos discontinuos. Merced a una disminución del exponente entre 4 y 2 el grado de curvatura de las líneas curvadas disminuye o, en otras palabras, las líneas curvadas se aplanan en dirección hacia la salida de la lingotera. Este aplanamiento da además lugar a que a lo largo de una diagonal 26 la conicidad de la cavidad de conformación sea máxima y disminuya en dirección hacia las paredes rectilíneas. El grado de curvatura de las líneas periféricas curvadas 23-23''' crece hasta el máximo grado de curvatura 30-30'''. El grado de curvatura a lo largo de la línea periférica curvada 23'''' es constante (arco de círculo). En el tramo curvado 16 de las zonas angulares 19 puede controlarse objetivamente una eliminación de la rendija entre la costra de barra que se desplaza a través de la cavi-
dad de conformación y la pared de la cavidad de conformación, y por tanto una deformación de la costra de la barra.

En la Fig. 4 se ilustra una configuración de esquina asimétrica a uno y otro lado de una diagonal 41. La medida OB es desigual respecto a OA. La función de curva de las líneas curvadas 42-42'' es

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Las líneas curvadas 42-42'' tienen en este ejemplo los siguientes exponentes:

Línea curvada 42

Exponente "n" = 4,0

Línea curvada 42'

Exponente "n" = 3,4

Línea curvada 42''

Exponente "n" = 3,0

A continuación de las líneas curvadas 42-42'' están previstos tramos periféricos rectilíneos 43-43''.

Una pared de cavidad de conformación 44 consiste de cobre. Mediante triángulos 46, 47 con separación desigual entre sí en la cara exterior de la lingotera se ilustra esquemáticamente una diversa intensidad de refrigeración. Los triángulos 46 dispuestos más próximos entre sí indican una mayor intensidad de refrigeración y los triángulos 47 con mayores separaciones entre sí indican una menor intensidad de refrigeración.

En el ejemplo de la Fig. 5 se han ilustrado, para mayor claridad, únicamente tres líneas periféricas 51-51'', consecutivas en el sentido de avance de la barra, de una cavidad de conformación 50 similar a un cuadrado.

Cada línea periférica está compuesta de cuatro líneas arqueadas, que abarcan cada una un ángulo de 90º. Las cuatro líneas arqueadas corresponden a la función matemática

|X|^{n} + |Y|^{n} = |R|^{n}.

Si se ilustra la conicidad de colada "t" también en la función matemática, ésta será, por ejemplo,

|X|^{n} + |Y|^{n} = |R-t|^{n}.

Este ejemplo se basa en los siguientes valores numéricos:

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Según la elección de la magnitud y el escalonamiento de exponentes consecutivos en el sentido de avance de la barra puede configurarse la línea periférica de tal modo que al menos en un tramo parcial de la lingotera se consiga, entre las zonas angulares configuradas a modo de media caña, una deformación de la costra de barra durante su paso a través de la lingotera mediante una correspondiente elección del exponente de líneas curvadas consecutivas.

En el ejemplo de la Fig. 5 se aumenta, para la consecución de una deformación de la costra de barra, particularmente entre las zonas angulares (Convex Technology) en la mitad de la lingotera correspondiente al lado de colada, el exponente "n" de los dos arcos 51 y 51' consecutivos en el sentido de avance de la barra de por ejemplo 4 a 5. En la mitad de la lingotera correspondiente al lado de salida de la barra se consigue, entre las dos líneas curvadas 51' y 51'' consecutivas en el sentido de avance de la barra y mediante una reducción del exponente de por ejemplo 5 a 4,5, una penetración del calor prefijada, uniforme, esencialmente sin deformación alguna de la costra de barra. Este ejemplo muestra que la penetración del calor prefijada puede conseguirse, en líneas curvadas consecutivas en el sentido de avance de la barra, por el hecho de aumentar el exponente en un primer tramo de lingotera y de reducir el exponente en un segundo tramo de lingotera, es decir mediante adaptación de la geometría de la cavidad de conformación. Por otra parte, es no obstante también posible conseguir la penetración del calor prefijada, con o sin deformación de la costra de barra, mediante una diversa refrigeración a lo largo de la línea periférica, en dependencia de la geometría de la línea periférica curvada.

