Colada continua

Métodos
de colada
Moldes Lingoteras
Colada
continua
1

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

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

COLADA CONTINUA
• El tercer método es el procedimiento denominado colada
continua, que en la actualidad es el más empleado.
• El término colada continúa se debe a que el semiproducto
sale sin interrupción de la máquina hasta que la olla ha
vaciado todo su contenido.
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• La colada continua presenta ventajas si se compara con
los métodos convencionales, pudiéndose destacar:
• Mayor rendimiento.
• Trabajo en secuencia.
• Mejor calidad del producto colado.
• Ahorro de energía.
• Supresión del rechupe que solamente se producirá en el extremo final de la
barra.
• Esto ha originado que actualmente el 90 % de la
producción mundial de acero sea realizada utilizando el
proceso de colada continua, mientras que en la década 70
solo el 15 % correspondía a este proceso.
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¿QUÉ PRODUCTOS SE OBTIENEN?
• En la actualidad existen máquinas de colada continua para
producir tres tipos de semiproductos, estos son:
• Palanquillas o bloom
• Tocho
• Planchón o slab
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• Sección cuadrada
entre 30 y 150 mm de
lado.Palanquillas
• Sección rectangular
de un espesor entre
100 y 250 mm y una
longitud hasta de 6
m.
Planchones

• Las palanquillas son pasadas a los
trenes de fermachines en donde se
laminan en forma circular y tras
operaciones de estirado y calibrado,
se transforman en alambres, barras
calibradas, etc.
• También pueden ser pasadas a los
trenes de perfiles estructurales
en donde se transforman en perfiles.
Los perfiles comerciales habituales
son: angular, doble T, zeta, tubo, te y
cuadrado hueco y en lo que se refiere
a las barras: pletinas, media caña,
triangular, cuadrada, redonda y
hexágono.
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• Los planchones se introducen en los trenes de
banda en caliente, se transforman en chapas
gruesas o medias, con espesores de 3 a 50 mm y
longitudes hasta 40 metros; otras son las chapas
finas con espesores hasta 1.6 mm y longitudes
hasta 600 metros.
• Las chapas obtenidas pueden pasarse a los trenes
de laminación en frío, obteniéndose chapas de
espesores de hasta 0.1 mm. Todas estas chapas
suelen empacarse posteriormente en bobinas o
rollos. 9

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

DESCRIPCIÓN DEL DIAGRAMA DE COLADA
CONTINUA
• Torre de colada: Se usa para la colada secuencial. Es una estructura
giratoria, en ella hay dos ollas; una de ellas, olla 1, está alimentando el
chorro del acero a la artesa de la colada y la otra, olla 2, está llena y en
espera. Cuando se agota la 1, la torre gira 180° alrededor de su eje vertical,
quedando la 2 sobre la artesa. La 1 se lleva a la zona de reparación de
ollas. La 1 es sustituida por otra llena y en reserva.
• Olla de colada: Es el recipiente que recibe el acero procedente del horno
de cuchara y lo vacía en la artesa de la máquina de colada continua; esta
revestida de material refractario y aislante térmico. La salida del acero es a
través del cierre de corredera situado en la parte inferior de la olla. Las ollas
se precalientan eficientemente antes de utilizarse para evitar que el acero
se enfríe en la olla.
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• Artesa (tundish) o distribuidor: Es uno de los elementos
fundamentales de la colada continua y sirve para suministrar al
cristalizador un chorro continuo y homogéneo de acero a una
velocidad constante. La artesa recibe el chorro del acero de la olla de
la colada, lo acumula durante un corto período de tiempo y lo
distribuye con gran uniformidad a través de las líneas al cristalizador.
La artesa se llena hasta el nivel de referencia (3/4 partes de la altura
total de la artesa) antes de abrirse las líneas. La artesa además
cumple la función de limpieza del metal al recoger en la escoria las
inclusiones no metálicas.
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• Cristalizador: Generalmente de cobre, con una capa muy fina de
platino para mejorar su resistencia mecánica, con circulación interna
de agua de refrigeración que se utiliza para crear la primera capa
solidificada de metal y a partir de ahí dar la forma externa al producto
final. El cristalizador además, está dotado de un sistema de
lubricación encargado de suministrar el aceite que sirve para evitar
que las palanquillas se adhieran a la paredes interiores del molde.
• Bancos de oscilación (oscilador): Durante el proceso de colada
continua el cristalizador tiende a moverse alternadamente hacia
arriba y hacia abajo, según un ciclo determinado y se despega de la
pared la piel solidificada como consecuencia de la refrigeración
primaria.
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• Sistema de refrigeración secundaria: Constituido por duchas (sprays)
de agua que al impactar contra la superficie exterior del acero, la enfrían
y continúan evacuando el calor necesario para la solidificación total del
semiproducto. Para evitar que el agua produzca una refrigeración
demasiado energética de la barra, se proyecta en forma pulverizada.
Además, el sistema tiene guías curvilíneas que sirven para el
desplazamiento de las palanquillas durante su paso hacia las
extractoras.
• Rodillos de arrastre: Constituyen una serie de rodillos accionados
automáticamente para conducir y guiar la barra, asegurando el descenso
a la velocidad deseada.
• Mecanismo de corte (sopletes o cizallas): Cortan el producto a
longitudes deseadas. En la realidad, se construye el sistema de corte
adecuado para que el corte sea perfectamente perpendicular a la línea
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Fig. 8.- Componentes de la máquina de colada continua