La Fig. 6 muestra una lingotera tubular 62 de cobre para la colada continua de acero para una barra de palanquillas o desbastes, comprendiendo una cavidad de conformación 63. La sección transversal de la cavidad de conformación 63 es cuadrada a la salida de la lingotera, y entre paredes laterales adyacentes 64-64''' están dispuestas zonas angulares 65-65''' configuradas a modo de media caña. Los arcos en media caña no están configurados como línea circular, sino que presentan una forma de curva según la función matemática |X|^{n} + |Y|^{n} = |R|^{n}, presentando el exponente "n" un valor comprendido entre 2,0 y 2,5. En el lado de colada de la lingotera está configurada en este ejemplo la forma arqueada del arco en media caña 67 con un exponente n = 2,2 y en el lado de salida de la lingotera está configurada la forma arqueada del arco en media caña 68 con un exponente n = 2,02, es decir que la forma arqueada está, en el lado de salida de la barra, muy próxima a un arco de círculo. Si el abombamiento convexo se realiza en forma de coseno, la forma arqueada del arco en media caña puede realizarse con un exponente "n" comprendido entre 3-10.

En el ejemplo de realización de la Fig. 6 las paredes laterales 64-64''' de la cavidad de conformación 63 están configuradas, en la parte superior de lingotera y en un tramo parcial de la lingotera 62, por ejemplo en un 40%-60% de la longitud de la lingotera, de forma cóncava. En este tramo parcial la altura 66 del arco disminuye en el sentido de avance de la barra. Una barra que se forme en la lingotera con costra de barra convexa resultará ligeramente deformada en continuo en dicha longitud parcial, hasta que el arco se convierta en una recta. En la segunda mitad inferior de la lingotera las líneas periféricas 61, 69 de la cavidad de conformación 63 son rectilíneas. En esta parte de la lingotera la cavidad de conformación está dotada de una conicidad que corresponde a la contracción de la sección transversal de la barra en esta parte de la lingotera.

La elección del exponente "n" se realiza, en lingoteras con paredes laterales convexas, de tal modo que la prolongación de la cuerda a medida que disminuye la altura del arco no ejerza presión perjudicial alguna sobre la costra de barra que se está solidificando en las zonas angulares 65-65''' y el flujo térmico en las zonas angulares redondeadas 65-65''' se adapte a la penetración del calor de las paredes esencialmente rectilíneas. Una adaptación adicional de la penetración del calor puede conseguirse mediante diversa refrigeración de las paredes de la cavidad de conformación a lo largo de la línea periférica de la sección transversal de la cavidad de lingotera.

En la Fig. 7 se ilustran esquemáticamente tres líneas periféricas 71-73 para una cavidad de conformación 70 circular en el lado de salida de la lingotera. Las líneas periféricas 71 y 72 están compuestas de cuatro líneas curvadas, que en este ejemplo abarcan un ángulo de 90°. Estas líneas curvadas corresponden a la función matemática de curva |X|^{n} + |Y|^{n} = |R|^{n} y el valor del exponente "n" de las líneas curvadas 71 y 72 es 2,2 y 2,1, respectivamente. La línea periférica 73 a la salida de la lingotera es circular. En un tramo parcial superior de la lingotera con sección transversal de la cavidad de conformación similar a un círculo puede determinarse, mediante aumento de la diferencia del exponente de la función de curva entre las líneas curvadas 71 y 72, una medida para la deformación plástica de la costra de barra en formación en la mitad superior de la lingotera. La medida de la deformación plástica es codeterminante para la penetración del calor entre la costra de barra y la pared de lingotera.

Todas las cavidades de conformación en las Figs. 1-7 se han dotado, por razones de simplificación, de un eje longitudinal rectilíneo. Lingoteras para instalaciones de colada continua arqueadas presentan un eje longitudinal curvado con un radio comprendido, por regla general, entre 4 m y 12 m.

Claims (11)

1. Cavidad de conformación de una lingotera para la colada continua de barras de palanquillas, desbastes y petacas, en que líneas periféricas (13, 15) de la sección transversal de la cavidad de conformación comprenden al menos en las zonas angulares (19, 19') de la sección transversal de la cavidad de conformación tramos curvados (16) y las paredes de la cavidad de conformación (4, 14) están refrigeradas, en que las líneas periféricas presentan, en las zonas angulares (19, 19') de la cavidad de conformación, curvadas en forma de media caña, y para el gobierno de una deformación objetiva de la costra de barra, curvaturas que aumentan hasta un máximo grado de curvatura (1/R) (30-30''') y luego vuelven a disminuir, y en que el grado de curvatura máximo prefijado (30-30''') de líneas periféricas (23-23'''') consecutivas, en el sentido de avance de la barra, de dichas zonas angulares, disminuye de forma continua o discontinua al menos a lo largo de un tramo parcial de la longitud de lingotera (19, 19').

2. Cavidad de conformación según la reivindicación 1, caracterizada porque las líneas curvadas (42-42'') corresponden a una función matemática de curva

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y, concretamente, cuando A = B a la función de curva |X|^{n} + |Y|^{n} = |R|^{n}, y el exponente "n" es mayor que 2 y menor que 100.

3. Cavidad de conformación según la reivindicación 1, caracterizada porque la sección transversal de la cavidad de conformación es similar a un rectángulo, preferentemente similar a un cuadrado, y comprende zonas angulares (19, 19') configuradas a modo de media caña entre cuatro paredes laterales esencialmente planas, y porque los arcos en media caña en las zonas angulares (19, 19') corresponden a la función de curva |X|^{n} + |Y|^{n} = |R|^{n} y el valor del exponente "n" está comprendido entre 2,1 y 10.

4. Cavidad de conformación según la reivindicación 1, caracterizada porque la sección transversal de la cavidad de conformación es similar a un rectángulo y está compuesta de cuatro líneas curvadas, que abarcan cada una aproximadamente un ángulo de 90º, y porque las líneas curvadas corresponden a la función matemática

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y el valor del exponente "n" está comprendido entre 3 y 50, preferentemente entre 4 y 10.

5. Cavidad de conformación según la reivindicación 1, caracterizada porque la sección transversal de la cavidad de conformación es similar a un círculo y está compuesta de líneas curvadas (71-73), que abarcan cada una un ángulo comprendido entre 15 y 180º, y porque las líneas curvadas (71, 72) corresponden a la función matemática
|X|^{n} + |Y|^{n} = |R|^{n} y el valor del exponente "n" es mayor que 2 y menor que 2,3.

6. Cavidad de conformación según la reivindicación 1, caracterizada porque la sección transversal de la cavidad de conformación es similar a un cuadrado y está compuesta de cuatro líneas curvadas (51-51''), que abarcan cada una un ángulo de 90°, y porque las líneas curvadas (51-51'') corresponden a la función matemática |X|^{n} + |Y|^{n} = |R|^{n} y porque al menos en un tramo parcial de la lingotera y en una porción de la línea periférica dispuesta entre las zonas angulares configuradas a modo de media caña es gobernable una deformación de la costra de barra, durante su paso por la lingotera, mediante un aplanamiento del tramo de las líneas curvadas (51-51'').

7. Cavidad de conformación según una de las reivindicaciones 1-6, caracterizada porque la cavidad de conformación está dotada, en dirección hacia la salida de la lingotera, de una conicidad de colada según la función matemática |X|^{n} + |Y|^{n} = |R-t|^{n}, siendo t una medida para la conicidad.

8. Cavidad de conformación según la reivindicación 1, caracterizada porque la cavidad de conformación (63) es similar a un rectángulo, preferentemente similar a un cuadrado, y comprende zonas angulares (65-65''') configuradas a modo de media caña con arcos en media caña (67, 68) según la función de curva |X|^{n} + |Y|^{n} = |R|^{n}, y el valor del exponente "n" de líneas curvadas consecutivas, en el sentido de avance de la barra, está comprendido entre 2,1 y 10, así como paredes laterales arqueadas entre los arcos en media caña (67), cuyo grado de curvatura se aplana, al menos en un tramo parcial de la lingotera, de tal modo que la costra de barra sea deformada plásticamente durante su paso por dicho tramo parcial.

9. Cavidad de conformación según una de las reivindicaciones 1-8, caracterizada porque la cavidad de conformación (14) está asociada a una lingotera tubular (12).

10. Cavidad de conformación según una de las reivindicaciones 1-9, caracterizada porque la lingotera (12) consiste de paredes de cobre refrigeradas por agua, y porque a medida que aumenta el grado de curvatura de tramos de la línea periférica curvada de la cavidad de conformación, particularmente en las zonas angulares (19) con arcos en media caña, se reduce la refrigeración por agua de la pared de cobre.

11. Lingotera según una de las reivindicaciones 1-10, caracterizada porque la geometría de la cavidad de conformación se obtiene mediante una máquina-herramienta con arranque de virutas gobernada por control numérico.