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

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

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

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

COLADA CONTINUA DE PLACAS DELGADAS
• Colada vertical.- se usa una cámara de enfriamiento vertical y la
flama de corte. Un mecanismo inclinado recibe la transferencia de la
colada y la coloca en una tabla horizontal. Fig 13 A
• Colada vertical mas flexión.- la dirección de la colada es cambiada
suavemente a la forma horizontal tan rápido como el acero sale de la
cámara de enfriamiento vertical. Fig. 13 B
• Semi horizontal o molde curvo.- permite simplificar el diseño y se
reduce la dimensión de la máquina de colada . Fig 13 C
• Colada continua horizontal.- provee movimientos oscilatorios en el
tundish o el molde. Fig 10.6
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21
Fig. 13.- Máquinas para colada de
placas

REQUERIMIENTOS PARA COLADA CONTINUA DE
ACEROS
• Existen tres requerimientos especiales en la práctica de la
colada continua.
• Control de la temperatura.-La temperatura del vaciado es mas
alta que en la producción del lingotes para compensar el
incremento de la pérdida de calor durante la colada continua. Se
emplea la agitación con Argón para homogeneizar la temperatura.
• Práctica de la desoxidación.- Para obtener un acero totalmente
desoxidado y evitar la formación de huecos. Para aceros de grano
grueso se desoxida con Silicio y para granos finos con Aluminio.
• Práctica de la desulfuración.- Es necesario lograr bajos niveles
de Sulfuros para minimizar la deposición de inclusiones en el
tundish, asi como la formación de grietas y defectos internos o
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DEFORMACIÓN DE ABARRILAMIENTO
• Hacia la parte inferior de la longitud metalúrgica, las presiones ferrostáticas
extremadamente altas hacen que la barra se expanda y abarrile entre los rodillos. Este
abarrilamiento provoca deformaciones en la interfaz sólido-líquido. En este caso, la
deformación de abarrilamiento, εB ha sido registrada en el punto de contacto de los
rodillos, las deformaciones serán de tracción en esta región.
• A fin de calcular εB, se utilizan las siguientes ecuaciones:
Fp = ρ g h
SB = (Fp×l4×√t)/32ES³
εB = 1600×S× SB /l²
Donde:
S = k√t
Utilizando el factor de solidificación, k; donde el tiempo desde el comienzo de la colada, t
está dado por:
t = h/vc
donde h es la distancia vertical entre el menisco y el punto en cuestión.
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INCLUSIONES DE ÓXIDO EN EL ACERO
• Se identifican dos patrones de distribución de inclusiones
de óxido:
• Primer patrón de distribución.- relaciona los cristales de alúmina
los cuales son producto de la desoxidación del acero. Los cristales
son distribuidos en el acero líquido y sólido. Su tamaño puede ser
arriba de 100 µm.
• La suspensión de los cristales se debe a la incapacidad de flotar
debido a su tamaño mientras está en la fase líquida. En un acero
con una combinación de oxígeno de 30 ppm y un diámetro
promedio de la partícula de 20 µm, la suspensión consiste de
aproximadamente 1010 partículas /ton de acero. 25

• Segundo patrón de distribución.- Relaciona las
inclusiones macroscópicas que son los aglomerados de los
cristales de alúmina. El tamaño de la inclusión es de 40 a
1300 µm. No son distribuidas uniformemente en el acero.
La flotabilidad de estas inclusiones es mayor que la
resistencia del flujo, que se mueven relativamente a la fase
líquida. Cuando este movimiento es muy lento toma lugar
un enriquecimiento de inclusiones en el acero.
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FORMACIÓN DE FASES OXIDAS
•La distribución dela suspensión de alúmina conduce
a la precipitación como sigue:
a)Cantidad de precipitados B en la boquilla sumergida.
b)Porción C de la cantidad B que es llevada al molde.
c) Porción de D de la cantidad de C que flota y se
combina con la escoria.
d)Porción E residuos en el acero y forma inclusiones
macroscópicas o aglomerados de alúmina.
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MECANISMO DE FORMACIÓN DE ÓXIDOS
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CALIDAD DE LOS PRODUCTOS DE LA
COLADA CONTINUA
• En las palanquillas aparecen marcas superficiales,
pequeñas picaduras y porosidades. Desaparecen después
de la primer pasada de laminación.
• El problema de las picaduras y porosidades superficiales es
más complejo. El empleo normal de desoxidantes
energéticos como Aluminio o Zirconio mejora la calidad
superficial pero crea inclusiones.
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Notas del editor